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Google VR 一體機背后:解決跟蹤和渲染難題的黑科技,以及如何看待 VR 迷局 | Google I/O 2017
用手機零部件造 VR,就像用自行車和汽車零件來造飛機。
在今天的 Google I/O 大會上,Google 的 VR 負責人 Clay Bavor 公布了 Google 在 VR 和 AR 領域取得的一些進展。
去年,Google 公布了 Daydream VR 平臺,今年這一平臺將得到更多手機的支持,其中包括了 LG 接下來要發布的旗艦手機。三星雖然有自己的 Gear VR 平臺,但旗下的旗艦機型 Galaxy S8 和 S8+ 也將在今年夏天支持 Daydream。
此外更值得關注的是,Google 宣布將與高通、HTC 和聯想一同開發移動 VR 一體機。
Bavor 提到,Google 和高通合作研發了供開發者參考的原型方案,并將和 HTC Vive 以及聯想合作開發面向消費者的產品,將于年內推向市場。

Google 并未透露 VR 一體機產品的預計售價,不過據外媒 BackChannel 的報道,其價格可能落在 500 美元上下,與目前市面上 Oculus Rift(599 美元)和 HTC Vive(799 美元)等高端 VR 頭顯相近。不過要考慮到的是,VR 一體機到手即可獨立使用,用戶不必再像 Oculus Rift 或 HTC Vive 為其額外配一套價格上萬人民幣的 PC 主機。
在 VR 領域,一體機(stand alone headset)并不是什么新概念,它區別于手機 VR 和主機 VR,不需要放入手機作為顯示來源,也不需要連接 PC 主機獲得額外的運算資源,是自帶了顯示、光學、運算以及定位系統的可以完全獨立使用的 VR 設備。
很長一段時間以來,VR 一體機被認為是目前 VR 設備較為理想的形態,既擁有手機 VR 自由便攜,不受線纜束縛的特點,又能提供優于手機 VR 的視覺體驗。然而,時至今日,真正意義上的 VR 一體機卻遲遲沒有面市。
在 I/O 大會上,Bavor 提到了幾個 VR 一體機的開發中必然面臨的挑戰,其中包括了跟蹤和顯示兩個方面,這也是目前業界公認的難題。
位置跟蹤:脫胎于 Tango 的 WorldSense
為了保證 VR 體驗的沉浸感,VR 系統需要保證使用者在現實中的運動與虛擬世界中保持一致,這就需要對使用者的運動進行跟蹤和定位。Oculus Rift 和 HTC Vive 等主機 VR 設備使用額外架設的攝像頭或基站來幫助頭顯進行定位,而 VR 一體機的位置跟蹤系統必須集成到頭顯上,由傳感器主動識別周圍環境特征進行定位。

Google 使用了一項名為 WorldSense 的技術來實現這種「inside-out tracking」,實際上,這項技術正是基于 Google 的 3D 感應技術 Tango 實現的。在介紹 AR 方面的進展時,Bavor 著重介紹了 Tango 目前的應用情況。
在定位上,Google 利用 Tango 實現了一項視覺定位(VPS)技術,用于室內的精確定位。內置有 Tango 系統的手機可以通過攝像頭掃描和抓取周邊環境的視覺特征點,進行定位和導航。

顯示:更低資源占用和更佳顯示效果兼得的 Seurat
與 VR 設備的顯示效果相關的因素有很多,如顯示屏的尺寸、像素密度、光學系統設計,以及圖像處理器性能等等。
實際上,屏幕和處理器性能是目前制約 VR 設備體驗進一步提升的兩個重要因素,但硬件并不是 Google 擅長的部分,Bavor 也沒有具體提及一體機在硬件上的參數。但在去年的 IFA 上,其合作伙伴高通展出了一款 VR 一體機 VR820,或許能給我們一些參考。

這款頭顯采用驍龍 820 處理器,配備 70 Hz 刷新率、單眼分辨率 1440*1440 的 AMOLED 顯示屏,內置陀螺儀、磁力計、加速度計,前置雙攝像頭并配有四個麥克風。雖然屏幕刷新率上與主機 VR 還有些差距,但其表現已經明顯優于手機 VR 產品,同時,VR820 也支持手勢識別和 inside-out tracking。
雖然 Google 可能不打算研發一塊效果更好的屏幕或者性能更高的處理器,但這并不意味著其在提升 VR 顯示效果方面無能為力。Google 采用了一項代號為 Seurat 的技術,這項技術能在不犧牲畫面質量的前提下降低圖像渲染所需的運算資源。
BackChannel 的報道中對這一技術的效果進行了描述,作者使用原型機體驗了電影『俠盜一號』中的一幕場景,真實程度完全可以媲美高端 VR 設備。這一幕場景的素材來源于電影原畫,原素材包含了 5 億個三角面,渲染運算量巨大,經過 Seurat 優化之后,這段 VR 內容僅使用 7 萬個三角面便忠實再現了這一場景,可以在 Daydream 移動平臺上流暢運行。
Clay Bavor:人人都能使用的 VR 才有意義,但還需要更多耐心
在過去近一年的時間里,VR 遭受的質疑幾乎和此前被寄予的期望一樣多。實際體驗不佳、使用場景受限,這波 VR 浪潮似乎要重蹈 90 年代初那次 VR 從爆火到沉寂的覆轍。
但顯然,Google 不打算減少在 VR 領域的出力,目前,Google 的 VR/AR 團隊達到了數百人。在 Google I/O 之前,Clay Bavor 也在 Medium 上發文,表達了自己對 VR 發展的看法。Bavor 把包含 VR、AR 在內的新的交互方式稱為沉浸式計算(immersive computing),而 Google 在 VR 上的愿景是將沉浸式計算帶給每一個人,無論是幾乎免費的 Cardboard 還是廉價的 Daydream View,都是在這一理念下產生的。Google 也研發過價值 2000 美元、體驗絕佳的 VR 設備,但它注定只能待在實驗室里,這是沒有意義的。
像許多 VR 從業者一樣,Bavor 也用智能手機的發展來類比 VR,其成熟是一個循序漸進的過程,不能期待一夜間到來的「轉折點」。目前 VR 面臨的挑戰主要來自兩個方面,一是使用阻力,即消費者用上 VR 的便捷程度。研發一體機正是降低使用阻力,讓 VR 用起來更便捷的一步。二是技術局限,包括前面提到的顯示、跟蹤、芯片以及光學、傳輸、傳感器等等,這些硬件技術都在制約著 VR 體驗整體的提升,需要整個行業逐步提升。
「如今的 VR 和 AR 設備幾乎都是用已有的手機零部件制造的,這就像用自行車和汽車零件來造飛機。你當然可以這么做——懷特兄弟最初就是這么做的——但這顯然不會是最終形態。未來幾年,我們會看到專為 VR 和 AR 設計的部件,那時候,VR 和 AR 設備才會真正開始變得強大。」