Περιεχόμενο

• Περιορισμένος προϋπολογισμός ισχύος
• Εύρος ζώνης και υψηλά ψηφίσματα
• Πίνακες με χαμηλή λανθάνουσα κατάσταση και οθόνη
• Ήχος και αισθητήρες
• Προγραμματιστές και λογισμικό
• Τύλιξε

Καταλήγουμε τελικά βαθιά στην επανάσταση, όπως κάποιοι μπορεί να το θέσουν, με υλικά και προϊόντα λογισμικού άφθονα στην αγορά και πόρους που εισχωρούν για να ωθήσουν τις καινοτομίες. Ωστόσο, έχουμε περάσει περισσότερο από ένα χρόνο από την έναρξη των σημαντικών προϊόντων σε αυτόν τον χώρο και εξακολουθούμε να περιμένουμε αυτήν την εφαρμογή δολοφονίας για να καταστήσουμε την εικονική πραγματικότητα μια κύρια επιτυχία. Ενώ περιμένουμε, οι νέες εξελίξεις συνεχίζουν να καθιστούν την εικονική πραγματικότητα μια πιο βιώσιμη εμπορική επιλογή, αλλά εξακολουθούν να υπάρχουν ορισμένα τεχνικά εμπόδια για να ξεπεραστούν, ιδιαίτερα στον κινητό χώρο VR.

Περιορισμένος προϋπολογισμός ισχύος

Η πιο προφανής και καλά συζητημένη πρόκληση που αντιμετωπίζουν οι κινητές εφαρμογές εικονικής πραγματικότητας είναι ο πολύ πιο περιορισμένος προϋπολογισμός ισχύος και θερμικοί περιορισμοί σε σύγκριση με το ισοδύναμο επιτραπέζιου υπολογιστή. Η εκτέλεση εντατικών εφαρμογών γραφικών από μια μπαταρία σημαίνει ότι απαιτούνται λιγότερα εξαρτήματα ισχύος και αποδοτική χρήση ενέργειας για τη διατήρηση της διάρκειας ζωής της μπαταρίας. Επιπλέον, η εγγύτητα του υλικού επεξεργασίας προς τον χρήστη σημαίνει ότι ο θερμικός προϋπολογισμός δεν μπορεί να ωθηθεί ούτε υψηλότερος. Για λόγους σύγκρισης, το κινητό λειτουργεί τυπικά σε ένα όριο κάτω από 4 watt, ενώ ένα VR GPU επιφάνειας εργασίας μπορεί να καταναλώσει εύκολα 150 watts ή περισσότερο.

Είναι ευρέως αποδεκτό ότι το VR του κινητού δεν πρόκειται να ταιριάζει με το υλικό της επιφάνειας εργασίας για την ακατέργαστη ενέργεια, αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι οι καταναλωτές δεν απαιτούν βυθιζόμενες εμπειρίες 3D με τραγανή ανάλυση και υψηλά ποσοστά καρέ.

Είναι ευρέως αποδεκτό ότι το VR του κινητού δεν πρόκειται να ταιριάζει με το υλικό της επιφάνειας εργασίας για την ακατέργαστη ενέργεια, αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι οι καταναλωτές δεν πρόκειται να απαιτήσουν εντυπωσιακές 3D εμπειρίες με καθαρή ανάλυση και με υψηλά ποσοστά καρέ, παρά την περιορισμένη ισχύ προϋπολογισμός. Μεταξύ της προβολής του 3D βίντεο, της εξερεύνησης θέσεων αναπαραγωγής 360 μοιρών, ακόμη και των τυχερών παιχνιδιών, υπάρχουν ακόμη πολλές περιπτώσεις χρήσης που ταιριάζουν στο κινητό VR.

Κοιτάζοντας πίσω στο τυπικό κινητό σας SoC, αυτό δημιουργεί πρόσθετα προβλήματα που είναι λιγότερο συχνά εκτιμώνται. Παρόλο που τα κινητά SoCs μπορούν να συσκευάσουν σε μια αξιοπρεπή διάταξη οκταπύρηνης CPU και κάποια αξιοσημείωτη ισχύ GPU, δεν είναι δυνατό να τρέξουν αυτές τις μάρκες σε πλήρη κλίση, εξαιτίας τόσο της κατανάλωσης ενέργειας όσο και των θερμικών περιορισμών που αναφέρθηκαν προηγουμένως. Στην πραγματικότητα, η CPU σε μια κινητή VR περίπτωση θέλει να τρέξει για όσο το δυνατόν λιγότερο χρόνο, απελευθερώνοντας τη GPU να καταναλώσει το μεγαλύτερο μέρος του περιορισμένου προϋπολογισμού ισχύος. Όχι μόνο περιορίζει τους διαθέσιμους πόρους για τη λογική των παιχνιδιών, τους υπολογισμούς της φυσικής και ακόμη και τις κινητές διεργασίες στο παρασκήνιο, αλλά επίσης επιβαρύνει τα βασικά καθήκοντα VR, όπως κλήσεις κλήσης για στερεοσκοπική απόδοση.

Ο κλάδος επεξεργάζεται ήδη λύσεις γι 'αυτό, οι οποίες δεν ισχύουν μόνο για κινητά. Η απόδοση του Multiview υποστηρίζεται από το OpenGL 3.0 και το ES 3.0 και αναπτύχθηκε από τους συνεργάτες της Oculus, Qualcomm, Nvidia, Google, Epic, ARM και Sony. Το Multiview επιτρέπει τη στερεοσκοπική απόδοση με μία μόνο κλήση κλήσης, αντί για μία για κάθε σημείο προβολής, μειώνοντας τις απαιτήσεις της CPU και επίσης συρρικνώνοντας την εργασία κορυφών της GPU. Αυτή η τεχνολογία μπορεί να βελτιώσει την απόδοση κατά 40 έως 50 τοις εκατό. Στον κινητό χώρο, το Multiview υποστηρίζεται ήδη από μια σειρά συσκευών ARM Mali και Qualcomm Adreno.

Μια άλλη καινοτομία που αναμένεται να εμφανιστεί στα επερχόμενα κινητά προϊόντα VR είναι η φωνητική απόδοση. Χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με την τεχνολογία εντοπισμού ματιού, η φωνητική απόδοση φωτίζει το φορτίο σε μια GPU, καθιστώντας το ακριβές εστιακό σημείο του χρήστη σε πλήρη ανάλυση και μειώνοντας την ανάλυση των αντικειμένων στην περιφερειακή όραση. Το σύστημα συμπληρώνει όμορφα το σύστημα ανθρώπινης όρασης και μπορεί να μειώσει σημαντικά το φορτίο της GPU, εξοικονομώντας έτσι ενέργεια ή / και απελευθερώνοντας περισσότερη ισχύ για άλλες εργασίες CPU ή GPU.

Εύρος ζώνης και υψηλά ψηφίσματα

Ενώ η ισχύς επεξεργασίας περιορίζεται στις καταστάσεις VR κινητής τηλεφωνίας, η πλατφόρμα εξακολουθεί να τηρεί τις ίδιες απαιτήσεις με άλλες πλατφόρμες εικονικής πραγματικότητας, συμπεριλαμβανομένων των απαιτήσεων χαμηλής λανθάνοντος χρόνου, πάνελ οθόνης υψηλής ανάλυσης. Ακόμα και όσοι έχουν προβάλλει VR εμφανίζει ότι μπορεί να υπερηφανεύεται για μια ανάλυση QHD (2560 x 1440) ή ανάλυση 1080 × 1200 ακουστικών Rift ανά μάτι θα είναι πιθανώς λίγο υποκλυμένη από τη σαφήνεια της εικόνας. Η αλλοίωση είναι ιδιαίτερα προβληματική δεδομένου ότι τα μάτια μας είναι τόσο κοντά στην οθόνη, με τις άκρες να εμφανίζονται ιδιαίτερα τραχιά ή κοκκινωμένες κατά τη διάρκεια της κίνησης.

Ενώ η ισχύς επεξεργασίας περιορίζεται στις καταστάσεις VR κινητής τηλεφωνίας, η πλατφόρμα εξακολουθεί να τηρεί τις ίδιες απαιτήσεις με άλλες πλατφόρμες εικονικής πραγματικότητας, συμπεριλαμβανομένων των απαιτήσεων χαμηλής λανθάνοντος χρόνου, πάνελ οθόνης υψηλής ανάλυσης.

Η λύση βίαιης δύναμης είναι να αυξήσει την ανάλυση της οθόνης, με το 4Κ να είναι η επόμενη λογική εξέλιξη. Ωστόσο, οι συσκευές πρέπει να διατηρούν υψηλό ρυθμό ανανέωσης ανεξάρτητα από την ανάλυση, ενώ με τα 60Hz θεωρείται πολύ προτιμότερο το ελάχιστο, αλλά το 90 ή ακόμα και το 120Hz. Αυτό θέτει μεγάλο βάρος στη μνήμη του συστήματος, με οπουδήποτε από δύο έως οκτώ φορές περισσότερο από τις σημερινές συσκευές. Το εύρος ζώνης μνήμης είναι ήδη πιο περιορισμένο στο κινητό VR από ό, τι στα επιτραπέζια προϊόντα, τα οποία χρησιμοποιούν ταχύτερη μνήμη γραφικών και όχι μια κοινόχρηστη πισίνα.

Πιθανές λύσεις για την εξοικονόμηση στο εύρος ζώνης γραφικών περιλαμβάνουν τη χρήση τεχνολογιών συμπίεσης, όπως το πρότυπο ASTM (Adaptive Scalable Texture Compression) της ARM ή το πρότυπο συμπίεσης Texture Compression, που είναι και οι δύο επίσημες επεκτάσεις OpenGL και OpenGL ES. Το ASTC υποστηρίζεται επίσης από τις τελευταίες μονάδες GPU του Mali, τις τεχνολογίες Kepler και Maxwell Tegra SoCs της Nvidia και τις τελευταίες ολοκληρωμένες μονάδες GPU της Intel και μπορεί να εξοικονομήσει περισσότερο από 50% εύρος ζώνης σε μερικά σενάρια σε σχέση με τη χρήση ασυμπίεστων υφών.

Η χρήση συμπίεσης υφής μπορεί να μειώσει σημαντικά το εύρος ζώνης, την καθυστέρηση και τη μνήμη που απαιτούνται από τις εφαρμογές 3D. Πηγή - ARM.

Μπορούν επίσης να εφαρμοστούν και άλλες τεχνικές.Η χρήση της μεθόδου μπορεί να δημιουργήσει πιο λεπτομερή γεωμετρία από απλούστερα αντικείμενα, αν και απαιτεί κάποιους άλλους σημαντικούς πόρους GPU. Οι αναβαλλόμενες αναπαραγωγές και η εμπλοκή Pixel Kill μπορούν να αποτρέψουν την εμφάνιση κλειστών εικονοστοιχείων, ενώ οι αρχιτεκτονικές Binning / Tiling μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να χωρίσουν την εικόνα σε μικρότερα πλέγματα ή κεραμίδια, τα οποία εκάστοτε χωρίζονται χωριστά, τα οποία μπορούν να εξοικονομηθούν με εύρος ζώνης.

Εναλλακτικά, ή κατά προτίμηση επιπλέον, οι προγραμματιστές μπορούν να κάνουν θυσίες στην ποιότητα της εικόνας προκειμένου να μειώσουν την τάση στο εύρος ζώνης του συστήματος. Η πυκνότητα γεωμετρίας μπορεί να θυσιάζεται ή να επιδεινώνεται η επιθετική σφαγή για να μειωθεί το φορτίο και η ανάλυση δεδομένων κορυφής μπορεί να μειωθεί σε 16-bit, από την παραδοσιακά χρησιμοποιούμενη ακρίβεια 32 bit. Πολλές από αυτές τις τεχνικές χρησιμοποιούνται ήδη σε διάφορα κινητά πακέτα και μαζί μπορούν να βοηθήσουν στη μείωση της έντασης του εύρους ζώνης.

Η μνήμη δεν είναι μόνο ένας σημαντικός περιορισμός στον κινητό χώρο VR, αλλά είναι επίσης ένας αρκετά μεγάλος καταναλωτής ισχύος, συχνά ίσος με την κατανάλωση της CPU ή της GPU. Καταβάλλοντας οικονομίες στο εύρος ζώνης μνήμης και στη χρήση, οι φορητές λύσεις εικονικής πραγματικότητας θα πρέπει να βλέπουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.

Πίνακες με χαμηλή λανθάνουσα κατάσταση και οθόνη

Μιλώντας για προβλήματα λανθάνουσας κατάστασης, μέχρι στιγμής έχουμε δει μόνο τα ακουστικά VR με αθλητικά πάνελ οθόνης OLED και αυτό οφείλεται κυρίως σε γρήγορους χρόνους μεταγωγής εικονοστοιχείων κάτω από ένα χιλιοστό του δευτερολέπτου. Ιστορικά, η LCD έχει συσχετιστεί με ζητήματα φαντασμάτων για πολύ γρήγορους ρυθμούς ανανέωσης, καθιστώντας τους μάλλον ακατάλληλους για VR. Ωστόσο, τα πάνελ LCD υψηλής ανάλυσης είναι ακόμα φθηνότερα από ό, τι τα ισοδύναμα OLED, οπότε η μετάβαση σε αυτή την τεχνολογία θα μπορούσε να βοηθήσει στην μείωση της τιμής των ακουστικών VR σε πιο προσιτά επίπεδα.

Η κίνηση προς την καθυστέρηση του φωτονίου πρέπει να είναι μικρότερη από 20ms. Αυτό περιλαμβάνει την εγγραφή και την επεξεργασία κινήσεων, την επεξεργασία γραφικών και ήχου και την ενημέρωση της οθόνης.

Οι απεικονίσεις είναι ένα ιδιαίτερα σημαντικό κομμάτι της συνολικής καθυστέρησης ενός συστήματος εικονικής πραγματικότητας, που συχνά κάνει τη διαφορά ανάμεσα σε μια περιττή και μια δευτερεύουσα εμπειρία. Σε ένα ιδανικό σύστημα, η καθυστέρηση μετάδοσης προς φωτόνιο - ο χρόνος που απαιτείται για τη μετακίνηση του κεφαλιού σας με την οθόνη που ανταποκρίνεται - πρέπει να είναι μικρότερη από 20 χιλιοστά του δευτερολέπτου. Σαφώς μια οθόνη 50ms δεν είναι καλή εδώ. Ιδανικά πάνελ πρέπει να είναι υπο-5ms για να φιλοξενήσει αισθητήρα και latency επεξεργασίας επίσης.

Επί του παρόντος, υπάρχει ένα συμβιβασμό απόδοσης κόστους που ευνοεί την OLED, αλλά αυτό σύντομα θα μπορούσε να αλλάξει. Οι πίνακες LCD με υποστήριξη για υψηλότερους ρυθμούς ανανέωσης και χαμηλοί χρόνοι απόκρισης από άσπρο σε λευκό, οι οποίοι χρησιμοποιούν τεχνικές αιχμής, όπως αναβοσβήνουν τα πίσω φώτα, θα μπορούσαν να ταιριάζουν καλά στον λογαριασμό. Η Ιαπωνία Display εμφάνισε μια τέτοια ομάδα πέρυσι και ενδέχεται να δούμε άλλους κατασκευαστές να ανακοινώνουν παρόμοιες τεχνολογίες.

Ήχος και αισθητήρες

Ενώ πολλά από τα κοινά θέματα εικονικής πραγματικότητας περιστρέφονται γύρω από την ποιότητα της εικόνας, το εμβληματικό VR απαιτεί επίσης υψηλής ευκρίνειας, χωρικά ακριβείς αισθητήρες 3D ήχου και χαμηλής καθυστέρησης. Στον τομέα των κινητών, όλα αυτά πρέπει να γίνουν μέσα στον ίδιο περιορισμένο προϋπολογισμό ισχύος που επηρεάζει τη CPU, τη GPU και τη μνήμη, γεγονός που δημιουργεί νέες προκλήσεις.

Έχουμε ήδη αγγίξει τα προβλήματα λανθάνοντος αισθητήρα στο παρελθόν, κατά τα οποία μια κίνηση πρέπει να καταχωρηθεί και να υποβληθεί σε επεξεργασία ως τμήμα του ορίου λανθάνοντος χρόνου κίνησης προς φωτόν. Όταν θεωρούμε ότι τα ακουστικά VR χρησιμοποιούν 6 μοίρες περιστροφής κίνησης και περιστροφής σε κάθε έναν από τους άξονες Χ, Υ και Ζ - καθώς και νέες τεχνολογίες, όπως η παρακολούθηση των ματιών, υπάρχει ένα σημαντικό αριθμό σταθερών δεδομένων που συλλέγονται και επεξεργάζονται, όλα με ελάχιστη αφάνεια.

Οι λύσεις για να διατηρήσουμε αυτή τη λανθάνουσα κατάσταση όσο το δυνατόν χαμηλότερες απαιτούν μια προσέγγιση από άκρο σε άκρο, όπου το υλικό και το λογισμικό μπορούν να εκτελέσουν παράλληλα αυτά τα καθήκοντα. Ευτυχώς για κινητές συσκευές, η χρήση εξειδικευμένων επεξεργαστών αισθητήρων χαμηλής ισχύος και η τεχνολογία που χρησιμοποιείται πάντα είναι πολύ συνηθισμένη και αυτές λειτουργούν με σχετικά χαμηλή ισχύ.

Για τον ήχο, η τρισδιάστατη θέση είναι μια τεχνική που χρησιμοποιείται μακρά για τυχερά παιχνίδια και τέτοια, αλλά η χρήση μιας μεταφορικής συνάρτησης (HRTF) και της επεξεργασίας αντίστροφης ανάλωσης που απαιτούνται για την ρεαλιστική τοποθέτηση της πηγής, είναι αρκετά εντατικές εργασίες επεξεργαστή. Αν και αυτά μπορούν να εκτελεστούν στη CPU, ένας εξειδικευμένος επεξεργαστής ψηφιακών σημάτων (DSD) μπορεί να εκτελέσει αυτούς τους τύπους διαδικασιών πολύ πιο αποτελεσματικά, τόσο από την άποψη του χρόνου επεξεργασίας όσο και από την ισχύ.

Συνδυάζοντας αυτά τα χαρακτηριστικά με τις απαιτήσεις γραφικών και απεικόνισης που έχουμε ήδη αναφέρει, είναι σαφές ότι η χρήση πολλαπλών εξειδικευμένων επεξεργαστών είναι ο πιο αποτελεσματικός τρόπος για να ικανοποιηθούν αυτές οι ανάγκες. Έχουμε δει την Qualcomm να κάνει πολλές από τις ετερογενείς δυνατότητες υπολογιστών της ναυαρχίδας της και τις πιο πρόσφατες κινητές πλατφόρμες Snapdragon μεσαίου επιπέδου, οι οποίες συνδυάζουν μια ποικιλία μονάδων επεξεργασίας σε ένα ενιαίο πακέτο με δυνατότητες που προσφέρονται για την ικανοποίηση πολλών από αυτές τις ανάγκες κινητής VR. Πιθανότατα θα δούμε τον τύπο των πακέτων σε μια σειρά από κινητά προϊόντα VR, συμπεριλαμβανομένου του αυτόνομου φορητού υλικού.

Προγραμματιστές και λογισμικό

Τέλος, καμία από αυτές τις εξελίξεις υλικού δεν είναι πολύ καλή χωρίς σουίτες λογισμικού, μηχανές παιχνιδιών και SDK για την υποστήριξη προγραμματιστών. Μετά από όλα, δεν μπορούμε να έχουμε κάθε προγραμματιστή να ανακαλύψει τον τροχό για κάθε εφαρμογή. Η διατήρηση του κόστους ανάπτυξης χαμηλών και των ταχύτερων δυνατοτήτων όσο το δυνατόν ταχύτερα είναι το κλειδί εάν πρόκειται να δούμε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών.

Συγκεκριμένα, οι SDK είναι απαραίτητες για την υλοποίηση των βασικών εργασιών επεξεργασίας VR, όπως το Asynchronous Timewarp, η διόρθωση της παραμόρφωσης του φακού και η στερεοσκοπική απόδοση. Για να μην αναφέρουμε την εξουσία, τη θερμική και τη διαχείριση της επεξεργασίας σε ετερογενείς ρυθμίσεις υλικού.

Ευτυχώς, όλοι οι μεγάλοι κατασκευαστές πλατφορμών υλικού προσφέρουν SDK στους προγραμματιστές, παρόλο που η αγορά είναι μάλλον κατακερματισμένη, με αποτέλεσμα την έλλειψη υποστήριξης μεταξύ πλατφορμών. Για παράδειγμα, η Google διαθέτει το VR SDK για Android και ένα ειδικό SDK για τον δημοφιλέστερο κινητήρα Unity, ενώ το Oculus διαθέτει το κινητό του SDK που έχει σχεδιαστεί σε συνεργασία με τη Samsung για το Gear VR. Σημαντικά, ο όμιλος Khronos παρουσίασε πρόσφατα την πρωτοβουλία του OpenXR, η οποία αποσκοπεί στην παροχή ενός API για να καλύψει όλες τις μεγάλες πλατφόρμες τόσο σε επίπεδο συσκευών όσο και σε επίπεδο εφαρμογών, προκειμένου να διευκολυνθεί η ευκολότερη ανάπτυξη πλατφορμών. Το OpenXR θα μπορούσε να δει υποστήριξη στην πρώτη συσκευή εικονικής πραγματικότητας κάποτε πριν από το 2018.

Τύλιξε

Παρά ορισμένα ζητήματα, η τεχνολογία βρίσκεται σε εξέλιξη, και σε κάποιο βαθμό ήδη εδώ, που καθιστά την κινητή εικονική πραγματικότητα λειτουργική για πολλές εφαρμογές. Το Mobile VR έχει επίσης πολλά οφέλη που απλά δεν ισχύουν για τα ισοδύναμα γραφείου, τα οποία θα συνεχίσουν να το κάνουν μια πλατφόρμα αξίζει να επενδύσει και να προκαλέσει ίντριγκα. Ο φορητός παράγοντας καθιστά το κινητό VR μια συναρπαστική πλατφόρμα για εμπειρίες πολυμέσων και ακόμη και ελαφριά παιχνίδια, χωρίς την ανάγκη για καλώδια που συνδέονται με έναν πιο ισχυρό υπολογιστή.

Επιπλέον, ο αριθμός των κινητών συσκευών στην αγορά που είναι ολοένα και πιο εξοπλισμένοι με δυνατότητες εικονικής πραγματικότητας καθιστά την πλατφόρμα επιλογής για την επίτευξη του μεγαλύτερου κοινού στόχου. Αν η εικονική πραγματικότητα πρόκειται να γίνει μια mainstream πλατφόρμα χρειάζονται χρήστες, και το κινητό είναι η μεγαλύτερη βάση χρηστών γύρω για να πατήσετε.