元宇宙全息技術的內(nèi)容

元宇宙全息技術的內(nèi)容“全息”(Holography)即“全部信息”，這一概念首次在1947年提出，由英國匈牙利裔物理學家DennisGabor發(fā)明,并因此獲得了1971年的諾貝爾物理學獎。全息技術是一種利用干涉和衍射原理來記錄物體的反射，透射光波中的振幅相位信息進而再現(xiàn)物體真實三維圖像的技術。它與物理學，計算機科學，電子通信及人機交互等學科領域有著密切的聯(lián)系。全息技術的提出，不僅是一種技術的發(fā)明，更是一種思路的提出，借由全息技術的技術原理通過物波與參考波疊加干涉來記錄物體信息的思路被應用到很多其他領域，進而衍生出了一些類似的領域，比較有代表性的有聲全息、模壓全息、紅外全息、微波全息、光學掃描全息術等根據(jù)成像原理及呈現(xiàn)效果的不同，將全息成像技術分為三種類型2D全息、3D全息、理想全息。2D全息指利用較為簡單的反射、折射原理或者視覺殘留制造可視角度有限的裸眼三維效果。包括空氣成像、旋轉(zhuǎn)風扇屏、霧屏/霧幕以及立體光柵顯示器。3D全息是當前最接近于理想全息顯示效果的全息顯示技術，包含的技術主要有全息光場、點云、電離空氣、光鏡、聲鏡和體全息技術。理想全息是基于計算全息圖的真正意義上的狹義全息通過計算全息圖的制作與再現(xiàn)完成3D對象的全息顯示。6G技術將支持人類對物理世界進行更深刻的理解與感知，幫助人類構建虛擬世界與虛實融合世界，從而擴展人類的活動空間；同時支持大量智能體互聯(lián)，從而延伸人類的體能和智能水平。結合6G技術、全息通信愿景與未來通信技術發(fā)展趨勢，以擴展活動空間與延伸體能智能為基線,進行擴展與挖掘可獲得包括數(shù)字攣生、高質(zhì)量全息、沉浸XR、新型智慧城市、全域應急通信搶險、智能工廠阿聯(lián)機器人、自治系統(tǒng)等相關6G全息通信場景與業(yè)務形態(tài),貼合6G的愿景，體現(xiàn)“人-機-物-境”的完美協(xié)作。根據(jù)依賴技術及給予用戶體驗的不同，未來6G時代，全息通信的應用場景將有七大類，分別是：帶寬遠程管理，低時延精密輔助，超智能信息網(wǎng)絡，多維度交互體驗，高質(zhì)量人像互動，臨場態(tài)全息展示和沉浸式全息影像。沉浸式全息影像場景要在相對固定的系統(tǒng)環(huán)境下以來超低時延與超高帶寬的通信才能為用戶帶來極致體驗。因此對傳輸?shù)囊筝^高，同時為了加強體驗的沉浸感對交互的要求也更為苛刻。同時在要在裸眼的情況下實現(xiàn),對展示的載體及媒介將是前所未有的挑戰(zhàn)，只有做到極致才能做到沉浸式體驗。超智能信息網(wǎng)絡場景普遍需要采集環(huán)境與場景數(shù)據(jù)且具備高網(wǎng)絡適應性與情景感知能力，甚至深度應用人工智能技術，因此此類場景對通訊網(wǎng)絡提出了高傳輸帶寬，強網(wǎng)絡態(tài)勢感知與調(diào)節(jié)能力，高AI融智程度的要求。隨著6G與人工智能技術的融合落地，采集端產(chǎn)生的巨量數(shù)據(jù)和高性能數(shù)據(jù)傳輸將為人工智能處理與分析求解提供堅實數(shù)據(jù)層基礎，人工智能將能夠得以感知更多維更全面數(shù)據(jù)并提升數(shù)據(jù)傳輸處理速度與遠程數(shù)據(jù)交互能力，因此超智能信息網(wǎng)絡場景可以運用于自動駕駛、智能機器人等與人工智能緊密結合領域，讓人工智能“思維敏捷”的同時也能“手眼通天”超智能信息網(wǎng)絡場景下可以提供自然環(huán)境和城市環(huán)境的數(shù)字化管理。通過采集城市內(nèi)的交通，治安等多源多維數(shù)據(jù)，智能體將可以實現(xiàn)基于城市全面數(shù)據(jù)的智能化實時監(jiān)測與分析,調(diào)配城市資源,進行異常狀況告警。也可以通過采集車輛周邊信息與其他車輛信息等獲取海量數(shù)據(jù)，經(jīng)過智能體分析決策后，提供自動駕駛服務。高質(zhì)量人像互動場景對信息通信系統(tǒng)提出更高的要求，需要做到人、物和環(huán)境的高質(zhì)量數(shù)據(jù)采集傳輸及三維下的多模態(tài)交互因此數(shù)據(jù)采集傳輸方面需要高精度的采集設備及足夠快的全息圖像傳輸能力和強大的空間三維顯示能力同時,為了讓用戶享受到極致的沉浸式體驗對三維模式下的交互的方式將是一大挑戰(zhàn)。未來全息通信的廣泛應用會使人與人之間的互相交流和會議將呈現(xiàn)多種豐富的形態(tài),全息通信可用于遠程培訓和教育應用程序，為學生提供參與和交互能力，并具備更多的互動性，使人在該模式下更能好的去記憶及學習，實現(xiàn)真正意義上的跨越空間去實時溝通。還可以實現(xiàn)跨時空的互動，通過錄入逝去親人的身體數(shù)據(jù)，并且配合AI技術，實現(xiàn)跨時空的陪伴。新態(tài)勢模型展示場景規(guī)模均較小，因此數(shù)據(jù)傳輸體量小，要求的數(shù)據(jù)質(zhì)量無需很精密，但此場景著重用戶與場景模型的交互操作，因為三維的數(shù)據(jù)信息承載比二維更加豐富且有層次，用戶在獲取信息時能更加直觀且精準。新態(tài)勢模型展示場景可以讓現(xiàn)實與全息完美結合,場景不需要宏大,但是互動性或展示更加要真實雖然三維的信息獲取更加方便但是對內(nèi)容的要求反而比現(xiàn)階段更加嚴格，用戶可借助物理傳感器,通過手勢交互或體感交互對模型進行交互操作。高帶寬遠程管理場景的突出特點是數(shù)據(jù)傳輸體量大，需要遠距離數(shù)據(jù)傳輸。因此高帶寬遠程管理場景的大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸特性要求通訊網(wǎng)絡具備大傳輸帶寬,高吞吐量的能力，并且能夠在超遠距離傳輸下仍保持較好的穩(wěn)定性。將6G通訊網(wǎng)絡應用于道路監(jiān)控等態(tài)勢采集作業(yè)后，6G網(wǎng)絡的大帶寬，低時延等特性將會大幅提升態(tài)勢監(jiān)控的效率讓工作人員通過全息呈現(xiàn)等技術足不出戶便能查看遠程某物或場景的全方位信息，改善了工作體驗。因此高帶寬遠程管理類場景在工農(nóng)業(yè)業(yè)作業(yè)監(jiān)控，特殊環(huán)境探查等行業(yè)有著較廣泛分布。例如在采礦業(yè),礦洞內(nèi)采集端通過傳感器多方位采集礦洞內(nèi)多維環(huán)境信息后,就能將海量全真數(shù)據(jù)傳輸至遠端中控室內(nèi)呈現(xiàn)，輔助現(xiàn)場工作人員掌握礦下環(huán)境信息測、判別礦下環(huán)境異常狀況，并對事故點進行全方位的細節(jié)檢查。此外，在農(nóng)作物種植業(yè)中，通過傳感器采集到農(nóng)作物的生長狀態(tài)、周邊環(huán)境等多源信息并進行遠程傳輸，在中控室中處理呈現(xiàn)，讓農(nóng)業(yè)專家能全方位掌控農(nóng)作物的態(tài)勢信息，并針對作物問題給予遠程指導。低時延精密輔助場景的突出特點是場景需求亟待性大，傳輸數(shù)據(jù)質(zhì)量高，部分子場景應用了高分辨率顯示技術要求端到端的數(shù)據(jù)傳輸?shù)募磿r性更高且傳輸可靠性更強。因此，低時延精密輔助場景對6G網(wǎng)絡提出了高數(shù)據(jù)傳輸上下行速率，低空口時延，強網(wǎng)絡穩(wěn)定性的要求。通過發(fā)揮6G網(wǎng)絡的低時延優(yōu)勢通訊網(wǎng)絡的安全性與穩(wěn)定性將會大大提高，因此低時延精密輔助場景將能夠在醫(yī)療，制造業(yè)等領域廣泛應用。低時延精密輔助場景其中，6G網(wǎng)絡