VR硬件在六年间发生的变化

    文/VR陀螺 豌豆
    2021年,毋庸置疑对于VR来说是一个新的起点。蛰伏6年,VR终于即将迎来消费端千万用户,国内终于有了巨头引领,在元宇宙、全真互联网等新概念下,资本也似乎又回到了2016年的“疯狂”。 
    “VR不就是玩过山车、看片看风景的嘛!”“我知道VR啊,又贵又晕。”“定位装起来可麻烦了。”…… 即使到现在,依然可以听到这样的吐槽。VR圈内与圈外似乎是两个世界,对于VR的认知被固化被误解。我们已经来到了VR发展的转折点,而作为VR最核心的硬件终端,在这6年期间究竟进化了多少?我们希望读完这篇文章的你能对VR有更全面的认识。   
    VR设备终端形态的进化之路   
    要说我们想打造一个怎样的元宇宙世界,人们在其中能体验到什么,未来要为元宇宙世界制定怎样的规则其实都是后话了,人们在虚拟现实这条道路探索多年,其研究成果可不是仅用一个元宇宙的概念就能被带过的,没有好的技术支撑,再美好的数字世界也只是天方夜谭,遥不可及。 
    产品的技术力可以非常直观地体现在终端硬件上,陀螺君这次将带你盘点这2016年至2021年间,VR硬件形态从VR盒子到PC VR/游戏主机VR再到移动端VR头显的进化之路…… 
    VR盒子
    不得不说的是在16年几乎人人皆知的谷歌Cardboard VR盒子,整个盒子由纸板和两个镜片构成,整机售价为19．95美元,再加上一部带有陀螺仪的智能手机就可以轻松体验VR内容的纸板VR盒子。
    在最“疯狂”的时候,有传言华强北的VR盒子月出货量可达3000万。但当时的VR盒子体验并不好,延时、画面差、容易眩晕等问题,让用户难以接受,后来销量下滑逐渐退出市场。虽然这款模型曾被三星Gear VR优化,像这样简单的设备也是饱受争议,却一度推动市场对VR的需求,让VR得到人们的关注,然而它们的时代终会结束,更高质量的头显将会占据市场前沿阵地。 
    2015年12月,高通推出骁龙820芯片,对VR功能进行了大量优化;谷歌发布了Daydream系统,从Android底层开始支持VR;微软发布了HoloGraphic,在Windows底层支持VR。这几家大厂都对VR的软硬件和平台做了一些标准化的定义,类似PC和手机的底层平台建设。 
    PC VR/游戏主机VR 
    在VR火热这段时间内,大厂也在行动。以HTC VIVE、Oculus Rift的PC VR和索尼的PS VR为代表,在当时形成三大家占据VR硬件领域海内外市场“半壁江山”的局面。
    从这时候开始,VR行业开始了一场设备参数之间的“较量”,针对部分高需求用户,Oculus Rift、HTC VIVE这类产品便可满足相关体验,这两款设备作为当时高端设备的代表,其配置高、功能全、沉浸感佳的特点也侧面说明了价格不菲以及对PC配置要求较高。对游戏玩家而言,选择索尼PS VR这类游戏主机VR的用户也不在少数。 
    但整体看来,PC VR整体出货量在持续增长但上升幅度平缓,不及移动端VR头显,2019年SuperData发布2019年数字游戏和互动媒体产业报告》,2019年PC VR头显出货量为90万台,主机VR头显出货量为120万台,VR一体机出货量达280万台占整个VR硬件出货量的49%。同年5月Oculus Quest发布,Q2季度就出售20．8万台,受到了主流消费者的认可。 
    移动端VR头显 
    待技术逐渐成熟,以及用户对无线缆的移动端VR头显的需求呼声越来越大,可以看到这些年VR产品的形态进化方向非常清晰,轻便可移动的头显已是不可逆的趋势。加上高通等大厂带头研发移动端VR硬件,已有不少厂商开始转向做移动端VR头显。
    Oculus GO作为Facebook第一款可独立运行且支持3DoF的VR一体机,既不用连接手机和PC,仅需要一个简单的控制器便可操作。这款产品在当时为处在低潮期的VR行业探明了更具体的道路,为移动端VR一体机“正名”,也展示了独立VR一体机是发展趋势所在。 
    如果说Oculus GO带来的最大价值和意义是为VR一体机“正名”,那么支持inside-out空间定位的头手6DoF一体机Oculus Quest则是VR一体机体验质变的重要里程碑,兼具了无线、移动、6DoF空间定位、高性能等核心要素。而在Quest发布后,支持inside-out的6DoF VR一体机成为了主流形态,包括国内Pico、爱奇艺、NOLO等都相继推出同形态产品,消费端VR也正式迈开了加速发展的步伐。 
    在Facebook为了扩大C端基础量,不惜用提升性能+降低售价的补贴策略推出Oculus Quest 2后,更是引爆了消费市场。随着Passthrough、手势识别、键盘识别等新的功能不断迭代到设备上,VR能够应用的场景也有了新的拓展。
    当然,国内VR一线厂商也没有停下脚步,都在思考如何打造本土化VR的商业化道路。今年Pico Neo 3、NOLO Sonic、爱奇艺 奇遇3、HTC VIVE Focus 3等产品相继上市,面向不同需求的人群提供VR沉浸式体验。
    
    图源:VR陀螺
    6年,VR终端的形态变了、性能提升了,交互更丰富了,也更便携了。而VR产品形态的改变很大程度上依赖于核心器件的升级,如屏幕、屏幕、光学方案等,其中在性能提升上芯片起到了举足轻重的作用。而纵观这6年会发现,高通在其中一直在扮演一个非常重要的角色,不仅是芯片方案,还从一系列底层技术支持,加速推动了XR设备终端的变化。   
    VR体验进化背后——“芯”的力量   
    在诸多核心底层技术中,芯片起到了至关重要的作用。在6年中高通在整个产业的推进中扮演了一个非常重要的角色,也让我们清晰的看到这些年VR终端的进化路径。 
    高通骁龙XR相关芯片部分参数
    
    图源:VR陀螺
    高通持续助力XR行业,提供技术服务,陀螺君整理了一张高通针对XR进行了优化的几款芯片方案的部分对照表,从骁龙820开始,高通开始一步步深入地针对XR进行优化。据了解,骁龙芯片组的优势,它可以更容易地同步音频和视频,这对于身临其境的虚拟现实体验来说是非常重要的。下文将介绍部分各芯片方案迭代后可为产品带来性能方面的提升。 
    骁龙820 
    骁龙820是高通2015年推出的芯片方案,也是首次对VR进行支持的产品,其搭载了高通Adreno 530 GPU,图形和计算性能提升高达40%,以提高视觉保真度,同时降低功耗;使用异构计算可提供高分辨率DSLR质量的图像。据了解,骁龙820针对VR主要进行了这三方面优化——支持更宽的色域,提升3D图形处理能力,以及整合传感器内核技术。同时其还推出了骁龙VR软件开发包,帮助改善VR的镜头校正、立体渲染校正、异步时间扭曲等功能,并减少VR延迟。
    Oculus GO、Pico Goblin(小怪兽)都使用了这款芯片方案,在骁龙820的支持下,显示画面以2-2．5K为主,并且能够获得3DoF的轻交互游戏和高清视频、3D电影、360°全景观影体验。 
    骁龙835 
    2017年CES,高通推出骁龙835芯片。针对VR首先降低了延时,从而进一步减轻眩晕。 
    此外,高通还推出一个名为视觉惯性测量(Visual Inertial Odometry,VIO)的系统,用以追踪头部6DoF运动,这也是第一款支持6DoF追踪定位的移动芯片方案,自此移动端头显的趋势开始显露。2017年,inside-out追踪技术取得进展,国内外VR一体机的研发也在进行中。骁龙835芯片更是为XR功能大幅升级性能,功耗降低25%,可提供更长的电池寿命、逼真的XR体验、高质量图像和千兆级下载速度。除了对6DoF的支持之外,骁龙835同时还支持了注视点渲染、手势识别、IPD调节等让XR体验更好的关键技术。 
    同年2月,为了加速企业的VR设备研发,高通推出了一款基于骁龙835的参考设计,以更直观地展示这个平台能够实现的极限效果。 
    事实证明,骁龙835在VR上非常成功。HTC VIVE Focus、Oculus Quest等都采用了这一代芯片方案,在骁龙835的支持下,头显可以达到双眼3K-4K的显示,通过2个或者4个摄像头实现6DoF空间定位,让多数PC端的VR体验在优化后能够在移动端流畅运行。
    移动端VR被认为是VR行业的未来,但在当时其体验在很多方面都与PC VR相差甚远,由于技术的不成熟、VR普及度不足和预期过高,VR设备逐渐从人们的视线中淡化。2017年全球VR产业进入低潮,提升技术、改善体验成为当务之急。 
    骁龙845 
    相对于骁龙835带来的突破性的提升,骁龙845则更多在其基础上提升了性能。其采用高通Adreno 630视觉处理子系统,可以提供出色的集成式图形、视频和显示处理技术。与骁龙835移动平台相比,以上技术带来了30%的图像性能提升、30%的能效比提升,以及超过2倍的显示接口数据吞吐量提升。
    此外,骁龙845支持“Adreno视觉聚焦”以及边界系统,前者可以将图形渲染和眼球追踪相结合,能够了解用户正在注视的位置,后者则能够让开发者在虚拟世界中准确实现真实世界空间限制的可视化。2018年,高通也推出了一款基于骁龙845的VR一体机参考设计。
    采用骁龙845方案的VR、AR企业也不少,包括Pico、NOLO、影创、Nreal等都纷纷推出了相关设备,而且分体形态(计算单元与显示单元分开)也在这个方案下逐渐进入大众视野。 
    骁龙XR1和骁龙XR2 长期以来,高通一直都在布局推动XR发展,并坚信移动XR是下一代计算平台,2018年推出骁龙XR1平台,2019年推出骁龙XR2平台,相比起前几代芯片,这两款XR平台则是专门为XR而定制,针对VR和AR进行特别的优化来支持XR功能。
    骁龙XR1平台配备AI Engine处理AI用例、可支持4K 60帧视频播放和全景声效果、支持3DoF和6DoF交互,显示时延低于20ms;加入5G支持的骁龙XR2有了明显升级,与前代相比CPU和GPU性能提升了2倍,视频带宽提升了4倍,分辨率提升了6倍,AI性能提升了11倍,还支持7路并行摄像头且具备计算机视觉专用处理器。 
    更多国产VR硬件选择采用骁龙XR2,例如Pico Neo 3系列、HTC VIVE Focus 3、爱奇艺的奇遇3等,更注重用户的交互、视觉、音频体验。此时的VR底层技术的硬件水平已经到达现阶段的成熟期。
    
    图源:高通  
    敢于站在XR行业风口的“领头羊”高通   
    技术服务于人类,底层技术的发展直接决定了终端的最终形态和体验。VR需要更强大的性能、更清晰的观看体验,更流畅的多人无线交互……这一切,都依赖于芯片的进步。 
    高通对其XR产品的迭代升级似乎是验证了该公司对XR行业的长远目光,高通在XR领域中可以说是扮演了推动行业前行的领头羊角色,通过XR专用芯片组、软件与算法、参考设计、生态系统计划等四大战略,赋能XR生态系统合作伙伴,加速XR在千行百业的落地与应用。目前已有超过45款采用高通XR解决方案的XR设备推出,广泛涵盖AR、VR和MR领域,覆盖到C端影视、游戏和娱乐领域以及B端的垂直领域应用等,并向行业分享inside-out追踪定位等先进技术,与各大厂商共同探索更深度的XR场景应用。 
    据了解,截至今年5月,高通创投在中国已投资70多家企业。2021年9月23日的高通XR生态合作伙伴大会上,高通创投宣布成立XR产业投资联盟,包括目前已有23家投资机构作为第一批成员企业决定加入该联盟,包括达晨财智、高瓴资本、歌尔战略与投资部、国投创业、红杉资本、火山石资本等,旨在加速XR领域的创新、规模化及成熟。 高通创投自2000年成立以来,投资资金规模已超过15亿美元,完成超过360家公司投资。
    高通技术公司副总裁兼XR业务总经理司宏国(图源:高通) 高通技术公司副总裁兼XR业务总经理司宏国表示:“过去十年间,我们不断推动XR技术演进,通过骁龙XR平台赋能了多款全球领先的XR设备。通过XR产业投资联盟,我们旨在培育一个涵盖硬件、软件和内容应用的生态系统。通过帮助更多企业实现商业化,我们期待携手广大产业链合作伙伴共同构建一个全新的、充满活力的丰富XR生态系统。” 
    回顾6年间起起伏伏的VR行业,高通一直在关注并投入底层技术及生态,全面助推XR产业发展。而也正是有了高通,才有了今天移动端VR的进步。