环环相扣,VR硬件技术突破的春天还有点远

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环环相扣,VR硬件技术突破的春天还有点远

行者武松 2018-03-09 14:14:00 浏览536
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被诸多业内人士认为会成为下一个计算平台的VR,似乎面临着诸多的硬件技术发展的瓶颈,那么这些瓶颈的解决还需要多久呢?

在艾媒咨询发布的2016上半年虚拟现实行业研究报告中显示,上半年,有71.3%的受访者表示不愿意购买VR产品,其中价格是主要的因素,仅此于“价格太贵”的原因是“目前技术水平较低”。回顾VR硬件在这一年的发展,发现技术的更迭确实相对比较慢,比如说被吐槽诟病的VR体验后遗症一直没有解决方案。

环环相扣,VR硬件技术突破的春天还有点远

关键技术之一:VR硬件的分辨率、延时、刷新率

从VR进入我们的视野,初次体验者会惊叹于沉浸在其中的真实感,但是时间久了就会产生生理不适的状况,诸如眼花,头晕等等。其中罪魁祸首就是VR的分辨率不够、过高的延时以及过低的刷新率。

这三个算是衡量VR标准的要素涉及到的技术和硬件非常复杂,分辨率和显卡的性能挂钩,延时、刷新率和屏幕的材质、芯片、传感器的处理能力以及画面的渲染都相关。所以在这些技术难题没有攻克之前,VR体验的问题暂时是得不到缓解。

目前市面上主流的几款VR头显,在这三个考核点上基本处于及格水平,能够满足2k 的分辨率、90hz的刷新率以及低于20ms的延时,但是离最佳的VR体验还有一段距离。不过,高通、ARM、imagination等都试图从上游来帮助优化解决目前的问题。

ARM的生态关系开发者经理李陈鲁曾经表示,ARM的下一代GPU Bifrost会朝着120hz的刷新率,4K分辨率,4ms的延时的方向努力。

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英特尔表示未来提供更加的VR体验,正在提高处理器的计算能力,他们提出的目标是,两眼4K分辨率,240Hz的刷新率以及7ms的延时。

确实,随着VR的认知度提升,以及各大巨头的入局,芯片公司必然会做好底层的研发,解决体验上的一些问题。显卡公司在图像渲染技术上也在开发优化VR体验的技术,比如英伟达减少图像渲染延迟的VRWorks软件开发者工具包。

虽然上游关键的公司都在朝着优化体验的方向努力,但是技术的研发和测试并不是朝夕就能见成效的,期待在接下来的2-3年内,这些围绕VR进行优化的技术能够应用到硬件上。

关键技术之二:位置追踪

索尼的PSVR终于要发货了,但是在发货前夕被爆出位置追踪范围和官方说明不符,而且索尼表示强光源和物理反光是主要的影响因素。按照大法的这个逻辑,玩家只能深夜躲在客厅里玩。

目前,可以应用到VR头显的位置追踪技术很多。像索尼PS VR是利用PS camera对手柄和头显上的光源的感知来进行定位,属于定位精准度较低的可见光定位方案。Valve开放的Lighthouse激光定位技术,就能让HTC Vive实现一定范围内的位置追踪。而Oculus采用的是主动式红外光学定位技术,外部架设三个摄像头来捕捉头显或者手柄发出的红外光,随后再利用程序计算得到头显它们的空间坐标。

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上面所说的几种定位技术其实都可以归为Outside-in Tracking,即使用外置的追踪设备,如摄像头或 Lighthouse,并给头显加标记,对头盔进行追踪。但是这些定位技术并不适合移动VR,对于没有空间限制和线材束缚的移动VR来说,想要把位置追踪的技术集成到头显中,是非常考验内部的计算机处理能力和功耗的。

所以除了依靠传统的摄像头传感器来进行定位,现在有一种Inside-out Tracking可以让 VR 头显自己去检测环境变化,反向计算出 VR 头显自身的运动。微软的Hololens使用的就是Inside-out Tracking,Oculus在透露其无线VR设备的时候也点明这个是关键技术之一。不出意外,Inside-out Tracking将会成为移动VR的主流位置追踪技术。

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无论是哪种追踪技术,都有各自的局限性,而且对设备的运算能力要求很高,而且从当前的发展趋势来看,这些技术都存在或多或少的问题,比如激光定位的HTC Vive经常会捕捉不到控制器,而索尼对外部光线的要求极高。虽然可以预测的是,以后的VR设备位置追踪会成为标配之一,但是追踪的精确度会是长期无法解决的问题。

关键技术之三:输入设备

现在常规的输入设备主要是手柄状的控制器,而且每家的输入设备形态都不同,这些输入设备就像传统的鼠标一样,它们可以在虚拟现实中变换成相对应的工具,比如刀、枪、剑等等。但是从体验来看,这种通过外部实物来控制虚拟现实中物体,交互性和沉浸感会大打折扣。

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这种时候,作为一种非常自然的交互方式,无需借助外设的手势识别技术就至关重要了。国内外已经有诸如凌感、leap motion等公司推出配合VR使用的手势识别技术。但是现在主流的VR硬件厂商并没有在这方面有过多的考虑,他们更加倾向于实体的控制器,来和VR内容进行一定的交互。

为什么不使用手势识别,其实很大的原因在于计算机对于手势识别的理解,这种理解是基于机器学习的研究,相应的也就涉及到复杂的人工智能领域。所以短时期内,主流的VR硬件厂商还是会依赖实体的控制器进行动作的输入。

归根结底,VR硬件技术发展遇到的瓶颈是“环环相扣”的,其中的每一环都涉及到不同的学科领域,只有每一个环上的问题得到了优化解决,VR硬件才能突破现有的桎梏,上升到一个真正能够撑得起消费市场的阶段。


原文发布时间:2016-10-12 11:11
本文作者:巫盼
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