我国数字创意技术的发展现状与展望

一、前言

数字创意产业是在全球数字化和网络化的背景下，以数字创意技术与创新设计为基础支撑，以文化创意、内容生产、版权利用为发展核心，通过融合渗透带动周边产业领域发展的新兴产业集群[1,2]。数字创意产业覆盖众多细分领域，包括超高清产业、虚拟现实 / 增强现实（VR /AR）产业、设计业、影视传媒业、动漫游戏业、数字出版业、人居环境设计业、文化与博物馆业、时尚服饰业、玩具业、体育健康业、旅游业等。数字创意产业将现代信息技术与文化艺术领域高度融合，促进文化艺术创新和商业模式创新，推动传统制造业、文化创意产业和设计服务业的相互渗透和变革，从而创造新的经济增长点和业态模式。

2016 年，《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》明确了数字创意产业作为国家战略性新兴产业之一的关键性地位，提出到 2020 年数字创意产业发展成为重点培育的 5 个产值规模达 10 万亿元的新支柱产业之一。在数字创意产业中，数字创意技术提供基础支撑能力，体现了数字化环境中产生的信息与传播的所有形式，同时也代表了新一代信息技术和创意产业深度融合与应用的所有形式。数字创意技术分为 3 类：使能技术、应用技术和终端设备技术 [2]。

使能技术是指通用的基础信息技术，包括人工智能（AI）、大数据、云计算、人机交互、类人视听觉技术、空间及情感等感知技术、物联网与第五代移动通信（5G）等网络技术。这些技术是各行业进行数字化建设的前提条件，也为数字创意行业自身应用的实施提供支撑。应用技术是指各专业技术领域实现层面的技术，如综合广播宽带（IBB）技术、数字内容加工处理软件、家庭娱乐产品软件、动漫游戏引擎技术、交互娱乐引擎开发、数字艺术呈现技术、广播影视融合媒体直播技术以及文化资源数字化处理技术等。应用技术是数字创意产业各专业领域提升内容质量和创新服务模式的核心工具，只有在应用技术层面形成突破，才能实现内容产品质量提升。终端设备是用户进行内容消费的承载对象，包括硬件及其装载的应用软件，如 4K/8K 超高清电视机、裸眼 3D 电视机、支持三维声（3D Audio）的沉浸式音频设备、VR/AR 设备、数据手套及游戏控制器等感知终端、影视摄录设备、激光放映设备、全息投影设备等。终端设备是改善用户体验的直接手段， 其先进程度直接决定数字内容的呈现方式和观众的使用感受。

目前已有论文针对其中某些技术领域进行了相关阐述，如 AI 技术 [3]、大数据技术 [4]、云计算技术 [5]、超高清电视技术 [6]、VR 技术 [7] 等。但从已有论文来看，有关我国数字创意技术领域的系统梳理和全面阐述仍属空白。本文选取关键技术子领域，详细介绍我国数字创意技术领域的发展情况。具体而言，将以 AI、大数据、云计算、未来网络技术为主介绍数字创意使能技术，以综合广播宽带、数字内容加工处理、动漫游戏引擎以及文化资源数字化处理技术为主介绍数字创意应用技术，以 4K/8K 超高清视频、三维声、VR/AR、全息投影技术为主介绍数字创意终端设备技术。整体研究架构如图 1 所示。

图 1 数字创意技术分类图

二、数字创意技术的发展现状

（一）使能技术

1. AI 技术

AI 是研究、开发用于模拟和延伸扩展人类智能的理论、方法、技术以及应用系统的技术科学[8]。最终目标是了解人脑智能的实质，研制出一种新的能以与人类智能相似的方式做出反应的智能机器。AI 的主要发展阶段分为运算智能、感知智能和认知智能，目前处于由感知智能向认知智能突破的阶段。AI 已经成为国际竞争的新领域，是引领未来的战略性技术，越来越多的国家将发展 AI 作为提升国家竞争力、维护国家利益的重大战略， 围绕核心技术、顶尖人才、标准规范等强化部署，力图在新一轮国际科技竞争中掌握主导权。美国和中国在计算机视觉、自然语言处理、智能机器人等技术方向都处于领先水平。根据前瞻产业研究院发布的数据 [9]，2019 年中国 AI 市场规模约为 644 亿元（见表 1），未来发展前景广阔。

表 1 中国 AI、大数据及云计算市场规模 [10~12]

我国已将 AI 技术应用到数字创意产业。例如，在新闻创作方面，腾讯公司推出的 Dreamwriter可根据文本生成规则和章法自动地生成新闻报道。在设计智能方面，阿里巴巴公司开发的“鹿班”AI 设计师软件，每秒种能完成 8000 张海报设计，1 天可以制作 4000 万张海报。随着新一代 AI 技术的发展，AI 在未来数字创意产业中将会扮演更为重要的角色。

2. 大数据技术

大数据是一种凭借强大的存储和运算能力对大量数据进行计算分析从而指导预测的技术。大数据具有“4V”特征：规模 （volume）、类型（variety）、速度 （velocity）、价值（value）[10]。大数据涉及的热门领域应用研究包括电子商务大数据、社交网络大数据、交通大数据和视频大数据等。目前，大数据已在行业解决方案、计算分析服务、存储服务等领域发挥着重大作用，同时在工业应用层面保持高速发展。根据中商产业研究院对大数据相关企业的调研测算 [11]，2019 年我国大数据市场产值约为8080 亿元，同比增长超过 30%（见表 1）。

近五千年的历史文明使我国拥有丰富的艺术品、文物、非物质文化遗产等文化资源以及大量的公共图书馆、博物馆、美术馆等公共文化机构。在对这些文化资源进行数字化处理的过程中，产生了大量数据，在形式上表现为文本、图片、语音、视频等。有效地存储、检索和应用这些文化数据都需要使用相关大数据技术。目前，我国已经搭建了多个文化艺术领域的大数据平台，如甘肃省的华夏文化资源云平台、北京市的博物馆大数据平台以及故宫的数字文物库等。

3. 云计算技术

云计算是一种通过网络以按需、易扩展的方式获得所需服务（硬件、平台、软件等）的计算模式。以基础设施即服务（ IaaS）、平台即服务（PaaS ）和软件即服务（SaaS ）为代表的全球公有云市场规模在 2018 年达到 9624.6 亿元，增速为 23%。前几年增长最快的部分是 IaaS，而 SaaS 虽然增长速度减缓，但预计未来仍然将占据全球公共云市场的最大份额 [12]。美国是云计算领域的早期创新者，目前仍占据着全球云服务市场的主导地位。我国的云计算服务起步较晚，虽然全球市场占比较小，但增长势头明显。根据《中国云计算产业发展白皮书》的数据 [12]，2019 年中国云计算市场规模达到千亿元水平，同比增长约 34.1%（见表 1）。

云计算为数字创意提供计算和存储平台。目前，我国已经出现了基于云计算的数字创意产品和服务，如阿里云提供的云剪辑功能，可在云端进行剪切拼接、混音、字幕、图片叠加、遮标、转场特效等一系列操作，解决了视频创作者本地计算能力不足的问题。

4. 未来网络技术

5G 是未来网络技术的代表。2019 年发布的《全球 5G 竞赛》报告显示，中国和美国在 5G 商业部署计划数量上并列世界首位 [13]。在 5G 标准的核心专利声明数量方面（见图 2），我国 3 家主要企业的专利声明总量为 3542 件，占世界总声明量的 30.3%。这表明我国 5G 技术研发处于全球领先水平。

图 2 主要国家在欧洲电信标准化协会声明的 5G 标准必要专利数量（截至 2018 年 12 月 28 日）[14]

5G 技术丰富了视频传输手段，为超高清产业、VR 产业发展提供了重要的传输能力支撑。2019 年1 月，中国移动通信集团有限公司联合中央广播电视总台、华为技术有限公司在广东深圳成功开展了基于 5G 网络的 4K 电视信号传输测试，将 4K 超高清北京景观信号传送至位于深圳分会场的 4K 超高清转播车。

（二）应用技术

1. 综合广播宽带技术

IBB 技术综合了广播与宽带两种网络技术的优势，将电视节目和应用通过广播网和互联网两条传输通道下发，在用户的电视和移动终端上以一体化的方式进行呈现，从而为观众提供广播和交互的综合体验 [15]。IBB 技术的核心理念是利用广播通道和互联网通道来展现同一个电视节目，观众在通过广电网络收看传统电视节目的同时，由电视台或第三方应用服务提供商制作的业务相关类应用经由宽带网通道传递给用户电视，并以页面的形式与电视节目视频画面共同呈现给观众；还可通过设备关联来将应用推送至手机、平板电脑、笔记本电脑等移动终端（见图 3）。目前 IBB 系统的标准化工作以及应用产品已经在全球多个国家和地区部署，而我国正在进行 IBB 标准的制定工作。

图 3 IBB 技术应用场景

2. 数字内容加工处理软件

数字内容加工处理是指将图片、文字、视频、音频等信息内容运用数字化技术进行加工处理并整合应用的服务，主要分为两个层次的关键技术。第一个层面是数字内容增强技术 [16]。例如，百度 AI 开发平台基于深度学习图像处理技术，能对质量较低的图片进行去雾、无损放大、对比度增强等多种处理；北京市商汤科技开发有限公司发布的SenseAR 软件产品，与 AR 技术结合可实现相机成像的美体塑形功能。第二个层面是数字内容认知技术 [17]，主要是指通过 AI 技术对图片和音视频等数字内容进行初步理解，通过适配文字解读或说明的方式来帮助用户进行信息的智能检索或检测，从而显著节省人力物力。例如，科大讯飞股份有限公司发布的讯飞听见软件，利用语音识别技术来实现将音频转为文字的功能，还可支持多国语言的音频转换。

3. 动漫游戏引擎软件

在动漫和游戏领域内，引擎是指可编辑动漫游戏系统或者交互式实时图像应用程序的核心组件。相关系统或组件为动漫游戏设计者提供编写动漫游戏所需的各种工具，旨在便捷快速地开发动漫游戏产品，而不必从底层算法开始产品设计。引擎技术包括渲染引擎（即“渲染器”，分为二维图像引擎和三维图像引擎）、物理引擎、碰撞检测系统、音效、脚本引擎、电脑动画、AI、网络引擎以及场景管理等基本模块 [18]。目前在动漫游戏引擎软件方面，国内企业主要还是使用国外产品（如新加坡 Unity 技术公司的 Unity 实时内容开发平台）。

国内企业自主研发或与国外企业合作开发了若干引擎，但技术水平与国外差距明显。随着国内企业自主研发能力的提升，致力于引擎技术本土化的公司数量开始增多，国内相关行业有望缩小与世界级游戏开发水平的差距。

4. 文化资源数字化处理技术

我国拥有丰富的文化资源，这是我国数字创意产业的基石和源泉。我国亟需对这些文化资源进行数字化处理以更好地借助互联网技术来进行广泛传播。我国文化资源数字化处理技术可追溯到1998 年河南博物院建立的互联网网站。之后，各地博物馆普遍开始建设互联网网站，数字技术应用于文化资源的范围逐渐扩展。2001 年国家文物局启动实施了“文物调查及数据库管理系统建设”项目，统一开展全国博物馆的数字化工作。当前，VR、直播、增材制造、手机移动客户端开发等新兴技术的涌现，进一步助力文化资源的推广传播，发展形成了 VR 展示、文物保护修复、博物馆管理、博物馆教育等新兴应用。例如，故宫借助《每日故宫》移动客户端，以日历的形式推出“每天一件故宫藏品”，让全国观众随时随地欣赏故宫藏品；故宫推出了“故宫博物院数字文物库”“全景故宫”“故宫名画记”“数字多宝阁”等众多数字化产品来拓展故宫文物的影响力。

（三）终端设备技术

1. 超高清技术

视频是信息呈现和传播的主要载体，也是数字创意产业的主要内容形式。当前，视频技术正经历从高清到 4K 超高清再到 8K 超高清的演进。4K 超高清视频的分辨率为 3840 × 2160，是全高清视频1920 × 1080 分辨率的 4 倍；8K 超高清视频的分辨率为 7680 × 4320，是全高清视频分辨率的16倍[6]。超高清技术已经成为全球广播电视领域最为热门的技术话题之一，众多国家都在积极部署推进超高清技术。

超高清视频设备的核心元器件主要包括感光器件、存储芯片、编解码芯片、图像芯片、处理器芯片和显示面板等。随着系统集成度不断提升，存储芯片、解码芯片和处理器芯片已经综合为系统级（SoC）芯片。2019 年国产芯片在国产电视中开始应用，超高清芯片受制于人的局面被打破。目前，国内企业在液晶面板和有机电激光显示（OLED）面板方面已经拥有较多数量的自主知识产权。

2. 三维声技术

音频技术经历了单声道音频、双声道立体声音频、5.1 环绕声、7.1 环绕声、三维声（3D Audio）的发展历程。三维声是具有三维空间感、方位感的声音，能使听众在听音过程中定位到声源的位置和方向、听出声源的移动轨迹，从而获得身临其境的沉浸感 [19]。目前，三维声技术以国外方案为主，如成熟的 MPEG-H、Dolby 等。2016 年中央电视台和广播科学研究院等组织成立了三维声专题组，完成了《三维声（3D Audio）广播电视行业标准技术征集》，开始正式征集提案；2017 年各提案方正式提交最终提案，三维声测试评估组完成了相关标准的测试验证。目前，我国的三维声技术仍处于研发阶段，三维声的编解码技术和前后处理技术有待突破，三维声的制作技术标准、音频质量评审制度仍需进一步完善。

3. VR/AR 技术

VR 通过电脑或其他智能计算设备来模拟产生三维空间的虚拟世界，为用户提供关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟感受。一般认为，VR 技术只展示虚拟世界 [7]。AR 是将真实世界信息和虚拟世界信息无缝集成，将原本在现实世界一定的时间空间范围内很难体验到的实体信息（如视觉信息、声音、味道、触觉等）进行模拟仿真后再叠加，从而将虚拟信息应用到真实世界；这种信息可被人类感官所感知，获得超越现实的感官体验 [20]。

在产业政策方面，我国已将 VR 产业发展上升到国家高度。目前，有近 20 个省（市、区）布局了虚拟现实产业。在数字创意消费服务供给的丰富度方面，VR 应用在教育图书、影视、游戏娱乐、政务展览等方向发展迅速。虚拟内容资源不断丰富，在央视春晚、国家庆典、国际会展等重大活动中开展了 VR 直播，具有较强体验性的优质内容初具规模。在 VR 产业标准方面，VR 头戴式显示设备的标准化工作已经立项。也要注意到，目前主流的 VR/AR 设备仍然以 Oculus、微软公司等国外产商的产品为主，国内在 VR/AR 设备制造技术方面与其存在一定差距。

4. 全息投影技术

全息投影技术通过集合被拍摄者反射的光波来重建物体的全部信息，使得平面物体内容得以立体显示；在给人立体视觉享受的同时，提供了从不同角度来更直观地观察物体的功能 [21]。随着 AI 技术的发展与完善，采用全息投影技术的产品应用已经风靡全球，运用全息影像技术构建的舞台立体投影效果，达到身临其境的立体体验，使得内容表现形式更加直观、丰富和新颖。例如，2016 年国内采用全息投影技术导演了一场高难度演出——在西湖水面上表演《天鹅湖》舞蹈，现场效果让观众叹为观止。

三、数字创意技术面临问题分析

整体来看，我国在超高清视频技术、三维声技术、VR/AR 技术、数字内容生产和创新设计软件等数字创意技术领域的创新支撑相对不足，与美国、英国、日本、韩国等发达国家还有一定差距。

（一）超高清视频技术

我国超高清视频技术仍然处于发展初期，在取得一定成绩的同时，仍面临诸多挑战。

1. 超高清技术攻关和摄像机等基础器件的研发投入不足

摄像机是摄取超高清视频内容必不可少的关键设备，目前我国摄像机工业在基础器件研发和整机集成方面只能进入中低端市场，广播电视等高端领域应用产品仍全部依赖进口。随着 4K、8K 超高清时代的来临，我国面临更加严峻的技术攻关形势和高端人才流失的挑战，需要研发资源的持续投入。

2. 行业测试标准规范缺乏

已颁布的国家、行业标准集中在信源编解码和终端接收显示等领域，但包括信道、接口、安全、应用在内的端到端超高清视频标准体系尚未完全建立。相关技术标准的不统一和认证规范的缺失，导致国内现有的超高清视频技术参差不齐，不利于形成观众的优质体验，影响产业未来的普及度和健康发展。

3. 产业重点专利布局滞后

在超高清方面，我国尚未形成支持产业发展的专利布局，电视厂商主要采用国际成熟技术，支付专利费的现象在短时间内难以缓解，存在着产业经济利益继续受损的隐患。

4. 内容源头供给严重缺乏

严格符合 4K、8K 标准的视频内容整体偏少，成为了制约超高清视频产业发展的瓶颈。内容制作成本高、产出回报周期长、版权无法完全保护等问题，极大降低了内容制作企业在超高清视频制作方面的投入意愿。

（二）三维声技术

我国的三维音频技术仍处于初期研发阶段，相关产品所使用的技术仍然以国外为主，较多彩用了MPEG-H 和 Dolby 等技术。具体而言，我国应组织研发力量，在三维音频技术中的编解码技术、前后端处理技术、制作技术标准、质量评价制度等方面进行提高和改善。

（三）VR/AR 技术

1. 系统性研发能力不足

国内在 VR/AR 领域片面追求芯片、传感器、显示器件、光学器件等硬件的单一性能参数，忽视了系统整体性能的提高。应对解决 VR/AR 产品实际应用效果欠佳的现实需求，我国仍需增加研发投入，推动 VR/AR 观看设备从大尺寸的头戴式设备向小尺寸的平板、智能手机的渗透，系统性提升 VR/AR 使用体验。

2. 优质内容不足

国内的 VR/AR 产业仍以硬件生产为主，2018 年虚拟现实行业硬件收入占比达 70% [1]。在内容应用领域，尽管我国在央视春晚、国家庆典、国际会展等重大活动中开展了 VR 直播，但是优质内容的规模仍有明显不足。优质内容是提升 VR/AR 用户体验的核心，只有具备足够的优质内容，用户才有消费 VR/AR 产品的意愿。面向教育、医疗、电子商务、工业制作等重点行业领域的 VR/AR 应用研发设计存在短板，需要增加垂直行业的 VR/AR 内容与应用投入。

3. 产业生态链不完善