tpcast

俗话说鱼与熊掌不可兼得!VR领域的“便携性”与“高质量”同样如此——手机cardboard便携性不错,但画质体验明显不足,而PC端VR虽然在画质及流畅度上占有优势,但却被与电脑连接的数据线给束缚住了。因此,给PC端VR剪“辫子”,成了人们最大的愿望。

其实,目前市面上已经有部分厂家利用VR背包实现了所谓的无线VR,但这背着沉重而发热的背包玩VR游戏显然不是VR发展的理想状态。真正理想中的无线VR应该依托于电池以及低功耗高性能GPU等技术的发展,是一种类似于Oculus Rift而非Gear VR的自带运算单元的一体机。而现在较为现实的方法是利用高性能计算机对VR视频进行渲染,并实时无线传输到VR头盔中。看起来好像很简单,但实际上却困难重重:

VR视频,信息量太大

以2048*1080分辨率的画面举例,在VR环境中至少需要6个面才能组成全景画面。为保证没有延迟感,至少需要60fps,同时由于色彩的成像是3原色,在不进行数据压缩的情况下,将以上数据相乘即可得到每秒需要传输的bytes数,换算之后约为17.8Gbps,即使只算一个面也有近3Gbps。而目前最快的802.11ac无线标准的通讯带宽为1.3Gbps,虽然是之前802.11n 标准(最高600Mbps)的几倍,但仍然不够用。因此,我们只有两个选择,接着寻找其他替代传输方式或者对数据进行压缩再传输。然而,数据压缩太多,传输虽容易了,但解压缩的时间也比较漫长(当然,也不能排除个别非常牛逼的算法能很好地解决这个问题),延迟感加重。

wuxian vr

因此,寻找更快的数据传输方案成了几乎唯一的选择。

一般而言,无线电频率越高,信息传输速度便越快。因此,要想支持VR的高数据量,我们可以向更高频率的无线电方向进发。鉴于此前像Oculus Rift等顶级VR头盔都是采用HDMI接口,而HDMI有线传输理论最高传输速度为5Gbps。因此,5Gbps应该是无线VR的基础带宽要求。可预见的未来,或许仅仅只有以下六种无线方案有实现无线VR的可能:

1、升级版802.11ac:虽然802.11ac无线标准最快只有1.3Gbps,但实际上它也可以通过8×8 MIMO、256 QAM调制和绑定4个40MHz信道来实现7Gbps的带宽,只不过该方法功耗比较大

据了解,深圳天网虚拟现实旗下的ONAIRVR无线VR传输技术便是采用了802.11ac方案。不过,目前并不明确其是否使用了类似上述升级版技术。另据了解,ONAIRVR还采用了高效的数据压缩方法,可将VR图像进行四百分之一到千分之一的压缩,通过无线进行实时传输后,在手机上解压呈现,而且难为可贵的是其延时仅10毫秒左右。动点科技曾体验过该技术,其可以通过一个路由器同时为三个Gear VR传输不同的画面,并没有感受到太大的延迟感,虽然只是一个静止而非有人物运动的游戏场景。

onairvr

2、802.11ax:它和802.11ac一样工作在5GHz频段,不同之处在于802.11ax使用了MU-MIMO技术,将信号在时域、频域、空域等多个维度上分成四个不同的“信号通道”,每一个“信号通道”能单独与一台设备进行通信,通信效率成倍提高。另外,它还采用了一种名叫OFDMA的全新信号调制编码算法,能把一个信号通道分成数十甚至数百个更小的正交子信道,然后将这些子信道紧密叠加在一起,再分配给不同用户,同样时间内传输数据的效率就大大提高了,最快可达14Gbps。

不久前,无线方案解决商Quantenna也正式发布了业界首款支持下一代Wi-Fi标准802.11ax的全新网络芯片QSR10G-AX,最高速度可达到了10Gbps。如此看来,该技术的商业应用或许不远了。

3、802.11ad(WiGig:与工作在2.4GHz和5GHz频率下的802.11n,以及工作在5GHz频率下的802.11ac不同,802.11ad规范则是工作在60GHz高频率,单信道传输速率理论上可高达7Gbps。另外,802.11ad的网络延迟非常低,可以实现仅为10ms的延迟,堪比有线网络。目前该方案的技术落地相对扎实,SiBEAM已经推出了USB适配器等解决方案,TP-Link也推出了相应的无线路由器,不过它要普及可能还得花上些时间。

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4、SiBEAM Snap:2015年初,SiBEAM推出了SiBEAM Snap无线连接器技术。SiBEAM称,通过领先全球使用标准CMOS技术制造60GHz 芯片配合Snap技术,传输速度可达12Gb/s。

5、WirelessHD:2013年9月,LG、松下、NEC、三星电子、索尼以及东芝公司成立了WirelessHD小组,该方案工作在60GHz频率下,制定之初,即可提供4Gbps的带宽,足以满足1080P无损视频的需求,且延迟仅在5到15毫秒之间;同时潜力充足,预计最终能够提供25Gbps的高带宽。

目前在60GHz频段试图实现无线VR的企业很多,不过由于大部分公司都未公布自己具体利用了哪些技术。例如:

  • 第一家使用60Ghz进行无线虚拟现实头盔设计的公司是Serious Simulations,配合一款名叫“reformatter”的设备,能让整个数据传输过程所需的时间不超过20微秒。不过,其分辨率仅为1920*1080@60fps。
  • 国内ZVR也有同样60Ghz方案,在30米有效活动区间内,仅有1毫秒的显示输出延时,其分辨率也为1920*1080@60fps。
  • MIT实验室MoVR采用某未公开频段毫米波(通常认为毫米波频率范围为26.5~300GHz)通信,经过测试,目前MoVR数据的最大传输速率可以达到数Gbps。
  • 而最近正在帮HTC Vive剪辫子的TPCAST(题图)也被猜测使用了该频段技术,但TPCAST工作人员目前只承认其部分利用了现有Wi-Fi技术。有消息称目前TPCAST达到的是3.5Gbps,可在2ms延时下,完成2k画质、90fps的传输。

然而,悲剧的是,由于60GHz穿透性差,室内需要直射路径和反射路径通信,室外有严重的大气衰减和路径损耗,室内人类活动引起的遮挡也会带来信道衰减的剧烈波动。其中WirelessHD最高发射功率被限制在10W以下,因此WirelessHD最远传输现阶段仅能达到10米。WiGig传输距离一般只有3-5米左右,改进采用的波束成形技术也仅能使其传输距离达到10米以上。

6、Li-Fi技术:Li-Fi是一种利用可见光波谱进行数据传输的全新无线传输技术,由于工作频率更大,数据传输速度也更大。基于LED的Li-Fi可达到10 Gbps 的数据传输速率,而激光传输数据的速率可以很容易超出100 Gbps。但Li-Fi技术的商用落地,估计也要等个几年。

li-fi

总的来说,无线电频率越高,其数据传输速度便越快,只是可惜无线电频段作为紧缺的资源,不同频段的用途基本都已经被国家法律给规定了,不能随便乱用。否则,只要采用更好频率的通信手段就能很好地解决无线VR的问题了,数据量再大也不是问题。

数据解压缩技术,严格保密的商业机密

近来关于无线VR的报道,基本上都是依靠更高频率的无线电来实现的。对其中可能涉及的高压缩率、即时的解压缩技术却是几无提及。一方面说明提高无线电频率是主流,另一方面也说明了解压缩算法的难度。

ONAIRVR将VR图像进行四百分之一到千分之一的压缩,通过无线进行实时传输后,在手机上解压呈现,延时仅10毫秒左右。ONAIRVR从未提及该技术的具体信息,只说这是他们的核心机密。

杭州幻行科技也有能力做到无线VR,其号称采用ZigBee进行无线传输(看似几乎不可能实现),技术核心也在视频解压缩上,幻行科技曾告诉动点科技其关键点就在于取舍。但再往深里,幻行也不愿意再谈了。

其实,不管无线VR未来采用哪个频段技术,数据压缩都是极具价值的。如此说来,是否就成了得解压缩技术者得天下呢?

题图来自北京传送科技官网