虛擬現(xiàn)實大熱，芯片廠商如何應(yīng)變？ - 全文

　　自從2012年Oculus Rift在Kickstarter上一鳴驚人以后，很多困于物聯(lián)網(wǎng)“泥潭”中的廠商便將關(guān)注點轉(zhuǎn)向了這個類型并不算新的虛擬現(xiàn)實（VR）產(chǎn)品。而在兩年后，當Facebook宣布以20億美元收購這個連產(chǎn)品都沒見著的公司的時候，整個業(yè)界為之沸騰，從半導(dǎo)體上游，到中游方案商，再到下游的制造商都蜂擁而至，虛擬現(xiàn)實市場一觸即發(fā)。眾多廠商圍繞虛擬現(xiàn)實的設(shè)備、內(nèi)容、分發(fā)平臺展開了新一輪的角逐。

　　包括谷歌、索尼、三星、HTC、樂視和華為等一大批廠商正在將觸角伸向虛擬現(xiàn)實，下一個產(chǎn)業(yè)市場也正在冉冉升起。根據(jù)集邦公司（TrendForce）發(fā)布的報告，預(yù)計2020年虛擬現(xiàn)實市場消費規(guī)模將達到700億美元。而根據(jù)艾媒咨詢的《2015年中國虛擬現(xiàn)實行業(yè)研究報告》現(xiàn)實，僅中國的虛擬現(xiàn)實市場，預(yù)計2016年將產(chǎn)值將達到56.6億元，到2020年市場規(guī)模預(yù)計將超過550億元。面對這個大蛋糕，高通、瑞芯微和全志等廠商畜勢待發(fā)。

中國虛擬現(xiàn)實市場規(guī)模及預(yù)測

　　中國虛擬現(xiàn)實市場規(guī)模及預(yù)測

　　對虛擬現(xiàn)實市場有過了解的人應(yīng)該知道，虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品從形態(tài)上可以分為三類，分別是頭戴式虛擬現(xiàn)實顯示器（需要和PC連接）、智能眼鏡虛擬現(xiàn)實設(shè)備（需插入手機使用）和一體機（可獨立使用）。無論是哪種形態(tài)，由于虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品特性，對于屏幕分辨率、刷新率、延遲率和 計算能力、圖形處理能力等都有很高的需求，我們來看一下這些芯片廠商為了解決這些問題都出了哪些奇招。

　　　中國虛擬現(xiàn)實市場規(guī)模及預(yù)測

虛擬現(xiàn)實設(shè)備的三種形態(tài)

　　高通：驍龍芯片助力虛擬現(xiàn)實

　　作為全球知名的移動處理器方案提供商，高通（Qualcomm）在移動芯片領(lǐng)域有很深的積累。過去幾年，在手機、物聯(lián)網(wǎng)和無人機領(lǐng)域，高通也提供了性能強悍的解決方案，在即將到來的虛擬現(xiàn)實大潮，高通也早有布局。

　　高通表示，他們從幾年前就開始就為虛擬現(xiàn)實好了相關(guān)準備，希望在如今能夠抓住這一機遇。

　　在他們看來，消費者將來肯定不希望因為受到線纜連接的限制而從虛擬現(xiàn)實世界的體驗里分心。因此未來的虛擬現(xiàn)實設(shè)備必然是移動的、低功耗的、無線的。

　　高通在這些方面本身都有著卓越的技術(shù)，而他們?yōu)榱藵M足虛擬現(xiàn)實的需求，他們做了多方面的提升。

　　如在最新的驍龍820處理器上，高通內(nèi)嵌了低功耗異構(gòu)計算處理（low power heterogeneous computing processing），包括軟件開發(fā)包（SDK）在內(nèi)的軟件工具，還有SDK所包含的一些工具如Symphony System Power Manager，可以提供異構(gòu)調(diào)度，使CPU、GPU和DSP性能得到優(yōu)化，實現(xiàn)最佳的性能管理。再加上高通一直以來在軟硬件方面的投入，在虛擬現(xiàn)實方面，高通也能夠很好的服務(wù)客戶，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：

　　第一，支持更寬的色域，包括4K OLED顯示器，高效的10位4k 60Hz HEVC（視頻編解碼）視頻壓縮，并擁有非常出色的功耗表現(xiàn)。當一個終端非常接近人眼時，顯示像素的數(shù)量非常重要，用戶會非常在意終端對高質(zhì)量、高色域顯示的支持，以及出色的視頻壓縮性能。

　　第二，出色的3D圖形能力。目前，高通能夠提供的能力已經(jīng)超過了目前最先進的安卓智能手機游戲的需求，支持最新Vulkan軟件的GPU能出色地支持復(fù)雜VR功能，并滿足所需的低功耗要求。

　　第三，整合傳感器內(nèi)核技術(shù)，包括將慣性傳感器、攝像頭追蹤傳感器與支持重要VR功能的多種軟件算法整合。例如驍龍820中視覺慣性測距（Visual Inertial Odometry）、Hexagon DSP與全新Hexagon Vector Extensions（HVX）的整合，可以實現(xiàn)更快、更準確地追蹤頭部運動/變化，這對VR體驗來說非常重要。

　　除此之外，Qualcomm還推出了驍龍VR軟件開發(fā)包（SDK），可以顯著改善VR的鏡頭校正、立體渲染校正、異步時間扭曲等功能，減少VR延遲（Motion-To-Photon Latency，移動到顯示的快速處理延遲。

　　這里提到的Motion-To-Photon是一個全新的衡量VR設(shè)備性能（或評估其延遲時間）的矩陣，是指當用戶在戴著VR設(shè)備時，如果用戶的頭部或身體有任何的運動/改變，設(shè)備能夠更新畫面所需的時間。從運動變化到VR設(shè)備顯示之間所需時間延遲越短，用戶體驗就越好。我們正不斷努力來最小化這個時間，希望降低延遲、為用戶帶來更好的體驗。

　　總體來說，隨著驍龍820處理器的推出，高通能為今年一些全新的VR設(shè)備就能提供比較好的體驗。未來，隨著移動技術(shù)的發(fā)展，在減少延遲，同時降低功耗和提供更好的軟件支持方面也會有提升空間。

　　高通認為，虛擬現(xiàn)實設(shè)備是一種“始終開啟”應(yīng)用，因此其中包含的很多不同子系統(tǒng)中的慣性傳感器，追蹤攝像頭與顯示和音頻系統(tǒng)等等，都需要同時處在工作狀態(tài)的。加上虛擬現(xiàn)實設(shè)備需要直接接觸用戶皮膚，所以對設(shè)備的功耗和散熱限制方面會影響到用戶體驗，如何能夠打造更先進的應(yīng)用，同時又能夠保持更長的電池續(xù)航時間，是業(yè)界都需要繼續(xù)長期關(guān)注的領(lǐng)域。

　　另一方面，虛擬現(xiàn)實的相關(guān)軟件、中間件和開發(fā)工具都需要得到進一步改善，從而更好地幫助虛擬現(xiàn)實內(nèi)容開發(fā)人員針對不同的虛擬現(xiàn)實設(shè)備開發(fā)不同應(yīng)用，同時也能在更短的時間內(nèi)開發(fā)出一些創(chuàng)新的虛擬現(xiàn)實應(yīng)用。

　　瑞芯微：延遲低于20ms的方案，虛擬現(xiàn)實首選

　　其實在虛擬現(xiàn)實方案方面，瑞芯微投入的比較早，也獲得了不錯的成績。其RK3288成為很多廠商虛擬現(xiàn)實設(shè)備方案的首選。為了進一步提升消費者的使用體驗，推動虛擬現(xiàn)實行業(yè)的進步，瑞芯微在上個月的香港春季電子展上，帶來了其旗艦級處理器新品RK3399。這款瑞芯微目前最強的芯片具有高性能、高擴展和全能型等特點，是虛擬現(xiàn)實解決方案的首選。

　　據(jù)瑞芯微介紹，RK3399采用了雙Cortex-A72大核+四Cortex-A53小核的big.LITTLE大小核架構(gòu)，并對整數(shù)、浮點、內(nèi)存等做了大幅優(yōu)化，產(chǎn)品在在整體性能和功耗等方面也有了革命性的提升。而GPU采用四核ARM新一代高端圖像處理器Mali-T860，集成更多帶寬壓縮技術(shù)：如智能迭加、ASTC、本地像素存儲等，還支持更多的圖形和計算接口，總體性能比上一代提升45%。

　　另外，RK3399集成了雙USB3.0 Type-C接口，支持Type-C的Display Port音視頻輸出，支持LPDDR4內(nèi)存，支持雙路攝像頭數(shù)據(jù)同時輸入，支持3D、深度信息提取處理，支持2560×1600屏幕顯示和雙屏顯示。支持HDMI2.0接口、H.265/H.264/VP9 4K 60fps高清視頻解碼和顯示。內(nèi)建PCI-e接口支持基于PCI-e的高速Wi-Fi和存儲擴展。支持8路數(shù)字麥克風陣列輸入，兼容安卓和Linux系統(tǒng)。

　　產(chǎn)品經(jīng)理彭華成表示：“我們針對VR做了很多優(yōu)化，采用低延遲渲染的技術(shù)，在保證位置不變的情況下， 把渲染完的畫面根據(jù)最新獲取的傳感器朝向信息計算出一幀新的畫面， 再提交到顯示屏。結(jié)合驅(qū)動級、圖像引擎級的優(yōu)化，最終可呈現(xiàn)舒適的視覺環(huán)境，比未優(yōu)化的Android系統(tǒng)提升5倍以上?！彼^續(xù)說，“目前，業(yè)界的標準是延時低于20毫秒，屏幕刷新率高于75Hz，陀螺儀刷新率大于1000Hz。這些我們都做到了?！?/p>

　　在VR軟件優(yōu)化方面，瑞芯微也投入大量精力。針對VR產(chǎn)品產(chǎn)生的畸變、色差、邊緣模糊等問題，通過底層圖像技術(shù)，畸變控制、反色散、瞳距調(diào)節(jié)算法進行檢測與修正以達到最佳視覺體驗效果。此外Rockchip還與Nibiru等廠商合作，進行VR系統(tǒng)的適配與深度優(yōu)化。而這對終端量產(chǎn)而言，則具有極大優(yōu)勢，彌補傳統(tǒng)硬件廠商在軟件技術(shù)領(lǐng)域的不足，減小品牌廠商在硬件軟件、研發(fā)成本上的投入和時間。

　　這就給VR開發(fā)者帶來全新的開發(fā)選擇。

　　全志：一體機解決方案讓VR開發(fā)更簡單

　　提到全志，大家都想起他在平板、盒子這些領(lǐng)域的呼風喚雨。這個2007年始建于珠海的無晶圓廠憑借優(yōu)越的一站式解決方案，帶動深圳的制造廠商攻克了一個又一個市場。在虛擬現(xiàn)實到來之際，全志也在發(fā)力，助力虛擬現(xiàn)場的崛起，這主要體現(xiàn)在其H8vr一體機解決方案上。

　　全志H8八核芯片方案基于臺積電最新領(lǐng)先的28納米制造工藝，采用8個ARM Cortex-A7內(nèi)核，支持8核心同時2.0GHz高速運行，同時搭配Imagination 旗下強勁的PowerVR SGX544 圖像處理架構(gòu)，工作頻率可達700M左右，確保產(chǎn)品有流暢的UI體驗。

　　另外在多媒體方面，全志H8支持多格式1080p@60fps視頻編解碼， 支持H.265/HEVC視頻處理，集成8M ISP圖像信號處理架構(gòu)，可支持800萬像素攝像頭。 而在顯示方面，H8支持HDMI 1080p@60fps顯示，支持HDCP V1.2協(xié)議，支持HDMI CEC。此外，H8集成了全志新一代麗色顯示技術(shù)，圖像顯示質(zhì)量進一步提升。

　　全志透露，全志的H8vr視頻一體機解決方案是業(yè)內(nèi)領(lǐng)先并可量產(chǎn)的VR一體機解決方案，擁有開放的硬件系統(tǒng)平臺，開放H8vr系統(tǒng)SDK。

　　全志H8vr視頻一體機解決方案不但具有“低發(fā)熱、低功耗、高集成度”特點，而且電池更小重量更輕，這樣直接帶來的好處就是頭盔部分會相對變輕。同時，由于一體機不需要在電池重量（頭盔整體重量）和續(xù)航時長之間妥協(xié)，這就能夠解決頭盔本身的散熱問題。而高集成度為制造和組裝帶來更便捷的操作。

　　不僅如此，全志H8vr視頻一體機解決方案還具備“高性能、低延時、高清晰、超流暢、超高性價比”的特性，可支持最高4K@60fps全景視頻；在sensor、GPU、顯示到光學(xué)鏡片，均經(jīng)過深度的合作優(yōu)化；支持豐富的交互方式，確保了VR一體機性能及流暢的UI體驗，如此強大的性能，卻擁有超高的性價比。全志除了提供領(lǐng)先的VR應(yīng)用處理器，還致力于為客戶提供可量產(chǎn)的VR一體機解決方案，并為生態(tài)提供開放的系統(tǒng)平臺。

　　虛擬現(xiàn)實的未來

　　在芯片領(lǐng)域，除了以上談到的幾家外，另外還有華為、三星、Intel和聯(lián)發(fā)科瞄準虛擬現(xiàn)實推出或?qū)⑼瞥鎏摂M現(xiàn)實方案，并在全力推動打造一個虛擬現(xiàn)實生態(tài)。由于虛擬現(xiàn)實對視頻渲染有更高的要求，這就帶動了對芯片的運算能力和圖像處理能力的更高需求。而當所有的信息都以視頻化的方式放大數(shù)倍呈現(xiàn)在用戶面前時，數(shù)據(jù)的運算能力以及屏幕的刷新率就成為技術(shù)實現(xiàn)的主要瓶頸。因此如何提高芯片的性能，解決虛擬現(xiàn)實需要面對的眩暈、分辨率和續(xù)航的問題，就成為芯片開發(fā)者在未來關(guān)注的重點。

　　在產(chǎn)品方面，虛擬現(xiàn)實也能有更多的考量，目前能夠風靡全球的基本上都是頭盔和眼鏡類產(chǎn)品，一體機反而沒有太多。但正如前面高通所說，現(xiàn)在的VR產(chǎn)品大多受線纜所限制，所以編者認為移動一體機會是未來的發(fā)展趨勢。

　　然而雖然有幾個廠商正在做一體機方案，卻未能如前兩種方案那樣風靡全球，甚至做得好的寥寥無幾。其中的原因在于，芯片廠的優(yōu)化沒辦法解決所有問題。就像已經(jīng)高度標準化的智能手機一樣，真正的差異在于硬件廠商自己能做的事情。就如VR的渲染速度，如果單純靠硬件性能死扛的話會非常難。另外還有功耗，單靠制程工藝降低功耗未來會越來越難，從軟件優(yōu)化將會成為未來的方向，但這些對于一些目前的創(chuàng)業(yè)玩家來說，是有所欠缺的。因此只有指望行業(yè)內(nèi)的大拿帶領(lǐng)，才能開拓出一條好思路。

　　據(jù)聞三星正在開發(fā)一體機，要將相關(guān)的零部件全部整合到一個頭盔，并在其上運行虛擬現(xiàn)實軟件。但這并不是容易的事情，這對芯片廠商來說，又是另一個大挑戰(zhàn)。三星能否通過自己的方式來引領(lǐng)虛擬現(xiàn)實的未來，那就值得拭目以待。