作者:腾讯互娱研发部  游戏研究组  starkwang(汪佳逸)

全民买买买的双十一同时,VR厂家们也都没有闲着,各种宣传造势。在这一众吆喝中,有这么一个“波澜不惊”消息。

 中国厂商TPCAST推出支持VIVE VR系统的无线VR升级套件!只要1499,只能在HTC中国区官网预定。

这个消息虽然被Trump,双十一,汇率等等冲的不知道哪里去了,但是对于作者来说非常振奋。16年年末将至,先驱者们不负众望,将其做了出来。

笔者认为,这将是VR迈向成熟的第一步。

一、VR硬件之痛

说到这艰难的第一步,就不得不说下当今VR之痛。当然,痛点有点多,撇开内容,平台,图像算法等软实力不谈,就单从硬件上说,笔者认为有以下3大痛点:

1、分辨率低

很多刚接触VR的人,一带上去经常会说,“看不清啊,有点模糊,是不是没带好”,其实大部分情况是分辨率不够。

现在主流头戴式VR眼镜双目分辨率基本均为2K,通过一组放大镜将图像扩展为FOV(视角)=100°左右。这将导致本身不低的分辨率(2K),在人眼中变得非常低,像素颗粒感非常明显。知乎大神也计算出了,每度所需像素(PPD)需要达到60(跟距离有关)的要求,才能达到“视网膜”级别的体验。

*https://www.zhihu.com/question/39696826

根据他的计算,现在的主流的2K显示器,PPD也就只有可怜的13,差别太大了。而以10多年前主流的1024*768分辨率的显示器,大致尺寸横向30cm,以人眼距离显示器50cm计算,当年的显示器的横向PPD=30,也就是说现在主流的2K VR的实际看上去的分辨率还不如1024*768的老古董。

从分辨率上直观的看,如果要讲显示效果达到现在手机的retina屏幕的效果,并保持100°左右的FOV,则双目分辨率需要介于8K~16K之间,大约估算为11K。

所以说屏幕任重道远,2017年可能可以见到三星的使用4K OLED屏幕的手机。PC/主机等高端VR设备今后是可能可以做到4K/8K分辨率的,但是采用手机+盒子的这类移动VR设备则性价比低。不是说它们不能做,而是手机用在VR盒子中时是需要且可以做到4K分辨率的,但是手机更多的时候是作为移动终端来使用,在现在的尺寸下,2K屏幕已然达到Retina要求了,再加大分辨率只能是提高耗电量,提升硬件压力,对使用感受的提升意义太小,性价比太低了。

2、有线连接

由于移动VR受到CPU和GPU功耗的限制,导致其性能无法与PC/主机端相比,暂且不论。那主流的HTC Vive,Oculus CV1和PS VR看似不错的性能指标,能带给玩家沉浸感,但是眼镜后面那一根长长的“辫子”着实碍事,活动空间被束缚,极大地降低了可玩性。在完全看不到外界的VR环境下,很多玩家总是担心被线绊倒。

3、GPU性能

现在不论是桌面级的Nvidia最新的GTX1000系列,还是高通的新GPU,基本能够很好地支持2K分辨率下的VR设备。但是当分辨率提到4K甚至8K时,更高的屏幕分辨率将会对GPU提出巨大要求,现在的显卡性能将无法驱动8K显示器。

二、无线VS有线——艰难的选择

这一代的PC/主机 VR头显都不约而同地选择了HDMI线来连接头显和主机/PC,而没有选择无线,不是因为他们懒,而是在产品设计之时无线系统不给力啊。

首先我们需要知道,传输VR图像到底需要多少的数据率。由于VR对于显示流畅度要求极高,降低延迟以避免眩晕,主流VR头戴显示器的刷新率都高达90~120Hz。以现在2K分辨率为例,每秒传输速率根据未压缩32位和YUV4:2:0压缩算法分别为:7Gbps和3Gbps左右。

对比现在主流的无线和有线传输协议,能够达到传输2K图像要求的,也只有HDMI可以做到了,像什么802.11ac完全不够用,而且无线传输的稳定性要远远低于有线,所以实际的传输速率能够到理论值的50%就谢天谢地了。

上述要求的这也就是现阶段的PC/主机类型的VR头戴显示器大多使用HDMI线传输数据。

三、无线的曙光和杀机

无线没戏了?那也不是,在上述的表格中,有一个802.11.ad的标准(60GHz毫米波通信),其采用60GHz载波,能够实现最高7Gbps的室内短距离高速传输,基本满足现今的传输要求。

60GHz毫米波通信最早是军方的应用频率,后来才开放给民用。超高的载波频率,远离拥挤的2.4GHz和5GHz频段,因此它能够实现7Gbps的传输速率。其实,在2009年前后,博通公司(Broadcom)就开始尝试商用使用60GHz的无线传输模块了,想把它打造为家庭短距离超高速通信,例如:无线传蓝光电影之类的,但是相信大家都没怎么听过,说明并没有成功。

那为啥没有成功呢?其实60GHz毫米波通信有2个主要的缺点!

缺点1:传播距离近

60GHz毫米波第一个问题就是传播距离近,这是由于大气对于该频率的电磁波的衰减特别厉害(每公里衰减20dB左右),并且穿透墙壁的能力几乎没有,不过这对于VR来说并不是大问题,反正玩VR一般就在一个房间,大约10米的距离可以传输就可以了。

然而真正的问题是水,水或者水汽对于该频率的吸收也尤为厉害。本来信号传输的很不错,数据率稳定,图像清晰,但是玩家在中间摆了一瓶水,完了,传输速率下降,图像直接卡住。再者,对于60GHz毫米波来说,潮湿的南方天气,特别是江南的梅雨季节和华南额回南天那简直是噩梦。

缺点2:方向性强

方向性强,通俗的意思就是要把无线设备的发射端(天线)和接收端(天线)对准了,才会有信号,如果没对准则信号很弱甚至没有。而咱们普通的Wi-Fi路由器的方向性就比较弱,在房间里不用可以摆放,都能收到信号。

方向性强对于一个通信系统来说,本身是个优点,但是放到VR中来就不一定了。在VR体验中,玩家可能会走动,会摇头晃脑,可能低头,所以是有可能让发射器无法直接看到接收器的。这将影响接收信号的稳定性,对于图像传输来说太重要了。

四、拭目以待

虽然有上述这些缺点,不过既然TPCAST能够把产品做出来,相信还是做了一些改进以避免这些问题。根据网上的视频,笔者做了以下几点推测。

对于缺点1,由于网上的测试视频是在北京进行的,大家知道,北京那是相当干燥,也没有在桌上摆着水,所以可能没有问题。

对于缺点2,我们从视频里可以看到,一方面,试玩的汪总并没有走动,可能避免了信号波动。另一方面,为了应对低头可能造成的信号衰减,貌似测试条件下把TPCAST的发射器钉在了屋顶上。 

对于缺点2,笔者认为其实可以用60GHz毫米波,穿透性弱,反射性强的特性,利用屋顶,墙面的反射来覆盖信号,不过需要相控阵天线的配合。这个过于专业,本文就不再赘述,大家可以自行wiki。官方宣称,其延时能够控制在2ms以内,笔者希望能够尽早能够体验一下。

这么酷的无线设备怎么换上去呢?其实HTC在设计Vive之初也是比较有心,在Vive前上方的盖板可以很轻松的打开,然后就可以把原来超长的HDMI,USB线都拔出来,换上短的线,方便接到头顶的TPCAST接收器上。另一方便,笔者对比Oculus CV1发现,把海绵垫圈摘下,一样也可以很轻松的换线,这说明今后Oculus CV1也可以支持无线设备。然而,PlayStation VR眼镜就没那么方便了,笔者试了半天也没找到方法把PS VR的线拔下来,可能Sony觉得这代产品就这样了,要出无线就等下一代了。 

最后,笔者想说的是:

无线是VR成熟的第一步,但还远远不够,并且这第一步可能只是很小,很短暂的一步。

因为,当图像分辨率提高至8K时,在不考虑其他及改进的图像压缩算法下,未压缩32位和YUV4:2:0压缩算法的传输速率将需要提高至28Gbps和12Gbps。这也就意味着,现在的传输协议又不够用了,必须要下一代通信协议来救场了。

腾讯互娱专家:无线,VR迈向成熟的第一步

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