当20ms延时不再是问题,VR头显进化之路才刚刚开始
Oculus 被 Facebook 高价收购后,国内跟风出现了一堆 VR 头显厂商,然而近 2年 过去,剩下的国内厂商已经不多,业界公认体验达标的厂商仍是只有几大厂。伴随着这几大厂商的消费者版 VR 头显陆续发售,业界的关注点转移到了内容和生态上。然而,一方面国外大厂进中国还有一定政策问题,另一方面,国外大厂价格高高在上,限制了 VR 的普及,国产厂商们的机会似乎还在。
20ms 的突破
之前限制国产 VR 头显体验的,有几个比较核心的因素,其中一个是屏幕。VR 要求延迟小于 20ms 才能达标,但市面上主流国产产品屏幕都是 LCD 屏,自带很高的余晖效应,做不到 20ms,导致很多国产厂商的产品体验起来拖影严重,非常晕。三星的 AMOLED 屏响应时间只有 2ms,可以支持做到 20ms 以下延时,但过去国内 VR 头显和手机厂商普遍拿不到 AMOLED 屏。
今年以来,情况似乎有所转变:大朋 M2 VR 一体机采用了 AMOLED 屏;3Glasses 的新品 S1 采用了定制的夏普屏,据说延时降低到 10ms;小派发布 4K VR 头显,定制屏幕延时也在 2ms;Pico 的 Neo 一体机也采用了 AMOLED 屏;蚁视新一代 VR 头显据称也使用了 AMOLED 屏。低延迟的屏幕似乎一下子出现了不少。曾经三星引以为傲的 AMOLED 屏似乎成了标配。这背后是怎么回事?
稍微查了下关于 AMOLED 屏的新闻,似乎事情就好理解多了:
- 据 IHT Technology 最新研究数据显示,现在 AMOLED 液晶面板的量产成本已经正式低于 LCD 屏幕。在 24月 内 AMOLED 液晶面板的量产成本已经实现低于 LCD 面板,在最近一个季度,5.0 英寸 1080p AMOLED 屏每块面板成本仅 14.30 美元,而 LCD 则需要 14.60 美元。作为对比,在 2015年 第四季度,这两项数字分别为 17.10 美元和 15.70 美元,该数据基于 LTPS LCD 量产成本计算。(16.3.30 from Techweb)
- 据悉,采用 1.45 英寸 AMOLED 显示屏的智能手表将于明年春节期间在国内上市,届时终端用户就有机会享用装配维信诺这款 AMOLED 显示屏的产品了;而采用维信诺 5.5 英寸 AMOLED 显示屏的手机也将于明年3月 在海外上市。(15.12.28 from 手机报)
- 随着 Vivo 昨晚发布 Xplay 5 手机,国内公司也开始推柔性 AMOLED 屏手机了,因为三星已经对国内的 Vivo、华为和小米开放了曲面屏供应。话说回来,三星开放曲面屏也有别的考虑,不仅是可以卖高价,更主要的是三星再不开放,国内厂商的曲面屏就跟上了。此前天马表示上半年量产 5 寸 720p 柔性 A 屏,现在另一家国产屏幕厂商京东方也公开了柔性 AMOLED 面板计划,2017年 量产 6 代线柔性 A 屏,上半年量产 5.5 代线 A 屏,之后还有 8.5 代线。(15.3.2 from 超能网)
- 现在,有国产厂商就展示了一组很夸张的 AMOLED 屏,其包含了 6 寸和 5.6 寸两个大小,分辨率是 4K 级别,同时还是半透明的,听起来很是夸张。6 寸的,分辨率达到了 2160×3840 像素,ppi 为 734,其无视角限制,拥有高色彩饱和度。(16.4.5 from 驱动之家)
可以看出,一方面,三星开放了 AMOLED 屏给 Vivo、华为和小米,另一方面,国内外众多屏幕供应商已经把 AMOLED 屏量产的技术和成本都降了下来,不少其它国产手机厂商也已经用上了 AMOLED 屏。粗略搜索一下,使用 AMOLED 屏的手机已经有几百款,有的价格已经低于 2000,可以肯定的是,16年 之后,会有越来越多的手机采用 AMOLED 屏。既然很多手机都用上了 AMOLED 屏,在类似的 VR 头显上应用也就只是个时间问题。
AMOLED 屏解决了一大问题,其它技术方面,不少国内厂商多少都有所掌握,或者底层供应链大厂开始提供解决方案。
延迟的另一大重要原因,60HZ 刷新率导致的 16.6ms 的延时。移动端的 Gear VR 采用的是 ATW(Asynchronous Timewarp 异步时间扭曲),之前掌握该技术的厂商不多。但高通在 2016 GDC 发布了 Snapdragon VR SDK,支持了 ATW 等底层优化功能,据说 MTK 也准备了相关技术,Oculus CTO 约翰卡马克解释了这一技术,最近也有一些国内厂商表示掌握了这一技术。
PC 端头显有的厂商采用了左右眼交替刷新的方式,有的厂商采用了 90HZ 乃至更高的刷新率。NVIDIA 和 AMD 也针对渲染分别提出了对应的 Gameworks VR 和 Liquid VR 底层 API。
光学方案方面,国内多家厂商都可以做到 110 度的 FOV,个别厂家在畸变控制方面做的也不错,Pico 的光学方案就是由歌尔声学提供了技术支持。处理器方面,国内能拿到高端手机 CPU 的厂商不在少数,高通、ARM、Intel 等处理器厂商也在和国内厂商合作,骁龙 820 等以后可能会陆续出现在国产 VR 头显上。系统层面,5月 份 Google 的 I/O 大会据说会发布安卓系统底层的 VR 优化方案。
综合来看,VR 头显包含很多复杂的技术,虽然其它方面多多少少还有些问题,但今年以来多家厂商的产品都已突破了 20ms 延迟。随着时间推移国产厂商总归在不断进步,产业链底层的大厂的方案也将陆续被整合到新一代产品中,如果再突破掉浮躁这一因素,加上技术的集中到少数厂商,单从显示效果方面,国产厂商做出达标的 PC VR 头显和类 Gear VR 头显是完全有可能的。
显示达标,价格更低,再联合起国内已经启动的 VR 内容平台,在 Oculus 们短期还没进中国的大背景下,迅速占领中国市场或许也有机会。当然,如果能兼容 Oculus 商店或者 Steam 商店的游戏,就更好了。
下一代头显在酝酿
以上只是说的显示达标,定位和控制器方面,目前看国内技术水平离 Oculus 差距还比较大,要追赶可能还需要不少时间。虽然大量 VR 头显厂商都在埋头做一体机,说不定最快 16年 内,达标的过产 VR 头显就会出现。但是国内厂商们也不能松懈,毕竟下一代 VR 头显正在酝酿中。AMD 的 Sulun Q 今年6月 左右或许会面世,除此之外,很多厂商积累的技术也将陆续被整合进下一代 VR 头显中。
一:注视点追踪技术。现在 VR 难以普及的一个重要原因,就是对计算设备的要求高,HTC Vive 或 Oculus Rift 推荐的配置都要求 GTX970 系列显卡,这样的 PC 电脑并不便宜。注视点追踪技术则可以显著降低对电脑性能的要求。
注视点追踪技术主要模拟人眼的视觉特点。人的眼睛在视物的过程中,并不会注意到全部的细节,只有中间视觉焦点附近是清晰的,因此只需要将人注视到的画面按高分辨率渲染,其它部分按低分辨率渲染,就可以显著降低对 PC 性能的要求。同样的 PC 性能下,也可以把画面分辨率显示的更高。
注视点追踪基于人眼追踪技术,SMI 及 Oculus 等都在研究相关技术,SMI 在 CES 上展示了基于该技术的 VR 头显样机。眼动追踪的头盔 FOVE 将在 16年 秋季发货。国内的七鑫易维也在研究相关技术,在 GIC 全球创新者峰会上,他们也展示了他们基于眼球追踪技术的 VR 头显样机,追踪的速度和准确度都还不错,不过需要先标定。
二:十指追踪技术。VR 的输入方式有很多种,简单的如 Gear VR 的触摸板,大点有 HTC、Oculus 等用的手柄,还有更大的如3DRudder 用脚做输入,以及全是做输入的跑步机,如KAT Walk,Omni 等。但是自然交互里很重要的我们的双手还是不应该被忘记。
十指追踪的典型代表是 Leapmotion。Leapmotion 三年前推出时影响不小,但还是不够成熟,三年后,leapmotion 推出的 Orion 则是把十指识别的可用性提高了很多,Leapmotion 成本不算很高,体积也不大,刚好可以嵌入 VR 头显。Leapmotion 也正在和很多头显厂商合作嵌入的事情。
双手只是自然输入的一种方式,可以和其它输入起到补充的作用,嵌入 VR 头显成本也不高,为什么不嵌入呢。国内的锋时互动、Usens、商汤科技等也在研究用手作为输入,但还做不到全十指高精度识别。
三:前置摄像头及 SLAM 算法。HTC 的新版 Vive 已经加入了前置摄像头。有了前置摄像头,就可以避免看环境需要摘下头显,但更重要的是结合 SLAM 算法,可以实现对环境的识别,从而基于此开发 AR 或称 MR 应用。AMD 的 Sulun Q 正是可以实现 MR 的效果。
很多人都觉得 AR 的应用场景比 VR 更广,结合了前置摄像头和 PC 强大的运算能力,在 VR 头显上可以的 AR 应用将会有很多。加上能在真实和虚拟间切换,可能的想象空间就更大了。加入前置摄像头成本很低,难在后端的算法层面,目前 HTC Vive 的全功能尚未完全发挥出来,但相信后续很多 VR 头显都会加入此功能。蚁视新一代头显也加入了类似技术。
四:图像无线传输技术。限制 PC VR 头显的一个重要环节就是线。体验过 Vive 的人都对后面那根线印象深刻,要么需要工作人员帮扶着,要么自己不小心就被线缠住腿,走路还要不时担心被线绊倒。对于商业运营的体验店来说,没有线可以省下很多事。
但技术上,这还有点难。VR 下 2K 的分辨率、120HZ 的刷新率和 20ms 的延迟,对传输速度和电源续航要求非常高,目前无线传输方案还不能满足。但不排除随着技术进步,该技术被突破的可能。
五、脑波检测技术。今年春节期间,MindMaze 宣布获得来自印度 Hinduja 集团高达 1 亿美元的 A 轮融资,他们在一年前发布的,就是靠意念控制的 VR 游戏系统原型MindLeap。
直接用意念控制或许是输入的终极形态,但脑波检测技术目前看只能识别情绪状态及注意力集中程度等,虽然不能作为输入,但天然跟 VR 头显戴在头上很契合,刚好可以把情绪检测集成到 VR 头显中,用做一种输入,为 VR 应用增加一种输入。国内的EEGSmart 也有相关计划。
六、电前庭刺激 GVS 技术。晕动症最主要的问题是视觉看到的动与内耳传达的静立相错位。这种错位累积到一定程度,就会让人产生恶心感。电前庭刺激 (GVS) 将电极放在特定位置,追踪用户内耳的感知运动,并配合运动刺激相应的脑神经产生相应的运动感受,从而达到模拟运动感的效果。
梅奥医学中心的航空航天医学和前庭研究实验室花费 10 多年研究解决这个问题。他们的研究成果已经用在模拟直升机飞行时的转子故障。vMocion 打算将这项技术用在 VR 上。如果行得通的话,它可以让用户完全沉浸在当前的环境中,真正感觉在自己驾驶的宇宙飞船在俯冲或转弯。
在 SXSW 音乐节上,三星展示了他们正在研发的一个特别项目 Entrim 4D 耳机。这款耳机也采用了类似的 GVS 技术,并有可能和 Gear VR 配合使用。任何想要试验 GVS 技术的公司都可以获得技术授权,因此集成了该技术的 VR 头显也有可能不久后面世。
以上都是已经面世或有演示的技术,目前进展各不相同,或许有的在 16年 内就会被集成到消费级产品中。也许 16年 还会出现其它我们尚且不知道的黑科技出现。总之,虽然大家关注的重点都转移到了内容和生态上,VR 头显目前仍属于早期,硬件的产品形态还没到稳定的时候,硬件和内容交替上升后许会是未来一段时间的主旋律,硬件的竞争依旧激烈。