【白皮书市场研报】扩展现实（XR）终端设备测试白皮书（2023.12）.docx

扩展现实终端设备测试白皮书WhitePaperonExtendedReality(XR)DeviceTestingTechnology(2023年)中国通信标准化协会扩展现实（XR）产业及标准推进委员会2023年12月指导单位中国通信标准化协会扩展现实（XR）产业及标准推进委员会参编单位中国信息通信研究院湖北星纪魅族科技有限公司深圳市腌讯计算机系统有限公司博鼎实华（北京）技术有限公司上海鲸岚科技有限公司浙江生一光学感知科技有限公司OPPO广东移动通信有限公司思博伦通信科技（北京）有限公司浙江水晶光电科技股份有限公司维沃移动通信有限公司舜宇光学（浙江）研究院有限公司中山大学中山眼科中心移动应用创新与治理技术工业和信息化部重点实验室感谢以下机构对本白皮书的编写提出宝贵建议中兴通讯股份有限公司展讯科技集团北京抖音信息服务有限公司深圳市钛和巴伦技术股份有限公司紫光展锐（上海）科技有限公司编写组傅蓉蓉刘毓炜朵颜来航曼何波孙玉林韩秉权王健周勇欧阳春陆根萌冯东洋代威聂蔚青黄永德陈玉琨都英坤原冰马演郑梦瑁陈爱婷王俊青王亚忠董丙银王冰青蒋坤君毛炀袁进钟菁娄岩翟梦冉王健宇董千洲刖目扩展现实（含虚拟现实、增强现实、混合现实）是新一代信息技术的重要前沿方向，是数字经济的重大前瞻领域，扩展现实终端设备被认为是下一代通用性技术平台和互联网的人口。随着技术的不断发展，扩展现实终端设备也在不断改进和优化，一些扩展现实终端设备已经可以支持高清画质、低延迟、无线连接等功能，提升了便携性和舒适性。同时，扩展现实终端设备也在不断降低成本，使得更多的人可以享受到这种技术带来的便利和乐趣。但是扩展现实终端设备的用户体验还达不到消费端用户的要求，相应的扩展现实终端测试技术还属于初期发展阶段，为加强扩展现实测试技术研究与交流，加快推动我国扩展现实产业发展和标准化进程，本白皮书聚焦扩展现实终端设备，围绕其相关核心技术整理检测关键指标并建立设备测试指标评价体系，植理典型测试工具和测试案例，分析当前检测技术存在的问题并提出可行性建议。由于扩展现实产业仍处于快速发展期，相应的设备测试技术也在不断更新迭代，白皮书中难免有不妥之处，敬请读者批评指正。一、扩展现实产业概述1（一）扩展现实内涵1（二）扩展现实产业发展现状2（三）标准化工作情况4二、扩展现实关键技术概述7（一）近眼显示7（二）感知交互9（三）网络传输10（四）渲染处理12三、扩展现实终端设备测试指标13（一）常规测试13（二）岸态测试16（三）动态测试28（四）用户体验32四、扩展现实典型测试工具及案例36（一）典型测试工具36（二）典型测试方案40五、挑战及发展建议55（一）问题与挑战55（二）发展建议56附录I:沉浸式体验主观评价问卷设计58附录II:缗略语61图索引图1扩展现实终端设备测试指标体系13图2VR棋盘格对比度测试图17图3AR棋盘格对比度测试图17图46DoF示意图23图5统一APl及接入框架25图6SR-803近眼显示测试系统38图7SP-100o空间定位测试系统示意图39图8BUDDY测试系统示意图40图9测试方案布局示意图41图10视频质量测试结果43图H实时测试结果示意图44图12单帧MTP时间拆解示意图45图13预处理信号的特征向量提取50图14一轮完整的触觉反馈实验过程53表索引表1XR标准制定情况4表2IEEEVR/AR2048系列标准6表3典型XR应用的切片划分12表4性能测试指标26表5稳定性测试27表6外设测试指标27表7投屏/串流测试指标30表8短距离测试指标32表9不适症状34表10XR终端WiFi端到端测试结果42表11多帧MTP测试结果45表12头显角度抖动误差测试46表13静态抖动测试数据46表14测试场景分类47表15终端A和B在不同场景下的追踪定位精度测试结果.47网络及现网网络环境下，从真实用户主观观看视频的维度，对任意真实视频内容结合不同网络传输条件进行采集和分析并评估其视频质量用户体验，给出视频用户体验关键指标如MOS,卡顿、破损、帧率、流畅度等。求沌；思博伦网珞实验室图10视频质量测试结果图IoUmelriXVideO采用无参考算法在理想条件情况下测出的XR终端视频性能分析结果，可以看到每秒30帧的视频画质的平均MOS分为4.57分（满分为5分）；视频的缓冲占比和卡顿占比为0,所以流畅度根据缓冲和卡顿的指标算出为5分：最后，QoE的综合MOS分为4.85分。图Il为UmcIriXVideo界面上实时显示的XR终端的测量结果，图中蓝色曲线为实时MOS分，红色柱状图为卡顿。无参考算法通过对比相邻两帧的区别，根据ITU-TP.910并计算出Tl值，Tl值在定义的一段时间内（如：200ms）一直为。时则标记为卡顿（红色柱状平均值O0.0000001未理：OPpOXR实验室注：表中的数字为头显伸止状态下的抖动幅度，单位为m（米）.数字越小代表抖动幅度越小且表现越稳定。<3）XR终端跟踪精度测试对XR终端在各种场景下进行6DoF跟踪精度测试，综合评估出跟踪精度结果。建议场景如下表所示。表14测试场景分类序号场景1XR终堵在不同光照条件下的跟踪精度对比2XR终婚力玉同纹理表件下的眼琮精度对比3XR终端在不同语度条件下的跟踪精度对比4XR终蟠在不同运访速度下的跟踪精度对比5XR终曲在动态丽景下的跟踪情度对比6XR终塔在长时间下的精度看棒性测试来源：OPPOXR实验宦测试结果示例如下表所示。在不同的测试场景下，终端的6DoF精度表现不同。在同样的测试场景下，ATE和ARE数值越小的，说明此场景下的6DoF跟踪精度越好。例如，在正常环境测试时，A的测试值ATE和ARE都小于B,说明A在正常环境下的6DoF跟踪精度比B好。表15终端A和B在不同场景下的追踪定位精度测试结果61.>oF精度测试参数XR终端AXR终端B正常正常环境ATE:0.008mAREJJ0ATE.015mARE:1.2光照专项31UXATE:0.008mARE:1.7°ATE:0023mARE:2.49200luxATE:0.008mARE:1.19ATE:O.OI5mARE:1.2。5000IUXATE:0.0lmARE:1.2°ATE:0.019mARE23°100luxATE:0.016mARE3.60ATE:O.O28mARE:2.5°纹理专项弱纹理（角点数低于1200）ATE:0.049mARE:2.6°ATE:O.OI6n)ARE:2。温度专项0摄氏度ATE:0.0lImATE:0.0l7m2）记录通道包括：Fp1.Fz.Fp2.AF3.AF4,F7.F5.F3.Fl.Fz.F2.F4.F6.F8.FT7.FC5.FC3,FC1,FC,FC2,FC4,FC6,FT8,T7,C5,C3,C1,Cz,C2,C4,C6,T8,TP7,CP5,CP3,CPl,CPz,CP2,CP4,CP6,TP8,P7,P5,P3,Pl,Pz,P2,P4,P6,P8,PO7,PO5,PO3,POz,PO4,PO6.PO8,Ol,Oz,O2,M1,M2,CB1和CB2。3）信号滤波、去噪、预处理在脑电信号中低于05Hz的信号通常是基线漂移导致的伪迹，而高于45HZ的大多数是肌电成分，所以选取0.5-45Hz的板带作为目标频段进行带通滤波。由于脑电信号是非平稳随机信号，容易受到心电、眼电、肌电信号的干扰，另外也受到受试者情绪、心态的影响，这种影响反映在脑电信号中就是各种伪迹。利用独立成分分析法将眼电、心电、肌电成分从脑电信号中去除。采样率100Hz,参考电极选择双侧乳突处的平均电极，使用坏导插值去除坏电极。4）预处理信号的特征向量提取利用小波变换法分离节律波，。波频率在4-7Hz,波频率在8-13Hz,B波频率在13-30Hz,丫波频率在30-40Hz.通过离散傅里叶变换函数分别计算各电极在所述预期理信号各波段的功率，并将获得的功率矩阵转换为一维向量作为提取的特征向量。对于N点序列xn0WnWN,他的离散傅里叶变换（DFT）为引出。1）纯音听阈（Puretoneaudionetry.pta）测试方法检查目的：入组标准；了解受试观影前后主观听觉变化情况正常范围：25dB,越小越好纯音听阈测试采用丹麦尔听美公司AStera的音听力计在符合国家标准的隔声室进行。测试前向志愿者讲解测试的操作规程，保证其能清楚明白；依据Acoustics-AudiornciricTestMcihods-Pari1:Pre-toneAirandBoneConductionAudiometry（GBT16296.1-2018）分别测试志愿者的气导及骨导阈值，测试频率为125Hz、25OHz、5OOHz、100OHz、2000Hz.4000Hz及8000Hz（骨导不测试125HZ及8000Hz）,将每个频率能够得到50%以上可靠反应的最小声强度定义为该频率的阈值。2）听性脑干反应（AUditOrybrainStemreSPonSe.ABR）测试方法临床意义：了解外周听觉神经系统的信号传导能力正常范围：U11:外周传导时间为2.102.25ms；III-V：入颅传导时间为1.75-1.95ms；I-V：中枢传导时间为3.8542OmS（超过4.4OmS需考虑占位性病变）。ABR测试采用丹麦国际听力公司ECIiPSe听觉电位仪在符合国家标准的电磁屏蔽室进行。测试前请受试者取平卧位，利用95%乙尊对前额发迹、眉间及双侧耳垂的皮肤进行脱脂，再利用磨砂膏去除该四个位置的皮肤角质。皮肤清洁结束后，采用纽扣电极，将记录电极量于前额发迹，地极置于眉间，双侧参考电极置于同侧耳垂，所有极间以服务高质量发展为主题，形成以用户体验为中心的测评手段。首先，需要贯彻中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要相关部署，把控全局，以高质量发展为主题。努力做到测试覆盖范围广、评测手段多，用更加可信的测试数据支撑高质量发展指标评估，通过多样化的评测手段建立不同场景精细化关键指标评测能力。其次，坚持以用户体脸为中心，补全感知交互、3D场景建模、信息安全、人身健康舒适度等方面标准的缺失，进而弥补用户与产品的脱节。促进新兴终端产品消费，有效规避概念混淆和低质量的产品，促进产业生态的健康发展。构建扩展现实设备测评认证能力平台。首先，认真贯彻制造业可靠性提升实施意见，加强国产化替代，加强智能检测技术与装备应用，促进制造设备与检监测试设备互联互通，提高检验检测效率和精准性。其次，建设第三方技术测评机构，整合各方能力，如检测、技术咨询等，为企业和消费者提供可靠的质量服务，提高产品质量管理水平。企业可以通过量测试认证平台共享检测、测试和认证资源，避免重复投入，降低成本和资源浪费。同时平台结合扩展现实相关行业标准，开发光学显示、软件接口、追踪定位、用户体验等测试工具及仪器设备，构建扩展现实设备的测评认证能力平台，建立科学客观的扩展现实产品认证认可机制，为企业提供测试评价方案及优化迭代建议，从而缩短产品研发周期，牵引行业技术发展。附录I：沉浸式体脸主观评价问卷设计一、临在感：物理空间感知（1-5分）1 .你是否有一种身临其境的感觉?2 .你是否感觉仿佛在实地游览这些地方？3 .你是否感觉可以触碰这些人物或物品？投入度（1-5分）1 .你感觉自己投入程度如何？2 .你是否享受这次体验？3 .体验时，你是否忘记了时间和现实世界?生态效度（1-5分）1 .你是否感觉场景和内容很自然？2 .你是否认为这些内容很让人信服？3 .你是否感觉人物和物体都是实体的？负面效果（1-5分）1.你是否感到头晕？4 .你是否感到恶心？5 .你是否感觉头疼？6 .你是否觉得眼睛疲劳？二、生动性视觉（1-5分，语义量表）1 .画面清晰-画面模糊2 .细节满满.缺少细节3 .画面细节生动-画面细节呆板4 .画面清楚明白-画面不清不楚5 .画面有冲击力-画面平淡如水6 .画面栩栩如生-画面生硬刻板7 .视角宽广-视角狭窄听觉（1-5分）1 .声音和音效是否让你很投入？2 .你能否有效地辨别声音？3 .你能否有效地定位声音耒源？触觉（1-5分）1 .通过触摸，你是否可以有效地探索或调查环境？2 .触碰VR场景中的物体，你是否可以即时感受到反馈？三、互动性（1-5分）1 .你能在多大程度上掌控事态发展？2 .环境对你的行动反应如何？3 .你与环境的互动看起来有多自然？4 .你控制角色运动有多自然？5 .你感觉物体的运动有多真实？6 .你在虚拟环境中的体验与你在现实世界中的经历有多少一致？7 .你感觉自己移动有多真实？8 .你移动或操纵物体的能力和效果如何？9 .通过物理交互去识别物体有多容易？（比如触摸物体、在某物体上行走，或者撞到墙壁或物体）附录H：缩略语3D3-Dimensional三维ABRAuditorybrainstemresponse听性脑干反应AIArtificialIntelligence人工智能APIApplicaiionPrograniniingInterface应用程序接口ARAugmcnicdReality增强现实AREAbsoluteRotationError绝对角度误差ASWAsynchronousSpacewarp异步空间扭曲ATEAbsoluteTrajectoryError绝对轨迹误差ATwAsynchronousTimewarp异步时间扭曲B1.EBluc100th1.owEnergy低功耗蓝牙CTSCompatibilityTestSuite兼容性测试套件cVEMPCervicogenicvestibularmyogenicevokedpotentials颈源性前庭肌源诱发电位EMCElectroMagneticCompatibility电磁兼容FOVFieldofView视场角FPSFramesPerSecond画面每秒传输帧数IMUInertialMeasurementUnit惯性测量单元IPDIntegratedProductDevelopment集成产品开发MOSMeanOpinionScore平均意见得分MRMixedReality混合现实MTPMotionToPhotons运动时延O1.EDOrganic1.ight-EmitlingDiOdC有机电激光显示OSTOpticalSccThrough光学透视OTAOnlineTravelAgency空中下载技术OVEMPOcularvestibularmyogenicevokedpotentials,眼源性前庭肌源诱发电位PTAPureToneAudiometry纯音听阈PPDPixelsPerDegree角分辨率RPERelativePoseError相对位姿误差QoEQualityofExperience体验质量RSSIReceivedSignalStrengthIndicator接收信号强度指示SARSpecificAbsorptionRate比吸收率SDKSoftwareDevelopmentKit软件开发工具包SRGBstandardRedGreenBlueMicrosoft影像彩色语言协议S1.AMSimultaneous1.ocalizationandMapping即时定位与地图建UDPUserDalagramProloCOl用户数据报协议VRVitualReality虚拟现实VSTVideoSecThrough视频透视XRExtendedReality扩展现实扩展现实(XR)产业及标准推进委员会地址：北京市海淀区花园北路52号邮编：l19l