低廉的“山寨VR” 为何无视硬件性能的标准

真正的虚拟现实技术,是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统,它利用计算机生成一种模拟环境,是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。其主要特征包括存在感、多感知性、交互感、等重要特点。实现这一切需要一整套的设备。就目前针对视觉的头显来说。能达到核心要求的沉浸感的产品,国内硬件厂商的产品基本是不具备的。

虚拟现实这个新兴事物已经正真的出现了用户的生活里。可是当问到大部分用户的亲身体验时,绝大多数还停留在VR手机盒子的印象,其技术的门槛非常低。却让VR给用户带来了不好的看法。但真正的虚拟现实技术,是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统,它利用计算机生成一种模拟环境,是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。其主要特征包括存在感、多感知性、交互感、等重要特点。实现这一切需要一整套的设备。就目前针对视觉的头显来说。能达到核心要求的沉浸感的产品,国内硬件厂商的产品基本是不具备的。那么在宣传上标上VR的不管是手机盒子,或者是头显,还是一体机参数不到,沉浸感没有,那么就是伪产品。

头显的三个标准

头显这一硬件设备,要完成的任务就是要让视觉体验到沉浸感。但对于行业内业标准的1080P以上分辨率、12ms以内刷新率、96度以上视场角的高端设备而言,即使这些伪设备的运行原理与VR相类似,但终究还是解决不了核心的问题——沉浸感。

视场角

英文Field of View,简称FOV。在显示系统中,视场角就是显示器边缘与观察点(眼睛) 连线的夹角。如下图所示,AOB 角就是水平视场角,BOC 就是垂直视场角。而VR 头显的视场角通常指水平视场角。

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人类视觉是由两部分视场组成的。单目FOV 指的是单眼的视场,以及双目FOV。正常来说,人们两只眼睛的总视场(即双目FOV)有近200 度,中间部分大概有120 度是双眼视觉区域,两侧各40 度是单眼视觉区域。

双眼视物时,同一被视物体在两眼视网膜上的像并不完全相同,左眼从左方看到物体的左侧面较多,而右眼则从右方看到物体的右侧面较多。来自两眼的图像信息经过视觉高级中枢处理后,形成的视差可以辅助产生精细的深度知觉,进而产生立体视觉。

VR 视场角越大越好?这是当然。视场越宽,越有助于产生沉浸感和临场感。不管是真实世界,还是虚拟头显,大多数行动都发生在立体双目视场中。大视场角则能满足你同时观看到多个细节,从而带来更加充足的沉浸感。

90Hz以上画面刷新率 低于17ms毫秒延时

VR延时指VR设备头部运动与视觉感知的匹配程度,人类生物研究表明,人类头动和视野回传的延迟须低于20ms毫秒,否则将产生视觉拖影感从而导致强烈眩晕。按照以上三大指标的算法VR标准解析如下:

目前TFT屏幕延时本身都高于20ms毫秒,故VR产品硬件只考虑OLED或更好屏幕,我们先来看一下通常OLED屏幕刷新率在60Hz的情况,用公式1秒/60Hz=16.67ms毫秒再除以2只眼睛来推算,每只眼的延时为8.3毫秒是该VR设备无法绕开的硬延时,若要达到较好VR体验,还需考虑“OLED屏幕延时2ms毫秒”+“反畸变和反色散算法延时”的3ms毫秒+“1K刷新率陀螺仪本身延时1m精度加数据上报延时1ms”的2ms毫秒,则VR产品的GPU性能速度必须在20ms-8.3ms-2ms-3ms-2ms也就是4.7ms毫秒内做完各种渲染回传至人眼;依据目前芯片GPU性能推算,当屏幕刷新率在75Hz或以上时,VR产品的体验效果则愈发流畅,故芯片GPU的能力以及配套的深度算法是决定VR产品体验的关键因素。

提高刷新率是提升VR体验的大势所趋,刷新率越高VR延时越小,屏的闪烁感以及延时也会得到改善,体验也越好;而采用低于60Hz刷新率屏幕甚至是TFT屏幕的VR产品在延时方面无法提升,体验极为糟糕且眩晕感强烈,被业内定义为缺陷级VR产品。故当前支持刷新率在75Hz~90Hz区间的VR设备为入门级标准指标;高于90Hz的VR设备为中阶VR产品。

不低于3亿的三角形输出率

通常VR业界将其划分三大类别:移动端头显、PC端头显和一体机头显。要获得更优质体验无论哪种形式的VR,对芯片图形图像处理器GPU性能的要求都非常高,GPU决定了是否能满足20ms毫秒以内延时及支持75Hz~90Hz屏幕刷新率这两大VR关键指标。

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GPU性能量化一般由业界标准的“三角形填充率”为依据,按照目前市场上主流入门级VR的GPU所采用的maliT760MP4性能推算,28nm纳米HPM制造工艺下运行频率600MHz,输出率每秒超过3亿个三角形、每秒2.6G像素填充率。故GPU性能每秒必须达到300M即3亿的三角形输出率才符合入门级别VR产品的要求,所有GPU三角形输出率低于13.9亿数值的芯片,无论CPU是四核还是八核的配置,都不符合入门级别VR产品行业标准,更无法支持主流中阶VR市场。

VR手机盒子的山寨风

对于VR手机盒子来说,屏幕越大对视场角的要求越高,而手机屏幕越小则不要求那么高的视场角,手机屏幕小时FOV大反而会破坏沉浸感,所以根据自己手机屏幕的大小作为参照选择虚拟现实眼镜会更合理。

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VR手机盒子不能一味追求视场角,应该把重点放在沉浸感上,多了解产品更详细的技术参数,是不是对各类手机进行过细致评估,能够体验小尺寸屏幕手机的沉浸感。一个好的产品,对这些细节一定会详加考虑,而不是一味追求某一方面的指标,主要还是各个指标的综合性能。比如有的产品视场角做得很大,但很容易看到手机边界,沉浸感不佳;而有的产品视场角稍小,完全丧失了沉浸感,而平衡利弊既做到具备沉浸感又不会超出边框,以及合理的颗粒感,这样才是一款值得选择的VR眼镜盒子。 除此之外,需要搭配合适的内容,才能有效提高沉浸感。

VR盒子的标准没有硬性要求,但是沉浸感的核心体验没有变。以标杆产品gear vr为例。我们就知道VR眼镜盒子何来真伪了。gear vr用的是外置sensor,原因是手机内置sensor采样率不够还各种漂移,但并不是每个VR盒子都配置,所以体验和价格成正比。gear vr只支持三星的手机,一个很重要的原因是,目前只有这几个型号的手机用的是OLED屏,因为技术原因,只有OLED屏才可以做到低延时,还有完全关断的黑帧,这对于VR模式消除运动模糊很重要。这东西只有三星有。由于安卓的图形机制问题必然会造成近50ms延时(这只是延时的一个组成部分),为了做到整体延时低于20ms,必须绕过安卓的图形机制,这一点,必须由手机厂商修改整个底层驱动,所以任何第三方app没戏。实际google的cardboard团队正在把这一点优化得好一些。

VR硬件的困局

现在国内市场上主要有三种类型的VR硬件,VR手机盒子、PC端VR头显,以及VR一体机。许多厂商照搬照抄Google Cardboard的开源方案做VR盒子。国内做PC端VR的厂商大都照搬Oculus的源代码,可代替性很强,并且都没有自己的核心算法。但大部分厂商并未掌握核心技术,只是靠山寨和模仿,结果导致大量低劣产品充斥着市场,极大地影响了用户购买VR的积极性。根本达不到VR硬件的技术标准,更谈不上沉浸式的体验,很多用户使用时甚至会产生强烈的恶心和眩晕感。简单来看,一副装有塑料双面凸透镜到盒子,加上手机,就能把智能手机变成一个VR观看器了。其实,它们充当的角色只是为用户提供了一个在3D空间观看2D电影的工具,根本不会带来沉浸感,是名副其实的“伪”VR。

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除VR手机盒子之外,还有一些厂商炒作VR概念,将其他品类产品生拉硬拽地与VR沾边。比如,一些播放器变成头戴式的就成了“VR”,其实只是立体媒体播放器,用户观看的还是传统的3D视屏或者全景视频,只不过设备配有较大的屏幕,实现了影院式的观影体验。这种伪产品以低价的优势,充斥着整个市场,在这种恶性竞争中,不但危害的行业,更危害了VR用户市场。

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