趣立科技自研Tesseract系统，发布“骐骥”6DoF VR一体机参考设计

    文/VR陀螺 林德
    2021年,VR行业迎来了“复苏”,随着元宇宙席卷海内外,VR被推向新的高潮。今年上半年以来,随着Quest 2在C端取得的成功和5G的普及,不论是国内外的VR赛道上,都有越来越多的都有许多令人眼前一亮的VR新品发布。
    作为被科技界大佬们集体盖章的“下一代计算平台”,随着元宇宙概念的扩散,和手机一样,VR设备不再仅仅PK硬件上的配置,内容平台的建设也得到了更强的重视,强调“软硬兼施”才是新的VR趋势。
    最近,趣立科技就发布了其全新6DoF VR 参考设计解决方案样机——“骐骥”。
    骐骥:自研Tesseract操作系统,搭载XR2 5G芯片,超强续航能力
    趣立科技创立于2017年12月,是一家专业从事XR智能眼镜整体软硬件开发的企业。“骐骥”主要是趣立科技面向B端用户推出的“可定制化”VR一体机。
    
    图源:趣立科技
    先来看看设备的外观。
    在设计方面,“骐骥”以传统“大道至简”的美学理念为灵感,采用黑色作为整个设备的统一色,一体机的形态上跟Quest 2大致相似。但玩过Quest 2的朋友都知道,Quest 2在性价比做到极致的同时,在设计上的成本可谓是能省则省,许多玩家买回设备之后都需要另购配件以满足舒适佩戴的需求。而“骐骥”使用PC+织布的材质结合,在顶部采用了C字形设计,在面部搭配了前额支撑,并且采用电池后置设计方式来平衡设备在佩戴时的压力分散,减少面部压迫感。
    
    图源:趣立科技
    在硬件配置上,“骐骥”基于高通骁龙XR2芯片,可支持5G,且支持60GHz无线连接。在VR设备的关键硬件指标上,“骐骥”的FOV(视场角)为96°,具备瞳距调节功能,且配备超4K分辨率的Fast LCD显示屏(单眼分辨率2160*2160),刷新率90Hz,PPD(角分辨率)为24。
    
    图源:趣立科技
    很多时候,VR设备都会强调FOV(视场角)和分辨率的大小,但忽视了PPD(角分辨率)的重要性。PPD是(pixel per degree)角分辨率的缩写,指的是人眼每1个视野角度能感知的像素数量,作为参考人眼的极限PPD是60。这也就意味着,FOV与分辨率都并不能仅仅只看其中一个指标就判断设备的清晰度高低,可以说,PPD才是更能准确衡量人眼真实感受清晰度的指标。
    除了高清晰度和高刷新率让用户的观影、游戏体验更加自然之外,“骐骥”采用的是双6DoF的手柄方案,电池容量达到6900mAh,续航能力可以长达4-5小时,几乎是Quest 2续航时长的两倍,毕竟不论是在任何场景下使用设备,没电都是很“煞风景”的事情。
    
    图源:趣立科技
    比起AR设备,VR设备更加强调沉浸感。而对沉浸感而言,是否逼真、令人投入是关键指标,人们的五感起到相当重要的作用。除了视觉上追求更接近人眼的效果之外,“听声辨位”也是区别于2D维度的技术。“骐骥”的另一亮点便是,在声学方案上,与Harman(哈曼工业)联合设计了影院级3D立体音效,不论是在游戏还是观影、亦或是休闲社交的软件中都能起到“声临其境”般的作用。
    另外,要说“骐骥”最核心的竞争力,莫过于其自研的3D全息操作系统Tesseract OS。正如趣立科技董事长孙立所说,系统之所以能被称之为系统,有两个判断标准,一是该系统是否在行业中具有足够的专业性,如同安卓系统虽然基于Linux,但也是一个移动端的独立系统,正是因为安卓拥有移动端交互所需的一切以及大部分的功能和优化。XR行业的专业性就是是否有头手6dof算法、手势交互算法以及足够强大的渲染优化能力。
    二是围绕该系统的生态内容是否足够多,可以支撑围绕生态开展的各类型相关内容,其中包含但不限于游戏、影音及社交应用等。
    “最为关键的是,安卓为当时的移动智能机做了非常多针对移动端的系统优化,让硬件厂商可以以极低的门槛进入到智能手机的行业,由此才打开了智能手机行业的繁荣局面,而趣立科技亦是如此。”
    
    图源:趣立科技
    而Tesseract OS专门面向XR领域,且整合了趣立科技基于CV丰富的交互算法和渲染优化算法,以及其独立研发的核心交互、渲染算法,包括SLAM、基于CV的6DoF手柄、自然手势识别,以及ATW、PTW和ASW等渲染优化算法。在这些技术的加持下,“骐骥”可实现各类XR系统交互、多任务窗口切换、插件功能管理等核心功能模块。并且,趣立科技还在“骐骥”中内置了面向用户和开发者的一站式应用管理与分发平台,集中进行终端与应用的匹配、管理、审核、分发。
    
    
    图源:趣立科技

    骐骥体验:实测
    前面我们提到,“骐骥”是趣立科技面向B端客户的公版设备,根据不同的需求,可以定制不同的硬件设定。在本次AWE大会上,陀螺君有幸体验了一把“骐骥”的魅力。
    从外观来看,“骐骥”的整体外观跟产品图片几乎无二无别,黑色哑光呈现出工业设计的高级质感。
    
    图源:趣立科技
    电池后置设计以及前额C字形设计,有效平衡整机重量,将原本压迫于面颊的重量平衡至前额,并通过固态圆环头环将一部分压力移至脑后。虽然整体重量600g左右,但实际佩戴舒适度远胜过Quest 2。
    
    图源:趣立科技
    头环后有松紧旋钮,便于调整头环大小,能适配绝大部分头型。
    
    图源:趣立科技
    骐骥手柄设计与其他同类设备有一定差异,特别是按键的布局。侧键与扳机与其他手柄基本无差异,不过手柄上的摇杆以及AB、XY等物理按键都居中排布在正面面板上,对于相对较小的手型也非常友好。
    
    图源:趣立科技
    陀螺君在现场体验了该设备,首先从清晰度上来看,单眼2160*2160px分辨率相比Quest 2 单眼1832*1920px的分辨率更高,屏幕几乎完全看不到晶格体,就连较小的文字也清晰可见,屏幕亮度、色彩饱和度都非常优异。
    
    图源:趣立科技
    高通XR2芯片方案以及8GB RAM(Quest 2 为6GB RAM)为设备带来了非常流畅的体验,开机、程序运行、应用切换非常流畅。据称,其自研的渲染算法在正确的深度位置以及全局运动预测的基础上,可以相对准确地对全部纹理进行扭曲,获得最佳的插帧效果,大幅提高帧率的同时大幅降低显示延迟,从而减少XR系统因延迟带来的眩晕感。
    Slam定位的精准性及稳定性是评判一款6DoF设备的核心要素之一,因为空间定位以及手柄的定位精度直接影响设备体验。据了解,自研高精度Slam算法可以实现全DSP优化,单核占用小于30%;自然手势算法计算延迟低于15ms,追踪时单核占用小于30%,DSP小于10%;基于CV追踪的6DoF手柄算法全面优化了DSP,可以实现毫米级高精度追踪,追踪时单核占用低于10%。
    陀螺君现场体验发现,在使用头部Slam定位,圈定体验区域的时候,虚拟区域与地面紧紧贴合,在体验的过程中未出现漂移及明显的抖动现象。
    而基于视觉算法的手柄追踪,在摄像头捕捉范围内,表现非常稳定。位于四个角上的广角摄像头可以捕捉到绝大部分的活动范围。而当手柄绕过身后、脑后时再迅速回到摄像头捕捉范围内时,IMU补偿算法几乎可以无延迟恢复到原位。
    除了Slam之外,更让人惊喜的是其See through所实现的MR功能,叠加于真实玩具恐龙上的颜色,在被手抓住、晃动、转动的情况下,始终稳定贴合在真实物体上。据称,这是使用了自研的物体锚点、地图锚点等See throuth算法实现。物体锚点系统具备从物体建模到物体跟踪的全流程系统。物体建模操作简单,成功率高,还支持自建的模型和其他平台建立的模型。物体跟踪高精度高鲁棒性,可以实现精准叠加,精度达到了毫米级。
    孙立还向陀螺君展示了另一项正在研发的技术,在See through环境下,与手机串联并结合MR抠像,用真实手机来操控虚拟环境中的手机。
    从视频中可以看出,虚拟手机与真实手机完美叠加,在虚拟环境中用户的手被实时抠出,可以在不取下头显的情况下输入文本打字、拨打电话、操作手机应用等。
    “Tesseract是面向元宇宙的系统”
    之所以骐骥能够实现以上这些功能,背后离不开“骐骥”上搭载的Tesseract 3D全息操作系统。对于这个系统的定位,孙立跟陀螺君多次提及到一个关键词——安卓。
    不仅是因为Tesseract基于安卓,更是因为同样是计算平台,如果把XR与智能手机进行对比,会发现安卓的市场份额占据了手机市场的一大壁江山,而智能手机的标志性开端又可以归结到苹果发布iPhone的时间点上。之所以安卓系统的市场份额在全球能达到70%以上,而iOS系统占有率约为20%以上,是因为iOS只为iPhone服务,而使用安卓系统的手机厂商有无数。
    趣立科技的愿景便是,通过Tesseract OS在XR领域做安卓在移动端所做的事情。
    为什么说Tesseract是面向元宇宙的系统呢?孙立向陀螺君阐述道——
    其一,是因为在此刻万物皆可元宇宙的时间点,元宇宙的概念在扩散的同时,也被附加以各种角度的理解。但不管怎么变换角度,终究是离不开一个关键--用户的停留时长。而趣立科技打造的Tesseract操作平台,正是一个“类安卓”平台,具有很强的通用性,其自研的算法、系统可以兼容多个平台,这基于趣立科技服务过国内许多的硬件厂商这一优势。这也就意味着,基于系统开发的内容可以不费劲地出现在不同的硬件上,用户在整个生态的驻足时间也就自然会增加。
    其二,在实现多平台兼容的同时,基于元宇宙中“永远保持在线”这一理念,让用户长时间驻足是关键,那么就离不开良好的内容分生态环境。在内容生态建设上,趣立科技透露,他们已经签约了半数以上Facebook前100游戏榜单中的热门游戏,并且在国内拥有300多个注册的内容开发者以及100多个B端的行业合作伙伴。另外,基于安卓开源Launcher,开发者可以集中进行终端与应用的匹配、管理、审核和分发。
    其三,Tesseract OS中内置了各种各样See through(透视)的插件,包括虚拟键盘、虚拟手机等功能。可以在日常使用上,增加用户的使用时长,不需要拿下头显就可以解决其他事务。在未来,趣立科技还将继续拓展See through插件。
    
    手势识别(图源:趣立科技)
    通过系统+生态内容打造的方式,Tesseract OS不仅承载操作系统,同时还能在其中搭建生态环境,从而将各个硬件厂商串联起来,这不正是XR元宇宙的基础吗?
    “没必要重新发明轮子。”正如孙立所言,将“骐骥”这款产品看作行业参考设计,而不是单独的一款产品更为贴切,这也正是趣立科技推出这款产品的主要原因。基于其自研系统、算法和6DoF的交互加持下,“骐骥”就是一款不再需要从底层开发下功夫的公版设备,而是Turn Key工程(交钥匙工程)。Turn Key把关键钥匙交由客户,就是定制化设备,不同的市场需求所需要强调的特点就不大相同,例如在观影市场中,清晰度尤为关键,但6DoF自由度就显得没那么重要。
    “降低整个行业的门槛,接下来才会迎来行业的繁荣。”
    孙立表示,另一个主要原因是明年苹果将会发布一款VR/AR设备,“骐骥”这款产品就是为这个行业大事件所做的充分准备。
    苹果作为顶尖的企业进入这个市场将会给行业带来新的推动力。类比智能手机初期,除了风靡全球的iPhone,山寨机、小厂牌在市场上也具有相当大的占有率,因为并不是所有人都会选择“最优选项”,一款及格线以上的产品也可以具备相当大的市场潜力。而VR也需要一个“野蛮生长”的时期,才能真正意义地打入消费端。像趣立科技这样做出“骐骥”般可以作为参考设计的产品,对于降低整个进入VR的门槛、成本将起到非常关键的作用。
    另外,与手机不同的是,VR在“卡顿”上的要求更加严格,卡顿是影响用户体验的最差因素之一,其次,VR体验也很容易因光学方案带来晕眩问题。而“骐骥”提供的技术门槛会在很大程度上改善部分人们对早期VR眩晕问题的负面评价,人们对VR的接受度才会有所增强,从而推动XR行业的生态发展。
    据了解,骐骥系列产品不仅仅是一款娱乐终端设备,且目前已应用于多种行业,包括运营商、教育教学、医疗展示、文旅综合等。在VR的赛道中,除了选择全套设备自研的高成本投入之外,相信像趣立科技这样以解决方案为主的服务商将更好地降低设备研发、生产的门槛,推动VR真正地走入普罗大众的生活。
    正如孙立所说,“VR必须成为一个生产力工具,在VR设备的体量足够庞大之后,才会有更多的社交和娱乐,这才是元宇宙大门真正打开的一天。”