0
| 本文作者： 薩洛 | 2016-12-27 17:29 |
目前 PC 級別的虛擬現(xiàn)實設備最典型的要屬 HTC Vive 和 Oculus Rift 兩款，它們都能提供「身臨其境」的沉浸式體驗，但從中我們也看到線纜繁多的短板，在空間上造成了極大的束縛。因此，無線成為了眾多 VR 廠商尋求的突破口，但正式商用前還需要解決無線覆蓋范圍、數(shù)據(jù)傳輸延遲和圖像呈現(xiàn)品質方面的難題，而本文要介紹的 Immersive Robotics 公司（下文簡稱 IMR）在這方面找到了新的突破。
Immersive Robotics 是一家總部位于澳大利亞的初創(chuàng)企業(yè)，他們承諾為 PC 級 VR 設備帶來真正意義上的通用無線解決方案，在盡量不犧牲圖像品質和保證極低延遲的前提下，提供無線纜的虛擬現(xiàn)實體驗。
新技術在走向商用的道路上，最令人著迷之處在于它往往能夠帶動相關產業(yè)的發(fā)展。正是智能手機的快速更迭加速了移動行業(yè)的前進，也正是高分辨率顯示屏和低成本 IMU 元件的組合，才造就了現(xiàn)在蓬勃的 VR 市場。更是因為消費級 VR 市場不斷成熟，對于更時髦、無線纜束縛解決方案的需求，才驅動無線視頻系統(tǒng)不斷創(chuàng)新和快速發(fā)展。
在眾多企業(yè)推進無線 VR 研究的過程中，無線視頻廣播系統(tǒng)正在緩慢蛻變，并逐漸顯現(xiàn)出龐大的影響力。為此諸多廠商紛紛布局，例如雷鋒網(wǎng)報道過的TPCast，為 Vive 頭顯帶來了附加無線解決方案；Valve 公司宣布「重金」投資 Nitero，這是一家在該領域與 Quark VR 和 Serious Simulations 齊名的團隊。當你站在終點處觀察，你就會發(fā)現(xiàn)真正推動前沿技術商用和普及的，其實寥寥無幾。
專為 PC 級 VR 頭顯設計，IMR 公司成功研發(fā)了 VR 直播流和內聯(lián)壓縮系統(tǒng)，聲稱兼容現(xiàn)有的 WiFi 傳輸標準的基礎上盡可能不犧牲圖像質量，并將延遲控制在 2-3ms 范圍內。IMR 的多名聯(lián)合創(chuàng)始人親切地稱該系統(tǒng)為「Mach-2K」，他們早在 2015 年時候就已經(jīng)著手研究無線技術，也正是在早期 OSVR 設備上成功運行概念系統(tǒng)而贏得政府的認同，并獲得了資金支持。
那么這項牛逼的無線 VR 系統(tǒng)又是誰打造的呢？IMR 公司的聯(lián)合創(chuàng)始人共有兩位，分別為 Tim Lucas 和 Daniel Fitzgerald 教授。首先我們來介紹下 Lucas，他在無人駕駛汽車設計上浸淫多年，設計出了多個「優(yōu)異」的無人機，更是利用 VR 和 LiDAR（激光雷達）的圖像測量算法，創(chuàng)建了「首個空中 3D 掃描環(huán)境的虛擬現(xiàn)實模擬」系統(tǒng)。
Tim Lucas
而另外一位聯(lián)合創(chuàng)始人 Fitzgerald 擁有航天航空電子工程方面的博士學位，主攻方向是新興的無人機領。他已經(jīng)為無人機創(chuàng)建了自動駕駛軟件，而這項工作能通過不斷的實踐來優(yōu)化并推進算法軟件的發(fā)展。
Daniel Fitzgerald 教授
伴隨著虛擬現(xiàn)實產業(yè)的迅猛增長，圍繞著專有軟件算法兩人設計了一套系統(tǒng)，能夠為 VR 頭顯設備無線傳輸圖像。Lucas 透露：「事實上在 VR 行業(yè)發(fā)展初期，我和商業(yè)合作伙伴 Daniel Fitzgerald 教授就定下目標，著手解決 HMD（頭戴式顯示器）的無線問題。我們原本的專業(yè)領域是生產高端無人機，但我們很早就意識這會是 VR 領域的不錯切入點。」
在消費級、客廳娛樂的 VR 設備不斷涌現(xiàn)的大背景下，團隊迅速意識到應該抓住這些機遇。「當消費級 VR 設備不斷普及后，我們意識到從邏輯上來說用戶肯定希望擺脫線纜的束縛，而且這種需求會變得越來越強烈。」Lucas 說道：「因此，我們從頭設計了視頻壓縮算法，能夠將視頻數(shù)據(jù)壓縮到當前無線傳輸技術能夠接受的范圍，與此同時我們努力消除了當前壓縮技術存在的缺陷，例如高延遲等等。」
「最為重要的是，壓縮和解壓縮算法分別在不同的獨立主板上運行，而這些主板可嵌入到 HTC Vive 組件上，在圖像壓縮 95% 的基礎上將延遲控制 1ms 以內。在用戶沉浸式體驗方面，這和線纜連接方式幾乎沒有差別。」
在強悍的無線性能表現(xiàn)的同時，這款名為 Mach-2K 的系統(tǒng)尺寸上也得到了很好的控制，小到用戶別在腰上隨身攜帶。這款設備內置電池模塊，可通過 USB、音頻端口和 HDMI 進行連接。以 HTC Vive 為例，傳輸設備和 PC 端進行連接后，可以向其發(fā)射分辨率為 2160*1200 幀率為 90Hz 的圖像。IMR 同時還研發(fā)了手工版算法，在圖像上實現(xiàn)最高 95% 的壓縮比情況下，Motion-to-Photon 延遲控制在 2-3ms 范圍內。
而這并非這套系統(tǒng)的全部實力，將負責壓縮的模塊分別安裝在兩個頭顯設備上，而源設備則負責為這兩款設備解壓縮和定向傳輸，在最初的設想中為下一代高規(guī)格 VR 設備做準備，單眼分辨率能夠達到 4K，幀率能達到 120Hz。「目前，我們已經(jīng)在 HTC Vive 上實現(xiàn)數(shù)據(jù)的縮放。」Lucas 說道：「我們堅信單眼 4K 即將會成為標準配置。」因此伴隨著 VR 設備的演變進化，IMR 的技術擁有廣闊的提升空間。
Mach-2K 規(guī)格：
●當前分辨率完全支持 2160*1200
●當前幀率完全支持 90Hz
●計劃單眼將支持 4K 分辨率
●計劃將幀率提升到 120Hz
●主 CPU：FPGA
●I/O：HDMI、USB 2.0.12V 輸出
●眼球追蹤輸入
●供電：5V 直流
●電流頻率：802.11ac WiFi 5Ghz
●未來支持的頻率：最高至 60Ghz WiGig
●板載軟件：B.A.I.T「Biologically Augmented Image Transmission」算法
●OEM 和 SDK 選項：允許第三方為算法創(chuàng)建應用定制的模塊
●用戶可選的壓縮方案
你是否對這些數(shù)據(jù)也有懷疑？IMR 提供了經(jīng)過 Mach-2k 系統(tǒng)壓縮前后的部分樣張。在這些圖片中我們也能看到 IMR 的壓縮技術也在不斷提升，從左至右分別為原圖、第二代壓縮算法，目前已經(jīng)進化到第三代，可以看到兩者之間的差距變得越來越小。
損耗數(shù)據(jù)壓縮（并非負項，僅表明數(shù)據(jù)丟失情況）主要通過拋棄用于描述場景的數(shù)據(jù)來壓縮容量。由于仍然需要在每個幀中使用較少數(shù)據(jù)來描述相同的圖像，因此必要將做出某些妥協(xié)。已壓縮場景的指示標志是色彩逼真度的損失，最離譜的可能會看到帶狀的顏色過渡梯度。你可以在 IMR 的第二代壓縮算法中看到這種梯度，不過目前最新算法已經(jīng)得到了明顯改善。
假設這種級別的圖像質量能夠配合 90Hz 的實時幀率，我相信很多用戶無法區(qū)分有線和無線版本的區(qū)別，除了在極個別比較有挑戰(zhàn)性的 VR 場景中。
最后，IMR 認為他們的技術能夠為所有 VR 設備提供通用無線解決方案。「我們的算法就是致力于為無線設備提供服務。」Lucas 表示：「我們已經(jīng)向一些全球領先的 WiFi 和 VR 專家進行展示，達成的共識是我們的算法是目前最低的。而且靈活的可擴展性能將會為我們帶來各種可能。」
via roadtovr
