俗話說魚與熊掌不可兼得!VR 領(lǐng)域的“便攜性”與“高質(zhì)量”同樣如此——手機 cardboard 便攜性不錯,但畫質(zhì)體驗明顯不足,而 PC 端 VR 雖然在畫質(zhì)及流暢度上占有優(yōu)勢,但卻被與電腦連接的數(shù)據(jù)線給束縛住了。因此,給 PC 端 VR 剪“辮子”,成了人們最大的愿望。
VR 視頻,信息量太大
以 2048*1080 分辨率的畫面舉例,在 VR 環(huán)境中至少需要 6 個面才能組成全景畫面。為保證沒有延遲感,至少需要 60fps,同時由于色彩的成像是 3 原色,在不進行數(shù)據(jù)壓縮的情況下,將以上數(shù)據(jù)相乘即可得到每秒需要傳輸?shù)?bytes 數(shù),換算之后約為 17.8Gbps,即使只算一個面也有近 3Gbps。而目前最快的 802.11ac 無線標(biāo)準(zhǔn)的通訊帶寬為 1.3Gbps,雖然是之前 802.11n 標(biāo)準(zhǔn)(最高 600Mbps)的幾倍,但仍然不夠用。 因此,我們只有兩個選擇,接著尋找其他替代傳輸方式或者對數(shù)據(jù)進行壓縮再傳輸。 然而,數(shù)據(jù)壓縮太多,傳輸雖容易了,但解壓縮的時間也比較漫長(當(dāng)然,也不能排除個別非常牛逼的算法能很好地解決這個問題),延遲感加重。
其實,目前市面上已經(jīng)有部分廠家利用 VR 背包實現(xiàn)了所謂的無線 VR,但這背著沉重而發(fā)熱的背包玩 VR 游戲顯然不是 VR 發(fā)展的理想狀態(tài)。真正理想中的無線 VR 應(yīng)該依托于電池以及低功耗高性能 GPU 等技術(shù)的發(fā)展,是一種類似于 Oculus Rift 而非 Gear VR 的自帶運算單元的一體機。而現(xiàn)在較為現(xiàn)實的方法是利用高性能計算機對 VR 視頻進行渲染,并實時無線傳輸?shù)?VR 頭盔中??雌饋砗孟窈芎唵危珜嶋H上卻困難重重:
因此,尋找更快的數(shù)據(jù)傳輸方案成了幾乎唯一的選擇。
一般而言,無線電頻率越高,信息傳輸速度便越快。因此,要想支持 VR 的高數(shù)據(jù)量,我們可以向更高頻率的無線電方向進發(fā)。鑒于此前像 Oculus Rift 等頂級 VR 頭盔都是采用 HDMI 接口,而 HDMI 有線傳輸理論最高傳輸速度為 5Gbps。因此,5Gbps 應(yīng)該是無線 VR 的基礎(chǔ)帶寬要求??深A(yù)見的未來,或許僅僅只有以下六種無線方案有實現(xiàn)無線 VR 的可能:
1、升級版 802.11ac:雖然 802.11ac 無線標(biāo)準(zhǔn)最快只有 1.3Gbps,但實際上它也可以通過 8×8 MIMO、256 QAM 調(diào)制和綁定 4 個 40MHz 信道來實現(xiàn) 7Gbps 的帶寬,只不過該方法功耗比較大 。
據(jù)了解,深圳天網(wǎng)虛擬現(xiàn)實旗下的 ONAIRVR 無線 VR 傳輸技術(shù)便是采用了 802.11ac 方案。不過,目前并不明確其是否使用了類似上述升級版技術(shù)。另據(jù)了解,ONAIRVR 還采用了高效的數(shù)據(jù)壓縮方法,可將 VR 圖像進行四百分之一到千分之一的壓縮,通過無線進行實時傳輸后,在手機上解壓呈現(xiàn),而且難為可貴的是其延時僅 10 毫秒左右。動點科技曾體驗過該技術(shù),其可以通過一個路由器同時為三個 Gear VR 傳輸不同的畫面,并沒有感受到太大的延遲感,雖然只是一個靜止而非有人物運動的游戲場景。
2、802.11ax:它和 802.11ac 一樣工作在 5GHz 頻段,不同之處在于 802.11ax 使用了 MU-MIMO 技術(shù),將信號在時域、頻域、空域等多個維度上分成四個不同的“信號通道”,每一個“信號通道”能單獨與一臺設(shè)備進行通信,通信效率成倍提高。另外,它還采用了一種名叫 OFDMA 的全新信號調(diào)制編碼算法,能把一個信號通道分成數(shù)十甚至數(shù)百個更小的正交子信道,然后將這些子信道緊密疊加在一起,再分配給不同用戶,同樣時間內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)的效率就大大提高了,最快可達 14Gbps。
不久前,無線方案解決商 Quantenna 也正式發(fā)布了業(yè)界首款支持下一代 Wi-Fi 標(biāo)準(zhǔn) 802.11ax 的全新網(wǎng)絡(luò)芯片 QSR10G-AX,最高速度可達到了 10Gbps。如此看來,該技術(shù)的商業(yè)應(yīng)用或許不遠了。
3、802.11ad(WiGig):與工作在 2.4GHz 和 5GHz 頻率下的 802.11n,以及工作在 5GHz 頻率下的 802.11ac 不同,802.11ad 規(guī)范則是工作在 60GHz 高頻率,單信道傳輸速率理論上可高達 7Gbps。 另外,802.11ad 的網(wǎng)絡(luò)延遲非常低,可以實現(xiàn)僅為 10ms 的延遲,堪比有線網(wǎng)絡(luò)。目前該方案的技術(shù)落地相對扎實,SiBEAM 已經(jīng)推出了 USB 適配器等解決方案,TP-Link 也推出了相應(yīng)的無線路由器,不過它要普及可能還得花上些時間。
4、SiBEAM Snap:2015 年初,SiBEAM 推出了 SiBEAM Snap 無線連接器技術(shù)。SiBEAM 稱,通過領(lǐng)先全球使用標(biāo)準(zhǔn) CMOS 技術(shù)制造 60GHz 芯片配合 Snap 技術(shù),傳輸速度可達 12Gb/s。
5、WirelessHD:2013 年 9 月,LG、松下、NEC、三星電子、索尼以及東芝公司成立了 WirelessHD 小組,該方案工作在 60GHz 頻率下,制定之初,即可提供 4Gbps 的帶寬,足以滿足 1080P 無損視頻的需求,且延遲僅在 5 到 15 毫秒之間;同時潛力充足,預(yù)計最終能夠提供 25Gbps 的高帶寬。
目前在 60GHz 頻段試圖實現(xiàn)無線 VR 的企業(yè)很多,不過由于大部分公司都未公布自己具體利用了哪些技術(shù)。例如:
然而,悲劇的是,由于 60GHz 穿透性差,室內(nèi)需要直射路徑和反射路徑通信,室外有嚴(yán)重的大氣衰減和路徑損耗,室內(nèi)人類活動引起的遮擋也會帶來信道衰減的劇烈波動。其中 WirelessHD 最高發(fā)射功率被限制在 10W 以下,因此 WirelessHD 最遠傳輸現(xiàn)階段僅能達到 10 米。WiGig 傳輸距離一般只有 3-5 米左右,改進采用的波束成形技術(shù)也僅能使其傳輸距離達到 10 米以上。
6、Li-Fi 技術(shù):Li-Fi 是一種利用可見光波譜進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜聼o線傳輸技術(shù),由于工作頻率更大,數(shù)據(jù)傳輸速度也更大。基于 LED 的 Li-Fi 可達到 10 Gbps 的數(shù)據(jù)傳輸速率,而激光傳輸數(shù)據(jù)的速率可以很容易超出 100 Gbps。但 Li-Fi 技術(shù)的商用落地,估計也要等個幾年。
總的來說,無線電頻率越高,其數(shù)據(jù)傳輸速度便越快,只是可惜無線電頻段作為緊缺的資源,不同頻段的用途基本都已經(jīng)被國家法律給規(guī)定了,不能隨便亂用。否則,只要采用更好頻率的通信手段就能很好地解決無線 VR 的問題了,數(shù)據(jù)量再大也不是問題。
數(shù)據(jù)解壓縮技術(shù),嚴(yán)格保密的商業(yè)機密
近來關(guān)于無線 VR 的報道,基本上都是依靠更高頻率的無線電來實現(xiàn)的。對其中可能涉及的高壓縮率、即時的解壓縮技術(shù)卻是幾無提及。一方面說明提高無線電頻率是主流,另一方面也說明了解壓縮算法的難度。
ONAIRVR 將 VR 圖像進行四百分之一到千分之一的壓縮,通過無線進行實時傳輸后,在手機上解壓呈現(xiàn),延時僅 10 毫秒左右。ONAIRVR 從未提及該技術(shù)的具體信息,只說這是他們的核心機密。
杭州幻行科技也有能力做到無線 VR,其號稱采用 ZigBee 進行無線傳輸(看似幾乎不可能實現(xiàn)),技術(shù)核心也在視頻解壓縮上,幻行科技曾告訴動點科技其關(guān)鍵點就在于取舍。但再往深里,幻行也不愿意再談了。
其實,不管無線 VR 未來采用哪個頻段技術(shù),數(shù)據(jù)壓縮都是極具價值的。如此說來,是否就成了得解壓縮技術(shù)者得天下呢?
題圖來自北京傳送科技官網(wǎng)
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