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作者：北京華興萬(wàn)邦管理咨詢(xún)有限公司 商瑞 陳嬌 元宇宙是改變我們生活與工作方式的一個(gè)重要趨勢，無(wú)論是虛實(shí)結合場(chǎng)景中的互動(dòng)性?shī)蕵?lè )與消費，還是數字孿生或者虛擬辦公室這樣的新工作空間，以及通過(guò)工業(yè)5.0將場(chǎng)景與服務(wù)型制造系統連接，都需要一些新的技術(shù)來(lái)搭建一個(gè)多感官沉浸式的、多場(chǎng)景交互的、具備數字支付能力和能夠連接服務(wù)型制造的場(chǎng)景，當然也離不開(kāi)AR/VR眼鏡、4K大屏幕顯示和類(lèi)似于抬頭顯示（HUD）這些工具及相應內容服務(wù)的進(jìn)步。 雖然今天有很多人談到元宇宙就離不開(kāi)數字偶像和NFT等新生事物，但元宇宙要真正進(jìn)入大家的生活，離不開(kāi)支持以更低的成本帶來(lái)更好娛樂(lè )、消費和交易體驗，以及流暢地連接到服務(wù)型制造系統并完成支付和消費的技術(shù)創(chuàng )新。如果說(shuō)真要用一句話(huà)來(lái)描述元宇宙，那就是元宇宙就是帶來(lái)沉浸感的“科技+藝術(shù)+支付帶動(dòng)娛樂(lè )與消費“。 最終能夠導入到消費對于元宇宙的成功至關(guān)重要，這也是華興萬(wàn)邦一直在介紹服務(wù)型制造等新模式與元宇宙關(guān)系的原因。在上一篇研究文章中，華興萬(wàn)邦曾經(jīng)提出了服務(wù)型制造和自動(dòng)駕駛汽車(chē)等元宇宙新場(chǎng)景，以及硬件數據處理加速器、基于硬件的安全與安全性技術(shù)、新一代通信基礎設施和時(shí)空技術(shù)等支撐性技術(shù)，并推介了工業(yè)和信息化部及浙江省支持成立的服務(wù)型制造研究院等機構。 可支撐元宇宙實(shí)現上述場(chǎng)景的、可以不斷降低消費者成本和門(mén)檻的技術(shù)正在快速發(fā)展，這可以從行業(yè)內外的一些大型活動(dòng)中發(fā)布的新技術(shù)可以看出。2022年已經(jīng)出現了很多推動(dòng)元宇宙以高性?xún)r(jià)比模式開(kāi)始落地的硬件技術(shù)，它們都是推動(dòng)著(zhù)元宇宙走入我們生活的技術(shù)創(chuàng )新。 空間音頻技術(shù)創(chuàng )造沉浸式音效 為了追求沉浸式的體驗，過(guò)去游戲和視頻業(yè)界除了不斷升級VR/AR眼鏡、智能手機以及大屏幕電視/顯示的分辨率、明亮度和對比度等硬指標，還在不斷開(kāi)發(fā)各種3D圖形處理和光線(xiàn)追蹤（ray tracing，后面我們還會(huì )介紹其最新進(jìn)展）等技術(shù)，它們都為元宇宙提供了非常好的載體和人機界面，尤其是越來(lái)越多的4K和8K超清（UHD）大屏電視可以帶來(lái)極致的視頻體驗。 但是除了顯示分辨率等硬件指標和3D圖形處理技術(shù)，沉浸式音效（immersive audio）也是推動(dòng)元宇宙進(jìn)入日常生活的一種不可忽視的手段，支撐沉浸式音效的空間音頻（spatial audio）或者3D音頻技術(shù)將會(huì )越來(lái)越重要，多通道、多音源音響系統設置將會(huì )隨著(zhù)元宇宙的興起而快速發(fā)展。在一些領(lǐng)先的游戲制作公司中，音效制作的預算已經(jīng)超過(guò)了總預算的40%，如Action發(fā)布的“活體解剖者：人面獸心”射擊游戲中，怪物的音源多達8個(gè)，環(huán)境聲音源也達到了3個(gè)。 在視頻推送服務(wù)領(lǐng)域亦是如此，隨著(zhù)4K超清甚至8K等超高分辨率大屏幕電視的普及，華興萬(wàn)邦看到許多數字電視制造商和內容提供商都開(kāi)始提供超越立體聲的音效，如小米電視可以為其會(huì )員提供許多帶有杜比音效的電影等視頻內容，杜比實(shí)驗室也推出了面向視頻和數字娛樂(lè )的Dolby Atmos空間音頻技術(shù)，蘋(píng)果公司也在去年5月17日面向用戶(hù)和藝術(shù)家可欣賞和創(chuàng )作沉浸式音頻的空間和無(wú)損音頻技術(shù)，亞馬遜也開(kāi)始以每月7.99美元的價(jià)格向新用戶(hù)推送支持空間音頻技術(shù)的音樂(lè )…… 但是在電視機、游戲機、手機和電腦等主設備不斷提升顯示和音頻質(zhì)量的同時(shí)，無(wú)線(xiàn)化的音頻輸出連接還仍然主要停留在采用藍牙連接的兩通道立體聲音頻之上，很難用低成本和高靈活性創(chuàng )造出沉浸式音效。不過(guò)，這種情況隨著(zhù)在高品質(zhì)無(wú)線(xiàn)音頻連接領(lǐng)域具有極高聲譽(yù)的WiSA Technologies有限公司推出其面向條形音箱（sound bar）的DS模組將得到解決。 WiSA是全球領(lǐng)先的無(wú)線(xiàn)空間音頻技術(shù)開(kāi)發(fā)商，專(zhuān)注于為智能設備和下一代家庭娛樂(lè )系統提供空間音頻和沉浸式無(wú)線(xiàn)聲效技術(shù)，是無(wú)線(xiàn)音頻連接專(zhuān)業(yè)組織WiSA聯(lián)盟發(fā)起企業(yè)之一，其創(chuàng )新技術(shù)已廣泛應用于全球諸多頂級音響設備和電視機廠(chǎng)商的產(chǎn)品之中，如Harman Karldon、B&O、ONKYO和Klipsch等頂級音響廠(chǎng)商，以及富士康、海信、LG電子、夏普、創(chuàng )維、TCL和東芝等電視機制造商。 在今年的CES上，該公司宣布與樂(lè )鑫信息科技合作開(kāi)發(fā)了一款全新的、運行在2.4GHz頻段上的DS無(wú)線(xiàn)空間音頻模組，它得益于WiSA經(jīng)過(guò)市場(chǎng)驗證的、高端的5GHz模塊解決方案的可靠性和質(zhì)量，利用2.4GHz頻段的普及性來(lái)大幅度降低成本，從而將其先進(jìn)的空間音頻技術(shù)帶給了普通的音頻系統。大家看指標就可以發(fā)現它與僅支持雙聲道的藍牙音頻連接相比，所帶來(lái)的巨大性能提升： ● 支持多達五個(gè)獨立的48kHz PCM音頻通道 ● 修正過(guò)的音頻信號源到揚聲器延遲，能夠滿(mǎn)足視頻口型同步要求 ● 帶有動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化（Dynamic Network Optimization，DynoTM）技術(shù)，可確保無(wú)線(xiàn)鏈路的可靠性和穩定性 ● 揚聲器之間的低信道延遲可確保無(wú)失真的體驗 
圖為WISA的低成本DS模組，為了推動(dòng)沉浸式音頻技術(shù)創(chuàng )新，WiSA開(kāi)設了空間音頻微信公眾號（上述二維碼） WiSA科技有限公司總裁兼首席執行官Brett Moyer表示：“該模組能夠滿(mǎn)足我們對入門(mén)級沉浸式音頻系統的性能和可靠性期望，沒(méi)有什么能比一家獨立測試機構所做的測試更能說(shuō)明問(wèn)題，2.4GHz的DS模組比目前市場(chǎng)上銷(xiāo)售的其他公司極具競爭力的5GHz模塊產(chǎn)品的性能更優(yōu)，同時(shí)還支持額外的音頻通道�！� 帶有DS模組的條形音箱和入門(mén)級音響可以有多種方式與電視機、游戲機和其他設備相連，然后通過(guò)DS模組，即可設計制造出支持多聲道、高可靠和大帶寬連接的空間環(huán)繞聲音響系統，用于觀(guān)看電影、視頻、電視、體育節目和游戲以及元宇宙內容，在與這些高清、超高清大屏幕電視輕松相連的同時(shí)，保持成本領(lǐng)先的優(yōu)勢。這是推動(dòng)元宇宙所需的沉浸式音頻走入大眾生活很重要的一項創(chuàng )新。 數字人民幣為元宇宙落地再添支付手段 在所有元宇宙場(chǎng)景中，無(wú)論其根本應用是供用戶(hù)娛樂(lè )，還是消費和辦公，都需要連接到支付系統，而作為國家法定貨幣的數字形態(tài)，將在未來(lái)元宇宙發(fā)展歷程中扮演非常重要的角色。在今年舉辦冬奧會(huì )和冬殘奧會(huì )上，數字人民幣成了一道亮麗的風(fēng)景線(xiàn)，無(wú)論采用App模式還是新穎的數字人民幣硬件錢(qián)包都吸引了廣泛的關(guān)注，交易總額超過(guò)百億元。 4月7日，中國人民銀行宣布：在前期試點(diǎn)地區基礎上，增加天津市、重慶市、廣州市、福州市、廈門(mén)市、以及浙江省承辦亞運會(huì )的六個(gè)城市作為試點(diǎn)地區，北京市和河北省張家口市在2022年北京冬奧會(huì )、冬殘奧會(huì )場(chǎng)景試點(diǎn)結束后轉為試點(diǎn)地區。此前，數字人民幣已在深圳、蘇州、雄安新區、成都、上海、海南、長(cháng)沙、西安、青島、大連等地和2022年北京冬奧會(huì )場(chǎng)景開(kāi)展試點(diǎn)，基本涵蓋了長(cháng)三角、珠三角、京津冀、中部、西部、東北、西北等不同地區。 數字人民幣的一個(gè)重要創(chuàng )新就是利用硬件錢(qián)包來(lái)支持離線(xiàn)支付，使其在常見(jiàn)的App模式之外，為數字人民幣打開(kāi)了范圍更廣、可在無(wú)網(wǎng)絡(luò )環(huán)境中使用的硬錢(qián)包應用空間。硬錢(qián)包芯片可以放置在手機、手表、AR/VR眼鏡頭盔、手環(huán)、電視機、各種專(zhuān)業(yè)的和消費性的設備中，一旦數字人民幣開(kāi)用，那么這些設備都會(huì )變成數字硬錢(qián)包。 數字人民幣硬錢(qián)包芯片和解決方案需要極高的安全性和易用性，也需要得到政府的進(jìn)入許可，目前國內的核心玩家有兩家，一家是紫光國微（002049）旗下的紫光同芯，另一家是央企、世界500強企業(yè)中國電子信息產(chǎn)業(yè)集團（CEC）的港股上市公司中電華大科技（00085.HK）旗下的全資子公司中電華大電子，中電華大電子在去年九月利用北京服務(wù)貿易博覽會(huì )發(fā)布了人民幣硬錢(qián)包方案。
北京中電華大電子發(fā)布的數字人民幣硬錢(qián)包芯片解決方案 數字人民幣硬錢(qián)包將為無(wú)數多的設備賦予支付能力，這將有助于拓寬元宇宙的適應人群，比如老人也可以用電視遙控器在電視大屏上加入健康類(lèi)元宇宙項目，或者社區性的購物節目并進(jìn)行交互和支付，或者使用非智能機的老年手機作為錢(qián)包完成支付。但是由于硬錢(qián)包技術(shù)尚未走進(jìn)大眾生活，因此其應用還需要大量的創(chuàng )新和應用推廣。 元宇宙與數字人民幣結合是一個(gè)可以確定的方向，但是數字人民幣概念已在A(yíng)股被反復爆炒，和數字人民幣牽強沾邊的股票都暴漲多輪，其中業(yè)績(jì)很差的企業(yè)的市值都數倍于持有數字人民幣核心玩家的中電華大科技（00085.HK）的市值（才10億港元左右），而該公司2021年的營(yíng)業(yè)收入為16.82億港元，同比增加26.96%，同期利潤也有1.26億港元，中電華大電子已經(jīng)成為全球市值最低的10億元營(yíng)收“中國芯”股票，預示著(zhù)數字人民幣路還漫長(cháng)。 5G小基站：緊貼元宇宙等用戶(hù)場(chǎng)景提供通信快車(chē)道 元宇宙的發(fā)展離不開(kāi)可靠、便捷和高性?xún)r(jià)比的通信連接，5G及未來(lái)的移動(dòng)通信將在其中扮演重要的角色。在4月19日國新辦舉行的新聞發(fā)布會(huì )上得知，一季度，我國5G基站新增13.4萬(wàn)個(gè)，累計建成開(kāi)通155.9萬(wàn)個(gè)，5G網(wǎng)絡(luò )已覆蓋全國所有地級市和縣城城區、87%以上的鄉鎮鎮區。 隨著(zhù)我國5G室外連續覆蓋基本完成，運營(yíng)商也將更多的精力轉移到細分場(chǎng)景的覆蓋與建設上，5G建設已經(jīng)步入深水區。接下來(lái)，在宏基站繼續部署的同時(shí)，小基站也將登上舞臺，一方面作為宏基站的補充，有效增強室內深度覆蓋，另一方面深入垂直行業(yè)和更多細分場(chǎng)景，甚至以定制化的方式為客戶(hù)提供服務(wù)。 無(wú)論是運營(yíng)商還是其用戶(hù)，通信的未來(lái)就是服務(wù)，高性?xún)r(jià)比的帶寬只是其中一項，所以我們看到3GPP的成員們在R16和R17里都制定和推廣包括高精度定位等創(chuàng )新技術(shù)和服務(wù)，這些5G新功能與用于超高清視頻的高速度大流量移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)的eMBB一樣，都可以為沉浸式元宇宙和服務(wù)型制造等應用提供支撐。但是宏基站只能提供廣泛服務(wù)，無(wú)法提供精準或者定制服務(wù)，而廣泛服務(wù)的利潤率會(huì )隨著(zhù)競爭逐漸降低，5G小基站未來(lái)將為行業(yè)創(chuàng )造巨大的增值空間。 5G小基站并不是宏基站的縮減版，而是要真正做到小而美、小而精，在保持高性能的同時(shí)，要把成本、功耗和體積都大幅減少和縮小，以支持靈活的部署和方便的運維，才可以經(jīng)濟、高效、快速滿(mǎn)足行業(yè)用戶(hù)需求。根據市場(chǎng)研究機構Dell'Oro預測，未來(lái)5年全球小基站市場(chǎng)規模將達到250億美元。華興萬(wàn)邦認為要實(shí)現這些目標，5G小基站的架構必須走向ASIC或者SoC化。 比科奇（Picocom）作為一家5G小基站基帶芯片及電信級軟件和解決方案專(zhuān)業(yè)提供商，在2021年年底推出了其采用先進(jìn)工藝打造的5G小基站基帶芯片PC802，這是全球第一顆專(zhuān)門(mén)為4G/5G小基站設計打造的SoC，可以在保持高性能的同時(shí)，在功耗和成本方面幫助4G/5G小基站實(shí)現其核心優(yōu)勢。與采用傳統方案相比，比科奇方案可將成本至少降低一個(gè)數量級，功耗也極大降低。在今年的世界移動(dòng)通信大會(huì )（MWC2022）上，比科奇展示了端到端的5G小基站設計 比科奇的核心設計團隊在3G、4G、5G小基站芯片和基帶（物理層）軟件開(kāi)發(fā)方面有著(zhù)近20年的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗。比科奇推出的PC802 SoC是全球首款高性能、低功耗和可編程小基站基帶芯片，該芯片旨在賦能新一代5G NR開(kāi)放式小基站設備的創(chuàng )新，可使5G以及4G網(wǎng)絡(luò )的部署更加靈活，同時(shí)大幅度降低這些網(wǎng)絡(luò )的資本支出和運營(yíng)成本。 在設計層面，PC802具有高集成度的物理層功能、極大降低5G小基站設計復雜度。PC802采用標準的物理層軟件接口，無(wú)縫支持一體化小基站和分布式小站；在性能方面，PC802是高性能、低功耗NR小基站芯片物理層系統級芯片（PHY SoC），可同時(shí)支持4G、5G雙模工作，支持3GPP R15和R16，并且為后續版本演進(jìn)預留空間，支持MBB、URLLC等，可滿(mǎn)足各種應用場(chǎng)景的需求。 PC802是整個(gè)比科奇團隊三年來(lái)堅持創(chuàng )新的結晶和里程碑式成就，現已進(jìn)入批量出貨的階段，并且比科奇與國內外數十家小基站開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)企業(yè)建立了聯(lián)系，并已與其中多家簽署了授權協(xié)議，利用比科奇的芯片開(kāi)展5G小基站研發(fā)活動(dòng)。除了基帶芯片PC802，比科奇還制定了其他多款芯片產(chǎn)品路線(xiàn)圖，包括數字前端(DFE)芯片PC805、家庭級小基站芯片PC806等，為即將開(kāi)啟的5G小站的大規模部署做好萬(wàn)全準備。 光線(xiàn)追蹤技術(shù)：將在元宇宙中大顯身手 元宇宙既是采用科技手段進(jìn)行創(chuàng )新，也是利用創(chuàng )新科技來(lái)支持藝術(shù)創(chuàng )意，是用科技和藝術(shù)手段將現實(shí)世界與虛擬的數字世界相結合，通過(guò)融合現實(shí)技術(shù)來(lái)提供沉浸式體驗。支撐元宇宙中的技術(shù)包括交互感知技術(shù)、內容創(chuàng )作技術(shù)、以及真實(shí)及質(zhì)感渲染技術(shù)。其中，渲染技術(shù)直接決定了使用者的沉浸式體驗質(zhì)量，而渲染的核心技術(shù)要點(diǎn)就是通過(guò)3D建模和光線(xiàn)追蹤等方法，對物理規則進(jìn)行高精度仿真。 光線(xiàn)追蹤作為一項改變游戲規則的技術(shù)，可以使圖形真實(shí)感達到躍升式變化。光線(xiàn)追蹤通過(guò)模擬真實(shí)世界中光線(xiàn)的表現，它可以創(chuàng )造出與現實(shí)生活幾乎無(wú)異的三維（3D）場(chǎng)景。對于這一概念，電腦游戲玩家必然是不陌生的。光線(xiàn)追蹤給游戲畫(huà)面展示帶來(lái)了更為細膩的光照表現和寫(xiě)實(shí)的光影效果，在電視節目和電影制作中也有廣泛應用，因此華興萬(wàn)邦認為該技術(shù)對元宇宙進(jìn)入實(shí)際商用將發(fā)揮重要的作用。 由于光線(xiàn)追蹤計算極其復雜，該技術(shù)不久前也只是應用在臺式機和游戲機上。而Imagination作為一家全球領(lǐng)先的圖形處理器（GPU）技術(shù)廠(chǎng)商，于2021年11月推出了旗艦款圖形處理器（GPU）知識產(chǎn)權（IP）產(chǎn)品IMG CXT和革命性PowerVR Photon光線(xiàn)追蹤架構。它們?yōu)橐苿?dòng)和嵌入式應用帶來(lái)桌面級質(zhì)量的視覺(jué)效果，使移動(dòng)開(kāi)發(fā)者和游戲玩家也能夠利用這種令人難以置信的渲染技術(shù)和全面的硬件加速功能。Photon架構還為那些最令人興奮的應用提供了光線(xiàn)追蹤功能，包括手機和平板等移動(dòng)設備、游戲機、增強現實(shí)（AR）、桌面、數據中心、云和下一代汽車(chē)等應用。 Photon架構代表了Imagination十年來(lái)推動(dòng)光線(xiàn)追蹤在低功耗設備上應用的發(fā)展成果，光線(xiàn)追蹤可以在不同的性能和效率等級下執行，為了明確這一點(diǎn)，Imagination建立了光線(xiàn)追蹤等級系統（RTLS），確定了從0級（Level 0）到5級（Level 5）共6個(gè)等級的光線(xiàn)追蹤功能的要求。IMG CXT采用的Photon架構處于RTLS的4級（Level 4），這使其成為當前可用的最先進(jìn)的光線(xiàn)追蹤技術(shù)，提升了光線(xiàn)追蹤的性能和效率，從而可為移動(dòng)游戲玩家和開(kāi)發(fā)者提供桌面級質(zhì)量的體驗。 Imagination于近期參加了“2022游戲開(kāi)發(fā)者大會(huì )（GDC 2022）”，并推出了下一代移動(dòng)游戲圖形處理解決方案。借助于Open 3D Engine（O3DE）的開(kāi)源跨平臺3D引擎，Imagination運行了采用硬件加速的全域光照光線(xiàn)追蹤解決方案，使其在游戲性能方面達到了一個(gè)真正的里程碑，而這些創(chuàng )新還可以推廣到諸如服務(wù)型制造等更廣泛的領(lǐng)域。 上面的視頻就是Imagination在今年的GDC上發(fā)布的借助O3DE引擎實(shí)現的光線(xiàn)追蹤效果，可以為玩家提供沉浸式的、充滿(mǎn)樂(lè )趣的視覺(jué)體驗。Imagination的光線(xiàn)追蹤技術(shù)不僅得到了業(yè)界領(lǐng)先的游戲開(kāi)發(fā)商的廣泛稱(chēng)道，而且也已經(jīng)授權給了全球領(lǐng)先的電子設備制造廠(chǎng)商，預計在2023年大家都將體驗到這種高效和創(chuàng )新的移動(dòng)光線(xiàn)追蹤功能，為元宇宙的落地應用提供強大的支撐。 總結與展望 元宇宙的未來(lái)不僅取決于Meta這樣的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)和Roblox這樣的創(chuàng )作者平臺，而且還取決于創(chuàng )新的硬件技術(shù)和新穎的設備，尤其是那些能夠把沉浸式體驗用更低成本帶入到我們生活的技術(shù)創(chuàng )新，以及數字人民幣這樣的支付手段，最終去與服務(wù)型制造等新的商業(yè)模式融合，在我們大家的日常生活中落地生根并蓬勃發(fā)展。 |
