環(huán)環(huán)相扣,VR硬件技術(shù)突破的春天還有點遠
被諸多業(yè)內(nèi)人士認為會成為下一個計算平臺的VR,似乎面臨著諸多的硬件技術(shù)發(fā)展的瓶頸,那么這些瓶頸的解決還需要多久呢?
在艾媒咨詢發(fā)布的2016上半年虛擬現(xiàn)實行業(yè)研究報告中顯示,上半年,有71.3%的受訪者表示不愿意購買VR產(chǎn)品,其中價格是主要的因素,僅此于“價格太貴”的原因是“目前技術(shù)水平較低”?;仡橵R硬件在這一年的發(fā)展,發(fā)現(xiàn)技術(shù)的更迭確實相對比較慢,比如說被吐槽詬病的VR體驗后遺癥一直沒有解決方案。
關(guān)鍵技術(shù)之一:VR硬件的分辨率、延時、刷新率
從VR進入我們的視野,初次體驗者會驚嘆于沉浸在其中的真實感,但是時間久了就會產(chǎn)生生理不適的狀況,諸如眼花,頭暈等等。其中罪魁禍?zhǔn)拙褪荲R的分辨率不夠、過高的延時以及過低的刷新率。
這三個算是衡量VR標(biāo)準(zhǔn)的要素涉及到的技術(shù)和硬件非常復(fù)雜,分辨率和顯卡的性能掛鉤,延時、刷新率和屏幕的材質(zhì)、芯片、傳感器的處理能力以及畫面的渲染都相關(guān)。所以在這些技術(shù)難題沒有攻克之前,VR體驗的問題暫時是得不到緩解。
目前市面上主流的幾款VR頭顯,在這三個考核點上基本處于及格水平,能夠滿足2k 的分辨率、90hz的刷新率以及低于20ms的延時,但是離最佳的VR體驗還有一段距離。不過,高通、ARM、imagination等都試圖從上游來幫助優(yōu)化解決目前的問題。
ARM的生態(tài)關(guān)系開發(fā)者經(jīng)理李陳魯曾經(jīng)表示,ARM的下一代GPU Bifrost會朝著120hz的刷新率,4K分辨率,4ms的延時的方向努力。
英特爾表示未來提供更加的VR體驗,正在提高處理器的計算能力,他們提出的目標(biāo)是,兩眼4K分辨率,240Hz的刷新率以及7ms的延時。
確實,隨著VR的認知度提升,以及各大巨頭的入局,芯片公司必然會做好底層的研發(fā),解決體驗上的一些問題。顯卡公司在圖像渲染技術(shù)上也在開發(fā)優(yōu)化VR體驗的技術(shù),比如英偉達減少圖像渲染延遲的VRWorks軟件開發(fā)者工具包。
雖然上游關(guān)鍵的公司都在朝著優(yōu)化體驗的方向努力,但是技術(shù)的研發(fā)和測試并不是朝夕就能見成效的,期待在接下來的2-3年內(nèi),這些圍繞VR進行優(yōu)化的技術(shù)能夠應(yīng)用到硬件上。
關(guān)鍵技術(shù)之二:位置追蹤
索尼的PSVR終于要發(fā)貨了,但是在發(fā)貨前夕被爆出位置追蹤范圍和官方說明不符,而且索尼表示強光源和物理反光是主要的影響因素。按照大法的這個邏輯,玩家只能深夜躲在客廳里玩。
目前,可以應(yīng)用到VR頭顯的位置追蹤技術(shù)很多。像索尼PS VR是利用PS camera對手柄和頭顯上的光源的感知來進行定位,屬于定位精準(zhǔn)度較低的可見光定位方案。Valve開放的Lighthouse激光定位技術(shù),就能讓HTC Vive實現(xiàn)一定范圍內(nèi)的位置追蹤。而Oculus采用的是主動式紅外光學(xué)定位技術(shù),外部架設(shè)三個攝像頭來捕捉頭顯或者手柄發(fā)出的紅外光,隨后再利用程序計算得到頭顯它們的空間坐標(biāo)。
上面所說的幾種定位技術(shù)其實都可以歸為Outside-in Tracking,即使用外置的追蹤設(shè)備,如攝像頭或 Lighthouse,并給頭顯加標(biāo)記,對頭盔進行追蹤。但是這些定位技術(shù)并不適合移動VR,對于沒有空間限制和線材束縛的移動VR來說,想要把位置追蹤的技術(shù)集成到頭顯中,是非常考驗內(nèi)部的計算機處理能力和功耗的。
所以除了依靠傳統(tǒng)的攝像頭傳感器來進行定位,現(xiàn)在有一種Inside-out Tracking可以讓 VR 頭顯自己去檢測環(huán)境變化,反向計算出 VR 頭顯自身的運動。微軟的Hololens使用的就是Inside-out Tracking,Oculus在透露其無線VR設(shè)備的時候也點明這個是關(guān)鍵技術(shù)之一。不出意外,Inside-out Tracking將會成為移動VR的主流位置追蹤技術(shù)。
無論是哪種追蹤技術(shù),都有各自的局限性,而且對設(shè)備的運算能力要求很高,而且從當(dāng)前的發(fā)展趨勢來看,這些技術(shù)都存在或多或少的問題,比如激光定位的HTC Vive經(jīng)常會捕捉不到控制器,而索尼對外部光線的要求極高。雖然可以預(yù)測的是,以后的VR設(shè)備位置追蹤會成為標(biāo)配之一,但是追蹤的精確度會是長期無法解決的問題。
關(guān)鍵技術(shù)之三:輸入設(shè)備
現(xiàn)在常規(guī)的輸入設(shè)備主要是手柄狀的控制器,而且每家的輸入設(shè)備形態(tài)都不同,這些輸入設(shè)備就像傳統(tǒng)的鼠標(biāo)一樣,它們可以在虛擬現(xiàn)實中變換成相對應(yīng)的工具,比如刀、槍、劍等等。但是從體驗來看,這種通過外部實物來控制虛擬現(xiàn)實中物體,交互性和沉浸感會大打折扣。
這種時候,作為一種非常自然的交互方式,無需借助外設(shè)的手勢識別技術(shù)就至關(guān)重要了。國內(nèi)外已經(jīng)有諸如凌感、leap motion等公司推出配合VR使用的手勢識別技術(shù)。但是現(xiàn)在主流的VR硬件廠商并沒有在這方面有過多的考慮,他們更加傾向于實體的控制器,來和VR內(nèi)容進行一定的交互。
為什么不使用手勢識別,其實很大的原因在于計算機對于手勢識別的理解,這種理解是基于機器學(xué)習(xí)的研究,相應(yīng)的也就涉及到復(fù)雜的人工智能領(lǐng)域。所以短時期內(nèi),主流的VR硬件廠商還是會依賴實體的控制器進行動作的輸入。
歸根結(jié)底,VR硬件技術(shù)發(fā)展遇到的瓶頸是“環(huán)環(huán)相扣”的,其中的每一環(huán)都涉及到不同的學(xué)科領(lǐng)域,只有每一個環(huán)上的問題得到了優(yōu)化解決,VR硬件才能突破現(xiàn)有的桎梏,上升到一個真正能夠撐得起消費市場的階段。
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