5G对于显示器和AR/VR设备意味着什么?

日期:  
2020年 3月 30日
作者: 
Anne Corning  | 
主题: 

技术行业的预测者们一直表示2020年将是5G网络的重要一年。现在看起来他们是对的,全球各地已经进行了一连串的推广活动,首先从2019年推出一小部分备受瞩目的(如果有限制的话)运营商开始,此后几乎每周都会推出更多运营商。据移动行业组织GSMA报告,5G目前已在全球24个市场投入使用,并预测到2025年全球20%的网络连接将通过5G1

Sprint公司于2019年2月在芝加哥进行的5G测试之前,塔台技术人员进行了最后的天线对位,这是使用2.5 GHz和Massive MIMO实现5G商业化的早期里程碑。当时的速度测试显示为422 Mbps。(图片:© Wireless Estimator)

5G的优点

5G是“第五代”的简称,5G蜂窝网络技术(特别是5G NR)有望在宽带速度和性能方面实现重大飞跃。正如电气与电子工程师协会IEEE总结的那样,“5G网络的三个主要优点包括:

  1. 更高的数据速率(1-20 Gbit/s),使消费者能够更快速地下载内容。
  2. 更低的延时(1毫秒),用户在从网络请求数据时能体验更少的延迟/滞后,这是毫秒级的延时,人类几乎无法察觉。
  3. 随着网络扩展,容量增加。”2

据预计,5G网络将可以提高互联网的可靠性和速度:约为1GBps的平均下载速度有望成为标准”3。“该技术的一个重要优点在于其能够大大减少延时或缩短设备之间进行通信所需的时间。这对于机器人、自动驾驶汽车和无人机等新一代设备的兼容性至关重要。”3这些设备是动态的,它们在真实环境中实时移动,因此毫秒级响应时间至关重要,以确保能够安全操作,对外部刺激作出反应,并避免与其他移动物体发生碰撞。

到目前第五代(5G)为止的电信网络技术发展(5G)(图片来源)

5G的潜力

由于其潜在的广泛影响,数年来,多个行业一直在期待5G的应用:它将扩展物联网,并提供承载大量数据所需的基础架构,从而实现以前没法实现的的连接。“5G将以极高的速度和安全性实现数以亿计的新连接。它将实现一切互联(X2X),充当大规模物联网、互联自动驾驶汽车(CAV)、远程临界控制等领域的关键推动者。汽车将与它们行驶的道路和城市连接起来,医生将与患者的医疗设备连接起来,实体基础设施和资产将与负责维护和管理它们的人员连接起来。”4

举例来说,即使没有Wi-Fi,5G也可以使人们无论身处何处都能享受媲美游戏机品质的流媒体游戏服务。旅客可以在登机之前的数秒钟内下载电影,体育迷可以在拥挤的体育场内实现快速的网络甚至电话连接。

除了娱乐之外,5G网络还可以实现实时、远程生物特征认证,以增强数据安全性。5G还可以促进ICT农业(农业信息和通信技术)的应用。5 使用5G设备的医疗专业人员可以在患者仍在救护车上前往医院的途中对其进行诊断并开始指导治疗。6

5G将很快应用到手机?

为了应对当前的新冠状病毒(COVID-19)疫情,全球大量人口现在开始待在家里和在家办公,电信运营商正赶着比原计划更早地推出5G网络。举例来说:

  • 日本手机运营商原本计划在2020年7月东京奥运会举办期间推出5G网络和服务。现在,随着奥运会的推迟,KDDI、NTT Docomo等运营商将于2020年4月1日这一周提前推出5G服务。阅读更多…
  • 中国政府刚刚颁布了一项指令,敦促各级市政府加快5G网络功能的建设,特别是建设支持5G的智能医疗系统。该指令还鼓励5G技术在AR/VR领域的快速发展以应用于工业和汽车行业。阅读更多…

5G与显示器行业

随着越来越多的装置、设备、系统和车辆利用5G功能,5G对人们日常生活的潜在影响巨大。不过,5G对嵌入到这些设备的显示屏的影响可能会减弱。尽管可能还不够,但OLED、microLED、量子点等显示技术已经在切实提高屏幕分辨率和图像质量。

理论上,新一代支持5G的电视机能够以比如今的高清电视机甚至4K电视机高出几倍的像素传输图像。一些分析人士怀疑,“虽然一些早期用户会为可以显示[支持5G的图像]的电视机支付高价,但极端的清晰度超出了大多数人的视力范围,因此,用户几乎没有理由升级”7他们的显示设备。

另一方面,一些专家认为,5G将有助于推动使用OLED、microLED、QLED和/或其他显示技术的8K电视屏幕市场。

在智能手机市场,5G已推动三星、摩托罗拉等主要品牌设计并推出新型手机。5G技术吸引消费者的一大因素是其能够增强信号强度和提高信号速度,即便用户身处人流密集的环境中。

三星Galaxy S20 Ultra 5G手机(图片 © 三星)

对于智能手机消费者来说,速度快得多的流媒体视频是另一大吸引力。据爱立信报告,视频目前占每月大约27艾字节(1艾字节= 1百万兆兆字节)的数据流量中的64%,并且预计到2024年,它将占全球136艾字节总数据流量的74%。随着流媒体视频和达到游戏机品质的游戏内容的传输能力增强,用户会期待与之匹配的高响应速度、高分辨率屏幕。

5G与AR/VR/MR行业

5G带宽的增加势必会推动增强现实、虚拟现实和混合现实(统称为“XR”)设备及其应用。尤其是对于AR而言,5G速度和性能的提高可能具有“变革性”,将加快其被主流市场使用的速度。10

AR应用通常是数据密集型的:AR设备拥有功能强大的处理器、高分辨率相机、一系列传感器以及为提供实时体验而同时运行的软件。4G网络没办法在足够短的时间内提供这么大量的数据传输,这意味着,许多AR应用目前都是“本地化的”,很大一部分数据处理是在硬件设备中进行的。

有了5G网络,在数据吞吐量、存储量和延时方面能够有10倍以上的提升,AR应用能够将数据密集型处理工作转移到云端。头戴式AR/MR设备和智能眼镜会变得更小、更轻、更节能且更便宜,从而增加了它们对于大众市场消费者的吸引力。

网络功能的增强还将为“开发人员提供更大的画布来设计新的体验”11,从而促进将更复杂、更具扩展性的AR应用与用户环境集成在一起。举例来说,AR版现场活动可以实时传输,AR体验可以结合更多的触觉反馈来创建新的“触觉互联网”。11

来自HTC的Vive Photon原型的概念图,这是一款仍在开发中的头戴式MR设备,计划采用5G技术(但细节仍在研究中)。正如HTC首席执行官Yves Maitre所说:“在客户的大脑附近设置5G天线是不合理的”11,因此该公司正在寻找其他选项,比如通过外部装置或用户的电话连接到网络。(图片© HTC Corporation/Vive

新的设备性能水平要求最高标准的质量检测

为了生产5G时代的高性能设备,电视机、电话、头戴式AR/VR设备及其他显示设备制造商必须进行严格的质量控制。瑞淀的ProMetric®成像亮度计和色度计可为当今和未来的带背光的显示屏和自发光显示屏提供高分辨率的精确测量。

对于OLED、microLED及其他自发光显示类型的产品,瑞淀的系统可在像素和亚像素层面进行测量,以检测和校正缺陷,包括亮度不一致,颜色不一致,或者是像素级别的坏点。对于面罩、智能眼镜等XR设备,瑞淀的AR/VR镜头TT-ARVR™ 软件提供一种实验室和生产级测试解决方案,可通过单个图像测量头戴设备的完整视场(水平方向最大可测量到120°,垂直方向最大80°)。瑞淀的科学级线上测量解决方案可确保设备的设计和生产符合制造商关于亮度、色度、对比度、均匀性、清晰度或锐度、对焦和客观视觉质量方面的规格要求。

随着显示器行业的不断发展并为了响应消费者的需求和技术进步,瑞淀专门设计了特定的解决方案,可用于测量显示器是否满足新的视觉性能要求,并帮助您实现目标。

 

引用文献

  1. 1. 2020年移动经济,来自GSM协会/GSMA Intelligence的报告,2020年3月。
  2. “5G的三个重要优点”,IEEE工作中的创新,https://innovationatwork.ieee.org/3-key-benefits-of-5g/(检索日期:2020年3月25日)。
  3. McCann, J.等人,“5G:您需要了解的一切”,TechRadar,2020年1月17日。
  4. “5G的三个重要优点”,IEEE工作中的创新,https://innovationatwork.ieee.org/3-key-benefits-of-5g/(检索日期:2020年3月25日)。
  5. Haselton, T., “5G真的那么快吗?,CNBC Tech,2020年3月2日。
  6. Iwamura, M..,“新的范式将从5G和XR开始”,在美国加州旧金山市于2020年2月3日举办的SPIE AR, VR, MR Conference 2020上进行的主题演讲。
  7. Nersesian, R., “5G将对我们的世界产生何种影响?”, 福布斯杂志,2019年9月30日。
  8. May, S., “新的屏幕技术和5G将推动8K电视机的普及, ChannelNews,2019年7月4日。 
  9. Brennesholtz, M., “显示器、数据流量和5G网络”, 显示器日报, 发表于2019年5月(检索日期:2020年3月26日)。
  10. Mundy, J., “5G如何能够改进增强现实设备”, TechRadarr,2019年6月1日。
  11. Robertson, A., “HTC正在设计看起来像太阳镜的头戴式AR设备原型”, The Verge,2020年2月20日。