2019年虚拟现实终端检测白皮书.pdf

虚拟现实终端检测白皮书 （2019 年） 赛迪智库 电子信 息研究所 虚拟现实 产业联 盟 南昌北京 理工大 学虚拟现 实标准 检测与评 测中心 南昌虚拟 现实检 测技术有 限公司 未来影像 高精尖 创新中心 2019 年 10 月 前言 2016 年以来 ， 虚拟现 实 技术 正与制造、 教育 、 文化 、 军事 、 医疗 等多行业 进行着 深 度技术融 合， 不断 改造着行 业应用 模 式。 随着虚拟 现实产品 全景感 知 和沉浸体 验的 不断完 善 ， 虚拟 现实各 行 业用户对虚 拟现实产 品的指 标 要求也不 断提高， 因 此需加快 虚拟现 实 相关设 备的 检测工作， 发挥其 在 衡量和引 导产业 高 质量发展 方面的 标 尺和标杆 作 用，使其 担当起 促 进虚拟现 实产业 高 质量发展 的重任 。 为紧跟国 际发展 大 势， 加快推 动我国 虚 拟现实产 业发展 和 标准化 进程， 保 障市场健 康有序推进 ， 赛迪 智库电子 信息研究所 、 虚拟 现实 产业联盟、 南昌北 京理工大 学虚拟 现 实标准检 测与评 测 中心、 南 昌虚 拟现实检 测技术 有 限公司、 未 来影像 高精尖创 新中心 联合 编写了 虚 拟现 实终端 检测白皮 书 ，分析国 内外虚 拟现实检 测技术发 展现状 、 整理检测 关键指 标 、 梳理国内 外相关 检测设备 和典型 检 测案例。 在 此 基础上， 分析当前 虚拟现实 检测技 术 存在的问 题， 总结 发展趋势 ， 并 对虚拟现 实终端 检 测未来发 展进行 了 展望， 提出 了若干 措施建议， 以 期为 我国虚 拟现实终 端检测技 术发展和 相关政策 制定提供 有益参考 。 如有商榷 之处， 欢 迎批评指 正。 2019 年 10 月 I 目 录 一、虚拟 现实终 端检测产 业发展 现状 . 1 （一）虚 拟现实 终端检测 的内涵 . 1 （二）国 内发展 状况 . 2 （三）国 外发展 状况 . 4 二、虚拟 现实终 端检测的 关键指 标 . 7 （一）虚 拟现实 设备清晰 度性能 关键指标 . 7 （二）虚 拟现实 设备沉浸 感性能 关键指标 . 8 （三）虚 拟现实 设备功耗 与续航 时间指标 . 11 （四）虚 拟现实 设备其他 性能参 数指标 . 12 三、国内 外虚拟 现实检测 设备梳 理 . 17 （一）国 内相关 检测设备 梳理 . 17 （二）国 外相关 检测设备 梳理 . 19 （三）现 有的检 测方案 . 22 四、虚拟 现实终 端检测典 型案例 . 23 （一）外 接式虚 拟现实头 戴式显 示设备 . 23 （二）一 体式虚 拟现实头 戴式显 示设备 . 24 五、存在 的问题 . 26 （一）虚 拟现实 技术标准 制定严 重滞后 . 26 （二）虚 拟现实 检测认证 平台发 展不足 . 26 II （三）虚 拟现实 技术以及 检测人 才紧缺 . 26 六、展望 . 28 （一）虚 拟现实 检测行业 市场需 求潜力巨 大 . 28 （二）虚 拟现实 检测设备 与测试 指标逐渐 标准化 . 28 （三） 虚拟 现实 检测产业 逐渐向 检测内容 和方法 体系发 展 . 29 七、相关 建议. 30 （一）加 强推广 虚拟现实 检测认 证标准及 规范 . 30 （二）加 快推进 虚拟现实 检测人 才队伍培 养建设 . 30 （三）加 快推进 虚拟现实 检测平 台试点示 范建设 . 31 （四）加 快落实 虚拟现实 检测平 台经费投 入保障 . 31 1 一、虚拟现实终 端检测产业发展 现状 （一）虚拟现实 终端检测 的 内涵 1 、 基本概念 虚拟现实 是融合 三维显示 技术、 计算机图 形学、 三维建 模技术、 传 感测 量技术和 人机交 互技术等 多种前 沿技术的 综 合技术。 虚拟现 实以临境 、 交互 性、 想象 为特征 ， 创造了 一 个虚拟的 三维交 互场景， 用户借 助特殊的 输入输 出设备， 可 以体验虚 拟世界 并与虚拟 世界进 行自然的 交互。 广义的虚 拟 现实技术包括虚 拟现实技术 （VR ） 、增强现实 技术 （AR ） 、 混合现实 （MR ） 技术。 其中 ， 增 强现实技 术是以 虚实结合 、 实时交互 、 三维 注册为特 征， 将 计算机生 成的虚 拟物体或 其 它信息叠 加到真 实世界中 ， 从而 实现对现 实的 “ 增强” 。 混合 现实技术是指将虚拟世界和真实世界合成创造一个新的三 维世界， 物理实 体和数字 对象并 存实时相 互作用 的技术。 本 白皮书中 在不刻 意区分的 情况下 ， 用 “ 虚拟 现实 ” 指代 包含 VR 、 AR 、 MR 在 内的全部 内容 。 随着技术 和产业 生态的持 续 发展， 虚 拟现实 的概念不 断演进 。 业界对 虚拟现 实的研讨 不 再拘泥于 特定终 端形态， 而是强 调关键技 术、 产 业生态与 应 用落地的 融合创 新。 虚拟现实 终端检 测是应虚 拟现实 技术而产 生的。 广义上 2 的虚拟现 实终端 检测是指 对虚拟 现实相关 的设备 、 技术及数 字内容等方面进行检测和评估，检测方式可包含硬件测试、 软件测评 、 调查 评估等多 种方式 。 狭义上 的虚拟 现实终端 检 测是指 对 VR/AR 显示设备 和 VR/AR 交互设 备 （跟 踪定位设 备， 姿态 捕捉设 备， 力触 觉交互 设备， 嗅 觉、 运 动觉与人 人 交互装置等）两大类产品的关键指标参数的检测，其中 以 VR/AR 显 示设备 的检测最 为常见 。 2 、 虚拟现实检测 的 意义 虚拟现实检测技术对于虚拟现实产业的整体发展具有 至关重要 的作用 。 随着虚 拟现实 行业的快 速发展 ， 急需一 套 标准化的技术规范与测量手段来对这些大量的产品进行描 述与约束。 首先， 精 确、 快速 的检 测 技 术是 确保 虚拟环境 真 实性和强烈 沉浸 感的基石 。 其次 ， 虚拟现 实检测 技术的发 展 有利于不 同企业 虚拟现实 设备规 范化， 促进 形成 虚拟现实 行 业规范 。 最后 ， 虚拟现实 检测技 术可以引 领技术 创新， 促进 虚拟现实 行业的 进一步发展 。 （二）国内发展 状况 我国虚拟 现实产 业正处于 初级发 展阶段， 专 业的 虚拟现 实检测机 构较少 。 现阶段 ， 以高 校实验室 （如北 航、 北京 理 工、 北 京大学 、 北京师范 大学等 ） 和企 业 （ 如歌 尔、 小 鸟看 看、HTC 等） 内 部检测为 主。 下 面， 简要介 绍国 内的重点 虚 3 拟现实检 测机构 和检测企 业。 1 、 南昌 北京理 工大学虚拟现实 标准检测与评测 中心 2016 年 10 月北京理工大 学作为 国家重要 的虚拟 现实研 究机构 ， 与南 昌 市政府通 力合作 成立 （ 南昌 ） 北 京理工大 学 虚拟现实 标准检 测与评测 中心， 该中心隶 属于北 京理工大 学 北京市混 合现实 与新型显 示工程 技术研究 中心， 对虚拟现 实 行业的基 础研究 工作与产 业发展 工作进行 探索与 支持。 作为南昌 虚拟现 实产业基 地重要 支撑， 同时 也是 基地内 唯一的虚 拟现实 行业标准 规范机 构， 中心代 表南 昌虚拟现 实 产业基地 参与 信息技术 ： 虚拟 现实头戴 式显示 设备通用 规 范 等首 批虚拟 现实国家 标准的 制定工作 ， 自主 研发一系 列 虚拟现实 检测设 备。 2 、 南昌虚拟现实 检测技术有限公 司 南昌虚拟现实检测技术有限公司以南昌市红谷滩新区 管理委员会与北京理工大学于共同签订虚拟现实产学研平 台合作共 建协议 为契机， 于 2017 年 1 月成立， 服务于虚 拟 现实产学 研平台 建设， 即中 国南 昌虚拟现 实产业 基地标准 平 台。 经过江西 省市场 监督管理 局专家 评审组的 现场评 审， 南 昌虚拟现 实检测 技术有限 公司于 2019 年 6 月 25 日获 得 CMA 检验检测 机构资 质认定证 书， 成 为全国首 个获得 虚拟现实 行 4 业资质认 定证书 的检测机 构。CMA 认定标志 着公 司可正式 开展业务， 拥有 向社会出 具具有 证明作用 的第三 方公正数 据 和结果的 资质， 具备了虚 拟现实 产品、 技 术等行 业的检验 检 测资质， 拥有虚 拟现实领域 检测 能力， 为 虚拟现 实行业及 技 术发展奠 定了重 要基础。 （三）国外发展 状况 目前， 国 外专门 针对虚拟 现实产 品进行检 验检测 、 提供 认证的公 司或机 构尚未见 公开报 导。 通常 情况下 ， 国外虚 拟 现实设备 检测采 用美国联 邦通信 委员会 （FCC ） 认 证 ；此 外， 也有部分 虚拟现 实技术企 业研发 了相应的 检测仪 器。 1 、FCC 检测认 证 FCC 通过控 制无 线电广播 、 电视 、 电信、 卫星和 电缆来 协调国内 和国际 的通信， 确 保与 生命财产 有关的 无线电和 电 线通信产 品的安 全性， 同 时负责 无线电应 用产品 、 通讯产 品 和数字产 品等设 备认可方 面的事 务。 采用无 线频 谱资源进 行 通 信的虚 拟现实产 品在美 国的发行 与流通 必须经过 FCC 认 证，通过 产品传 导、辐射 等性能 的测试。 2 、 芬兰 OptoFidelity （ 欧拓飞 ） 公司 2017 年 2 月，美国美国保 险商实 验室（UL ）集团麾 下 的工业标 准基准 测试软件 开发 商 Futuremark （ 评测 先锋）与 全球认可的机器人辅助测试和质量控制先驱欧拓飞公司共 5 同发布了 其协作 开发的综 合性 VR 延迟测试平 台 。该平台 包 含 VRMark 和欧 拓飞的 VR “万 用表”头 戴显示 设备解决 方 案，可以 测试出 关键的 VR 性能 参数，比 如运动 延迟、像素 留存和掉 帧等。 该 平台最核 心的测 试方案， 便 是可以 在 3D 渲 染的环境 中测量 运动延迟， 对每 一帧进行 分析以 发现导致 延 迟的原因 ，展示 3D 引擎、VR 应 用程序接 口和图 形处理器 （GPU ） 所消 耗 的时间 。 此外 ， 该解决方 案还提 供了两种 硬 件设计， 一种是 完整头戴 式显示 器 （HMD） 测试 ， 另一种 是 移动设备 VR 测 试。通过 添加模 组，该平 台也可 以测试增 强 现实方案 。 该平 台硬件功 能包括 高精度构 架， 可 以实现精 确 动作控制 和高度 的测试可 重复性 ， 并可以通 过测 试序列进 行 完全自动 化的整 合测试。 同时，欧 拓飞还 研发了 OptoFidelity HMD IQ 测 试系 统。 该系 统适用于 基于菲 涅尔透 镜、 光波 导及曲 面反射镜 的 近眼显示 器 （NED ） 。 其 中， HMD IQ 的关 键部分 为 HMD Eye 的成 像装 置，HMD Eye 由校 准相 机和 专用 镜头 组 合。 通过 HMD IQ 测 试系 统，可检 测近眼 显示器的 眼动范 围、瞳孔 间 距、 视场角 （FOV，高 达 120 度） 、 几 何失真 、 色 差、 调制传 递函数 （MTF ） 、 棋盘格对 比度、 色度差异 和相对 亮度等重要 虚拟现实 设备参 数指标。 6 3、日本 Konica Minolta （ 柯尼卡 美能达 ） 公司 2018 年 2 月， 柯 尼卡美能 达旗下 的照明和 显示设 备视觉 测试与检 测系统 的领先提 供商 Radiant Vision Systems 宣 布发 布一款 ProMetric 成像亮度 计和色 度计使用 的全新 AR/VR 镜 头。该 AR/VR 镜头采用 该镜头 采用紧凑 的硬件 和模拟人 眼 大小及其 在头戴 式设备内 位置的 光圈设计， 并配 备宽视场 光 学元件， 使 所连 接的成像 系统能 够采集显 示器多 达 120 度的 水平视场 ，涵盖 人类目视 觉的平 均范围以 及大多 数 AR/虚拟 现实设备 的视场 。配合 ProMetric 成像亮度 计和 色度计，可 用于测量 虚拟现 实、 混合 现实和 增 强现实头 戴式设 备内 NED 的视觉质 量。 此测 量方案是 一款紧 凑的相机/ 镜头总 承包解决 方案， 最 大限度 地减少了 设置和 集成时间 、 设备 和专业知 识 方面的需 求。 7 二、虚拟现实终 端检测的关键指 标 下面从虚 拟现实 设备清晰 度性能 关键指标、 沉浸 感性能 关键指标、 功耗 与续航时 间指标 及其他性能 指标 四方面一 一 介绍虚拟 现实检 测相关的 关键指 标。 （一）虚拟现实 设备清晰度性能 关键指标 1、有效像素比 虚拟现实 头戴式 显示设备 的有效 像素比（Effective pixel ratio ）是指能够被人眼看到的像 素数量与显示元 件整体像素 数量的比 值。 在整体像 素数量 （即显 示分辨 率 ） 固定 的情况 下 ， 有效 像素比决 定了人 眼实际看 到的像 素数量， 直 接影 响设备清 晰 度。一般 要求设 备有效像 素比大 于 65% 。 2 、显示分辨率 显示分辨 率 （Display resolution ） 是指虚拟 现实头 戴式显 示设备单 个显示 元件输出 图像的 分辨率。 显示分辨 率是虚 拟现实设 备显示 屏的关键 性能指 标， 直 接影响虚 拟现实 设备显示 颗粒感 强弱， 是决 定设 备清晰度 的 重要因素 之一。 一般， 显 示分辨 率应大 于 1200 像素1080 像 素。 目前 市场上， 爱奇 艺 VR iQIYI-A2 和 Pico G2 4K 均采用 3840 像素2160 像素 的 4K 超高清 显示屏。 8 3、角分辨率 角分辨率 （Pixels per degree） 是指 在用户视 野中， 沿某 一方向， 每 个单 位角度内 能够看 到的显示 设备所 输出像素 的 数量。 PPD 直接影响用户在使用虚拟现实设备时所感受到的 清晰度 。 人眼 正 常视力下 的分辨 能力是 60PPD，即 头戴式 显 示设备产 品的角 分辨率越 接近 60PPD ， 产品的 成 像清晰度 就 越接近人 眼的分 辨极限， 人眼看 图像就觉 得越清 晰。 （二）虚拟现实 设备沉浸感性能 关键指标 1、视场角 视场角 （Field of view） 是 指虚拟 现 实头戴式 显示设 备所 形成的图 像中， 人眼可观 察到图 像的边缘 与观察 点 （人眼 瞳 孔中心） 连线的 夹角。 视场角决定了人眼能观看的场景范围。目前，市场上 HTC Vive Pro 、 华为 VR2、爱 奇 艺 VR 、PICO、小 米 VR 、 大 朋 P1 PRO 等虚 拟现实设 备视场 角在 100120 。 通常， 视场 角越大 ， 体验 越 好。 一 般视场 角 需要达 到 110 ， 能达到较好 的体验效 果。 但 是， 实际 设计应 用需要折 中考虑 设备视场 角 大小与设备体积、视觉畸变程度以及设备成本等实际因素。 2 、 屏幕刷新率 屏幕刷 新 率（ Screen refresh rate） 是 指屏幕上 每秒内 图像 9 更新的次 数。这 一指标与 VR 延 迟有直接 的关系 ，即直接 影 响 用户 体验。VR 延 迟 是指从 人的 头部 移动开 始一 直到 头戴 式显示设 备的光 学信号映 射到人 眼上面全 部的等 待时间。 当 延迟较大 ，会引 起设备用 户晕眩 等不适。 刷新率的高低对 保护眼睛很重要 ，当刷新率低于 60Hz 的时候， 屏幕显示 会有明 显的抖 动，一般 要到 72Hz 以 上才 能较好的 保护眼 睛。目前 ，HTC Vive Pro 、三星 炫 龙头戴式 显示设备 均采 用 90Hz 的刷新 率。 3 、跟踪模式 跟踪模式 （Tracking mode ） 是指虚 拟现实头 戴式显 示设 备能够被跟踪的自由度多少，可以分为无跟踪、三自由度 （3DoF ） 跟 踪、 六自由度 （6DoF ） 跟 踪三种 模式 。 自 由度是 设备在自 由空间 移动的不 同基本 方式。 如图 1 ， 3DoF 为设备 沿 x ，y 及 z 三个 方向的平 移运动 ，6DoF 是相对 3DoF 而言 的空间移 动属性 ，增加了 三个旋 转自由度 。 图 1 设备 3DoF 和 6DoF 运动示意图 虚拟现实 设备自 由度越高， 用户 的沉浸式 体验效 果越好 。 10 3DoF VR 产品， 只能感知 到头部 的转动， 而 对用 户在空间 中 的位移无 能为力 ， 进而导致 无法 用自然的 身体动 作来变换 视 角或进行 交互； 而对于 6DoF 的 虚拟现实 设备， 用户可以 在 虚拟现实 世界内 不受拘束 地自由 移动， 从站起 、 蹲下、 前后 移动任意 角度观 察物体， 甚至在 VR 空间内行 走。 对于支持 跟踪的头 戴式显 示设备， 至少支 持 3DoF，推荐 支持 6DoF 。 目前， 市场大 朋 P1 PRO 等大部分 VR 一体机设 备支 持 3DoF ； Pico Neo VR 一 体 机内建高 精度头 部 6DoF 空 间定 位功能， 商 用版 Pico Neo 还 支持 6DoF 手柄 双手位置 追踪， Oculus Quest 支持 6DoF 的头 部和手部 跟踪。 4 、 动显延迟 动显延 迟（Motion-to-photo latency ）是指 从用 户运 动开 始， 一直到 对应 的图像变 化并通 过头戴式 显示设 备映射到 人 眼上面全 部的时 间。 一般要求 动显时 延低于 20ms 。 降低 动显时延 ， 一 方面需 要提高显 示器的 屏幕刷新 率至 75Hz 以上 ，另 一方 面需要升 GPU 的 渲染性 能 。 目前， 为 降低 GPU 负 载， 瑞典 Tobii 公司 是与美国 英伟达 合作开发 用于 VR 头戴式显示 设 备的 Tobii 眼动追踪 硬件可 实现 VR 图形渲 染降低 57% 的 GPU 负载； 美国 Oculus 公司 开发减 少 VR 头戴式显 示设备 动显延迟 的 专用组件 ， 取代 部分 GPU 功能， 实现改良 头戴式 显示设备 用 11 户体验。 5 、 网络传输速度 传输速度 （Transmission speed ）是指为满 足虚拟 现实画 质及画面流畅度等观看要求的虚拟现实数据网络传输速率 性能。 虚拟现实传输速度是影响虚拟现实高清晰度视频播放 流畅程度 的重要 因素， 与视频 卡 顿、 延 迟等有 密 切关系 。 通 常， 虚拟 现实应 用的内容 包含海 量信息的 立体虚 拟环境， 同 时需要满 足用户 间、 用户 与虚拟 环境中空 间数据 的实时、 交 互传输 。 当下 ， 5G 高速无线 通信技 术的快速 发展为 打造高速 、 低时延的 虚拟现 实实际应 用提供 了技术支 撑。 为 了提高用 户 观看体验 （按照 8K 全景视频 ） ， 通常要求 100300Mbps 的 传输速度 。 （三）虚拟现实 设备功耗与续航 时间指标 1、功耗 功 耗（ Power Consumption） 是指虚 拟现实设 备在单 位时 间中所消 耗的能 源数量， 常用瓦 特表示， 可分为 工作功耗 与 待机功耗 。 目前， 市场 虚拟 现实头戴 现实设 备多采用 可充电 锂电池 供电， 虚 拟现实 手柄一般 采用 5 号或者 7 号电池 。 随着虚 拟 现实技术 和设备 的不断升 级进步 ， 为轻量 化设计 、 提高用 户 12 使用舒适 度， 低 功耗虚拟 现实产 品的需求 也越来 越迫切。 功 耗应由产品说明书规定，与产品说明书标明值误差不超过 15% 。 2、续航时间 虚拟现实设备的 续航时间（Life time ） 是指不充 电 的情 况下最大 观影、 游戏等应 用体验 时间。 电影模式 下续航 时间应大 于 120min， 游戏模式 下续 航时 间应大于 60min 。目前， 市场产 品提高续 航时间 的方法主 要 有 ：提 高 GPU 性 能， 降 低设 备功 耗或者设 计专业 组件代替 高 功耗的 GPU；增大电池容 量或者 设备支持 边用边 充电模式 。 （四）虚拟现实 设备其他性能参 数指标 1、光学/显示/ 成像 指标 （1 ）瞳距范 围 虚拟现实头戴式显示设备的瞳距范围（Inter-pupillary distance range ） 是指 两个光学 系统（ 分别给双 目使用 ）的 光 轴之间距 离的可 调节范围。 虚拟 现实头戴 式显示 设备设备 光 学系统的 双目入 射光瞳中 心距离 PD 是可调 节的， 其最大及 最小可调 节距离 即为瞳距 范围。 如果设备 瞳距可 调， 最大 瞳 距应不超 过 75mm ，并 且最小 瞳 距大于等 于 50mm ；如 果设 备瞳距不 可调， 瞳距值应 在 50mm75mm 之 间。 （2 ）出瞳距 离 13 出瞳距离 （Exit pupil distance） 为出 瞳平面与 光轴交 点到 虚拟现实 头戴式 显示设备 的光学 目镜镜片 外表面 （靠近人眼 一侧） 的距离 。 通常情况 下， 虚 拟现实设 备的出 瞳直径应 不 小于 10mm 。 （3 ）出瞳直 径 出瞳直径 （Exit pupil diameter ）为 出瞳平面 内能够 看全 整个图像 的人眼 可移动范 围的内 切直径。 若 产品 说明书没 有 标示出瞳 距离 ， 在出瞳距 离为 10mm 的位 置上出 瞳直径应 不 小于 4mm； 如 果 标示出瞳 距离 ， 在标示出 瞳距离 的位置上 出 瞳直径应 不小 于 4mm 。 （4 ）畸变 畸 变（ Image distortion ） 是指成像 过 程中所产 生的图 像像 元的几何 位置相 对于参照 系统发 生的挤压 、 伸展 、 偏移和 扭 曲等， 使图 像的 几何位置、 尺寸、 形状、 方位 等发 生的改变 。 通过软件 算法对 视频图像 校正畸 变之后， 在 0.3 倍全视场 角 下，畸变 应不大 于 5% 。 （5 ）色散 色 散（ Chromatic aberration ） 是指 通 过虚拟现 实头戴 式显 示设备光 学系统 观察图像 像元产 生的图像 时， 产 生的不同 颜 色分离及 色彩失 真的程度 。在 0.3 倍全视场角 下 ，色散应 不 大于 3% 。 14 （6 ）视度 视 度（Diopter ） 是指虚像 位置与 出瞳平面 之间距 离的倒 数。 虚拟现 实设 备视度的 调整方 式为双目 同时调 节或双目 分 别调节， 可调范 围大于等 于 6 视 度。 （7 ）亮度对 比度 亮度对比 度（Luminance contrast ）是指虚 拟现实 头戴式 显示设备显示元件中心位置在纯白图像和纯黑图像下的亮 度的比值 。 当 前 虚拟现实 设备采 用液晶显 示屏 （LCD ） 或者 有机发光 二极管 （OLED ） 显 示屏 ， 采用 LCD 的设 备亮度对 比度应大 于等 于 300： 1 ， 采用 OLED 的 设备亮 度对 比度应大 于等于 1000：1 。 （8 ）虚像距 离 虚像距离 （Virtual image distance） 是指虚拟 现实头 戴式 显示设备 所成虚 像平面到 出瞳 （ 人眼瞳孔 ） 的 距 离。 一 般虚 像距离大 于等 于 0.3m 。 2、定位追踪指标 （1 ）移动跟 踪范 围 移动跟踪 范围 （Tracking area）是 指 虚拟现实 头戴式 显示 设备在移 动位置 时， 能够 跟踪的 区域， 通 常以跟 踪区域面 积 来描述。 一般， 虚拟现实 设备跟 踪范围小于 3m3m 为桌面 尺度跟踪 ，大于 等于 3m3m 跟踪范围的为 房间尺 度跟踪。 15 具体设备 要求因 产品而异 。 （2 ）角度漂 移 角度漂移（Drift ）是指虚拟 现实 头戴式显 示设备 经过随 机旋转回 到原位 后， 跟踪系 统所 测得的姿 态与初 始姿态之 间 的差值。 通常要 求角度漂 移量不 超过 18 。 （3 ）角度采 样频 率 角度采样 频率 （Angular sampling frequency）是 指 角度传 感设备的 采样频 率。 通常要 求角 度传感设 备的角 度采样频 率 大于等 于 60Hz 。 （4 ）位置采 样频 率 位置采样 频率 （Position sampling frequency）指 位置跟踪 系统的采 样频率 。 通常要求 位置 跟踪系统 的角度 采样频率 大 于等于 60Hz 。 （5 ）转动跟 踪误 差 转动跟踪 误差 （Rotation tracking error）是 指 虚拟现 实头 戴式显示 设备在 发生旋转 时， 跟 踪系统所 测得的 姿态与实 际 姿态的平 均偏差 。 通常， 虚 拟现 实头戴式 显示设 备角度跟 踪 误差应保 证每转 动 10 ，误差 不超 过 2 。 （6 ）移动跟 踪误 差 移动跟踪 误差 （Translation tracking error）是 指 虚拟 现实 头戴式显 示设备 发生位移 时， 跟 踪系统所 测得的 位移与实 际 16 位移的平 均偏差 。 一般虚拟 现实 头戴式显 示设备 移动跟踪 误 差每移 动 100mm 误差应不 超过 5mm 。 （7 ）转动灵 敏度 转动灵敏 度（Rotation resolution ）是 指 虚拟 现实头 戴式 显示设备 在发生 旋转时， 跟 踪系 统能够测 得的最 小旋转角 度。 一般要求 转动灵 敏度不超 过 5 。 （8 ）移动灵 敏度 移 动灵敏度 （Translation resolution ）是 指 虚拟 现实头 戴 式显示设备在发生位移时，跟踪系统能够测得的最小位移。 一般要求 移动灵 敏度不超 过 10mm 。 17 三、国内外虚拟 现实检测设备梳 理 （一）国内相关 检测设备梳理 1 、 南昌北京理工大学虚拟现实标准检测与评测中心 虚 拟现实检测设备 （1 ）多功能 移动 测试平台 图 2 多功能移动测试平台 多功能移动测试平台可实现的检测项目包括移动跟踪 误差、移 动灵敏 度、位置 采样频 率以及移 动延迟 。 （2 ）多功能 转动 测试平台 多功能转动测试平台可实现的检测项目包括转动跟踪 误差、 转动 灵敏 度 、 角度漂移 、 角度 采样频率 以及转 动延迟。 18 图 3 多功能转动测试平台 （3 ）多功能 光学 测试平台 多功能光 学测试 平台可实 现的检 测项目包 括视场 角、 畸 变、色散 、角分 辨率、有 效像素 比、出瞳 直径等 。 图 4 多功能光学测试平台 （4 ）虚像距 离测 量仪 虚像距离 测量仪 可以实现 对 VR 虚像距离 的检测 。 19 图 5 虚像距离测量仪 （二）国外相关 检测设备梳理 1 、 柯尼卡美能达 ： 瑞淀光学系统 虚拟现实测试方 案 图 6 瑞淀光学系统虚拟现实测试方案 检测项目 ： （1 ） 基于 ISO 12233 标准测量光 学传递函 数 （MTF）的 倾斜边缘 对比度 ，以评估 图像清 晰度； （2 ）图像畸 变失 真，以表 征头戴 式设备的 畸变失 真； 20 （3 ）视场（ 包括 设备的水 平、垂 直和对角 线视场 ） ； （4 ） 以度 数报 告 x ，y 空 间位置 （定位 角度视 场 范围内 屏幕上的 关注点 ） 。 2 、 欧拓飞虚拟现 实设备 （1 ）OptoFidelity VR Multimeter 测试系统 图 7 OptoFidelity VR Multimeter 测试系统 OptoFidelity VR Multimeter 可 实 现的检测 项目 有 MTP 延迟、 移 动时间 延迟、 像 素持续 性、 帧卡 顿和抖 动、 掉帧 数 和重复帧 数以及 音频/视频 同步。 （2 ）OptoFidelity HMD IQ 测试 系统 21 图 8 OptoFidelity HMD IQ 测试系统 OptoFidelity HMD IQ 测试系统可实 现的检测项目 包 括眼动范 围、 瞳 孔间距 、 视场 、 几何失真 、 色 差 、 调制 传递 函数、棋 盘对比 、色度差 异、相 对亮度以 及亮度 均匀度。 22 （ 三 ） 现有 的 检 测方案 具体虚拟 现实设 备指标检 测方案 可参照团 标 虚 拟现实 头戴式显 示设备 通用规范（ T/IVRA 00012017）、 国家标 准 计划报批 稿 信 息技术 虚拟 现实 头戴式显 示设备 通用规范 （20171076-T-469）。 23 四、虚拟现实终 端检测典型案例 （一）外接式虚 拟现实头戴式显 示设备 抽查市场上两款典型的外接式虚拟现实头戴式显示设 备 A 和 B ， 其检 测结果如 表 1 所 示。 表 1 外接式虚拟现实头戴式显示设备关键指标调研表 设备名称 头盔 A 头盔 B 上市时间 2015 年 3 月 2018 年 3 月 有效像素比 100% 100% 单眼显示分辨率 10801200 14401600 全视场平均角分辨率 (PPD) 11.0 15.2 单眼 视场角 () 101.0 97.9 屏幕 刷新率 (Hz) 89.55 89.77 跟踪模式 6DOF 6DOF 0.3 视场畸变 0.7% 0.7% 0.3 视场色散 0.7% 0.7% 虚像距离 (m) 0.771 0.677 移动跟踪 位置采样频率 (Hz) 86 78 移动跟踪误差 (mm) 1 0.4 移动灵敏度 (mm) 1 1 转动跟踪 角度漂移() 0.1 0.1 24 角度采样频率 (Hz) 84 80 转动跟踪误差 () 0.2 0.1 转动灵敏度 () 1 1 数据来源：南昌北京理工大学虚拟现实标准检测与评测中心测试 从 2015 年到 2018 年 ，在 清 晰度 性能关键 指标上 ，上 述 头盔整体 性能提 升明显 ； 在沉 浸 感性能关 键指标、及 光学/显 示/成像指 标上， 上述两款 头盔整 体变化不 大； 在 定位追踪 指 标上，上 述头盔 有小幅性能 提升 。 （二）一体式虚 拟现实头戴式显 示设备 抽查市场上三款典型的一体式虚拟现实头戴式显示设 备头盔 C 、头盔 D 和头盔 E ，其 检测结果 如表 2 所示。 表 2 一体式虚拟现实头戴式显示设备关键指标调研表 设备 名称 头盔 C 头盔 D 头盔 E 上市时间 2017 年 5 月 2017 年 12 月 2019 年 3 月 有效像素比 96.3% 96.7% 96.0% 单眼显示分辨率 12801440 14401600 19202160 全视场平均角分辨率 (PPD) 13.6 14.8 19.3 单眼视场角 () 91.9 94.0 95.6 屏幕刷新率 (Hz) 70.00 89.77 74.81 25 跟踪模式 3DOF 6DOF 3DOF 畸变 2.2% 1.4% 2.8% 色散 2.2% 0.7% 0.7% 虚像距离 (m) 1.226 1.182 1.925 转动跟踪 角度漂移 () 4.5 0.7 0.4 角度采样频率 (Hz) 70 90 75 转动跟踪误差 () 0.1 0.1 0.1 转动灵敏度 () 1 1 1 数据来源：南昌北京理工大学虚拟现实标准检测与评测中心测试 从 2017 年到 2019 年 ，在 清 晰度 性能关键 指标方面，上 述头盔整 体提升 十分明显； 在沉浸 感性能关 键指标 及光学/显 示/成像指 标上， 上述三款 头盔整 体有小幅 提升 ； 在定位追 踪 指标上， 上述头 盔有较大 性能提 升。 对比外接式虚拟现实头戴式显示设备和 一体式虚拟现 实头戴式 显示设 备， 两种 头盔的 性能都在 稳步提 升， 其中 一 体式虚拟 现实头 戴式显示 设备的 发展更快 。 在清 晰度、 光学 /显示/成像 方面， 两种头盔 已经相 差无几； 但 在沉 浸感、 定位 追踪方面 ，外接 式头盔仍 具备明 显优势。 26 五 、存在的问题 （一）虚拟现实 技术标准制定严 重滞后 国内外虚拟现实技术和产品呈现一片繁荣景象背后存 在标准缺 失、 规范 缺乏。 标准问 题已经引 起了国 际各方的 广 泛关注。 目前我 国在相关 标准研 究方面尚 处于起 步阶段， 相 关标准化 技术更 为不足， 亟需 建 立国家技 术标准 新型研发 机 构， 有利 于带动 相关领域 走向规 范化， 为 行业的 健康发展 提 供重要的 支持平 台。 （二）虚拟现实 检测认证平台发 展不足 虚拟现实 硬件设 备、 音视 频、 人 机交互、 场景建 模、 信 息安全、 人体健 康实用性 等方面 仍缺乏统 一标准 ， 虚拟现 实 技术、 产品 、 服 务等方面 的检测 认证工作 更是不 足，严 重 缺 少专业的 第三方 检测与评 估机构 。 具备虚拟 现实 检测能力 的 机构很少 具备计 量检测相 关资质 ， 具备计