元宇宙「芯事」

当「核心」元件开始脱离手机,VR/AR 硬件才算真的有希望了。

「VR/AR 到底什么时候能起来?」在元宇宙受到热捧的当下,这个当年老生常谈的问题再次成为人们关注的热点。

5 年之前,正值上一波 VR 热潮兴起的时候,有人问 Epic Games 创始人 Tim Sweeney 同样的问题。那时 Epic Gmaes 主打产品还是其游戏引擎——虚幻引擎 Unreal Engine,当时团队还没有做出年入 10 亿美元的热门游戏堡垒之夜 Fortinite,Tim 虽然贵为游戏大佬,还没有叫板苹果要求降低「苹果税」的资本。

不过,由于在 VR 内容制作上,虚幻引擎是唯二的专业工具(另一个是 Unity),所以 Tim Sweeney 的判断还是非常有分量的。

对于开头的问题,Tim Sweeney 讲了一个故事:当苹果生产出第一代 iPhone 之后,传统手机厂商(可能是摩托罗拉)的工程师拆开了 iPhone 的后盖后大吃一惊——没见过这么排线和组装的,「怎么会有人这么造手机?」也难怪后来黑莓的老大给大家宽心:「我们不会有事儿。」

其实 Tim Sweeney 的意思是,要想生产出一件真正创新的产品,必须有配套的核心供应链,而调教供应链为自己专门生产核心元件是苹果的绝技之一,iPhone 后来的成功就是例证。

同理,VR/AR 要想真正成为革命性产品,必然有对应供应链为其专门生产核心元件,「元宇宙」才有可能更快到来。

作为最核心的元件,芯片的发展无疑对 VR/AR 产品的崛起有着决定性作用。「受惠」于手机产业的成熟,VR/AR 芯片现在已经出现了脱离手机,走向独立和定制化的趋势。

2014 年 Facebook 用 20 亿美元收购 Oculus VR 之前,后者刚把第二代开发者套件机型 Oculus Rift DK2 搞出来。iFixit 网站将机器拆解开来,赫然发现机器用的屏幕是一块三星 Galaxy Note 3 的屏幕——除了要盛赞 Oculus 当年确实有 DIY 精神外,也从侧面说明,早在 PC VR 时代,手机供应链对于 VR 硬件的重要性。

Oculus Rift DK2 直接用了三星 Galaxy Note 3 的屏幕|iFixit

由于 PC VR 时代的算力来自 PC,所以当时的 VR 头显的首要任务是搞定显示,也就是 OLED 屏幕。由于材质和显示原理不同,OLED 屏幕相比传统 LCD 屏幕具有延迟低,无拖影的优势,尤其是三星公司的 AMOLED 屏幕更是 VR 产品的首选。

A股收盘:深证区块链50指数下跌0.16%:金色财经消息,A股收盘,上证指数报3259.96点,收盘上涨0.21%,深证成指报12413.87点,收盘上涨1.2%,深证区块链50指数报2889.78点,收盘下跌0.16%。区块链板块收盘上涨0.48%,数字货币板块收盘上涨0.27%。[2022/8/1 2:51:19]

不过,鉴于当时手机市场竞争激烈,小米想拿到三星的屏幕甚至要跟韩国人喝「忠诚酒」,出货量以千计数的 Oculus 公司直接把三星手机屏幕塞进 VR 头显里,也是没办法的事。

经过了谷歌 Cardboard 纸盒眼镜和三星 Gear VR 为代表的「手机 VR」时代的「弯路」后,剪掉 PC VR 头显的「辫子」,具备计算、显示和定位、续航功能于一身的「一体机」才是未来,已经是业内共识。

2018 年 Oculus 和小米联手推出了 VR 一体机产品 Oculus Go(国内叫小米 VR 一体机),这款机器仅支持 3 自由度,也就是说更多支持「观影」体验,而非像 PC VR 时代的定位和「行走」体验。

这款机器使用的是高通两年前的旗舰芯片骁龙 821,Oculus 和小米没有使用当年最新的骁龙 845 估计有三个原因,一是 Go 是两年前开始研发的,821 是当时的旗舰芯片;二是 Go 的定位三自由度的观影机,821 芯片完全满足需求;三,从成本角度思考,Oculus Go 定价 1499 元人民币,显然用新旧款芯片更方便控制预算。

高通在 2018 年推出的 XR1 芯片及平台|高通

值得一提的是,同样是在 2018 年,在骁龙 845 之外,高通公司还发布了 XR 1(Extended Reality)芯片及平台,这家移动芯片领域的巨头已经看到了 VR/AR 的未来,并开始有所行动。不过,虽然 XR 1 芯片支持从 3 自由度到 6 自由度的 VR 设备,但主要还是针对类似于 Oculus Go 这样的 3 自由度观影机。

因为从芯片能力来看,高通 XR 1 与骁龙 600(也有说是 760)接近。高通官方说法是,XR1 可以提供「高品质」(High Quality)VR 体验,而同期的旗舰骁龙 845 却可以提供 6 自由度体验需要的空间定位以及手柄识别等高端功能(Premium Quality)。

大卖的 Oculus Quest 2 一体机采用的是高通 XR2 芯片|高通

这大概是为什么 Oculus 在 2019 年推出支持 6 自由度的一体机 Oculus Quest 时,芯片使用的是高通的骁龙 835,而不是 XR1。

不过,2020 年,随着搭载 XR2 芯片的 Oculus Quest 2 的全球大卖,显示出高通开始真正向 VR 方面发力。这款据说修改自骁龙 865 芯片的 XR 2 芯片,不仅支持 8K 360 度视频,且支持 7 路并发摄像头,实现精确的运动和手势追踪。同时,5G 和 AI 的加入,则在网速和效率上有所提升。

Quest 2 的优质表现,证明了高通 XR2 芯片弃低端走高端路线的成功。

相对于路线相对清晰、发展早一步的 VR 来说,当高通开始「修剪」手机端的骁龙,创造 XR 芯片时,AR 硬件公司却因为使用场景不同,在芯片选择上各显神通。

在高端市场,两个先行者 Magic Leap 和 微软高举高打,一开始就瞄着「终局」去。不过,由于两家公司对于 AR(或者 MR)的定义甚高,加上 AR 本身在渲染、空间定位和虚实结合上要比 VR 要求更高,以至于在当时很难找到合适的芯片,至少高通的骁龙或者 XR 无法满足 AR 眼镜的要求。

因此,Magic Leap One 采用的是分体设计,其计算单元 Light Pack 上采用的是英伟达 Tegra X2 多核处理器,事后证明这可能并不是一个特别理想的设计。

当年 Magic Leap One 在计算单元中使用了英伟达的芯片,发热「感人」|Magic Leap

使用过 Magic Leap One头显的人应该知道,使用过一段时间后,Light Pack 的发热和功耗都十分感人。但是分体设计这一形式,则为其后的 AR 眼镜开了先河。

微软 HoloLens 走的是坚定的一体机形式,据说第一代 HoloLens 头显采用的是老伙伴英特尔的芯片,根据 Cherry Trail Atom 架构修改而成,后者被用于平板电脑等智能设备中。在英特尔的 CPU 和 GPU 之外,其中特别的是微软团队自研的全息处理器 HPU(holographic processing unit),这款定制的 ASIC 芯片主要用于处理 3D 图像和手势等数据。

微软第二代 HoloLens 则使用了高通骁龙 850 作为主处理器,同时搭配了升级版的 HPU 2.0 来实现更加全面的手部动作追踪和更好的视觉表现。

微软 HoloLens2 中使用了高通骁龙 850 芯片|微软

不过,从 Magic Leap One 到 HoloLens 两代产品,由于成本高昂,主打 B 端市场,与 C 端市场无缘。

另一方面,在一些特定的工业和商业领域,AR 眼镜可能因为更加垂直的使用场景,而采用更精专的芯片来实现特定功能,并保持产品的轻便和续航能力。

亮亮视野硬件研发负责人梁祥龙告诉极客公园,公司此前产品的重要场景之一是在眼镜端实现人脸快速识别,所以对 AI 图像处理要求更高,团队使用的是英特尔 Movidius VPU 平台的 Myriad 系列处理器,其特长是深度神经网络和计算机视觉应用。相对于同级别骁龙等平台,Myriad 平台无论是 AI 性能还是功耗上都更理想,可以在分体设计下,保持眼镜重量在 30-40 克,能够长时间佩戴。

当然,使用相对小众的技术平台也有相应代价,相比于高通平台,Myriad 很多底层程序要自己写,费时费力,对创业公司是个很大挑战。好处是,如果能克服这个困难,反而会形成一段时期内的产品护城河。

XR2 的成功,让高通看到了「元宇宙」的潜力。业内人士透露,其实直到 XR2 之后,高通才有专门团队设计真正开始设计专门针对 VR 和 AR 设备的芯片,而不是用现成的骁龙芯片进行「魔改」。

梁祥龙认为,为了满足未来 VR/AR 设备的要求,其核心芯片发展趋势是高制程、低功耗、高集成:由于 VR/AR 眼镜必然越来越轻薄,在电池技术发展没有突破的情况下,芯片功耗需要降下来;像 VR/AR 都要用到的空间定位、手势识别等通用功能将固化到芯片,进一步降低功耗,减小开发难度。

事实上,高通在明年推出的 XR 系列芯片产品,极有可能将具备上述特点。梁祥龙透露亮亮视野目前正在尝试将技术平台移至高通,并规划明年推出在影音效果上更进一步的新品。

另一方面,像苹果、Facebook、Magic Leap 等行业巨头有可能继续自研和定制的方向。据外媒报道,苹果在 2020 年已经完成 VR/AR 芯片的设计,并委托台积电进行 5nm 先进制程生产芯片。该 SoC 由三颗芯片构成,功能是无线数据传输功能优化、压缩及解压缩影片,提高电池效率。

从今年年初开始刮起的「元宇宙」风口至今未灭,虽然现在仍难预测「头号玩家」的时代什么时候能真正到来,但是从高通到苹果,都已经在芯片这个核心领域倾注心力,至少我们可以确定,接下来 VR/AR 产品将迎来一个加速发展的时期。

*图片来源:Oculus、微软、iFixit 

撰文 | 靖宇

编辑 | 靖宇

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