如果說電影是現實的一面鏡子,那麼科幻電影就是通過這面鏡子提前将未來照進現實。
誕生于1966年的經典科幻劇《星際迷航》中,進取号星艦艦長柯克和他的船員們在進行星際旅行時,就是用巴掌大小可以掀開的蓋子的“交流者”進行溝通。正是“交流者”這個設備啟發了馬丁·庫珀,使其發明了世界上第一台“手機”。
僅僅四十幾年,手機就從無到有,從大哥大變成智能設備,科幻終于被現實所超越。
《頭号玩家》劇照(圖源:douban)
這不禁讓我們聯想到最近大熱的電影——史蒂文·斯皮爾伯格指導的《頭号玩家》——在2045年,人們都成了“網民”生活在VR設備打造的“綠洲”中。
那麼我們什麼時候才會有屬于自己的“綠洲”呢?
《頭号玩家》運用的VR技術(圖源:Google)
根據手機從無到有的發展經驗,也許真的要等到2045年才能實現。不過值得注意的是,其實就現階段來說,我們已經有相對比較成熟的VR設備了,并不是如同1966年手機行業的一片虛無。
要想知道什麼時候我們才能打造屬于自己的“綠洲”,首先要搞清楚就目前來說制約我們打造“綠洲”的因素有哪些。
VR普及的制約因素
就目前來說,制約VR發展以及普及的因素主要是分辨率、幀率、刷新率、性能、網速這幾個方面。
1、分辨率要求達到8K、16K也不為過
VR設備要面對的首要問題是分辨率,從手機的角度來看,擁有1080P就足夠滿足日常使用了。
VR技術要求高分辨率
但是,到了VR設備上,1080P完全就是“馬賽克”。這是因為VR是分屏顯示,在顯示具體的畫面時,設備隻會用到屏幕一半的像素點。舉個例子,當我們用1080P的分辨率觀看同等分辨率的VR視頻時,實際顯示的時候屏幕是一分為二的——左邊540個像素點和右邊540點都顯示這個畫面,然而540個像素點顯然是不能達到1080P的任務要求。
1080P的VR設備的分辨率與Nokia 6230相差無幾(圖源:Wikipedia)
簡單來說,1080P的VR設備的分辨率基本和15年前的諾基亞手機處于統一分辨率水平。
那麼VR設備的分辨率最低要達到什麼規格才能達到手機上常見的“視網膜”水平呢?
根據業界的平均水平來看,起碼要達到2K(2560*1400)分辨率才能看,注意,僅僅是能看。要想達到媲美“綠洲”的體驗,屏幕的分辨率要求達到8K、16K也不為過。
2、低延時才能不頭暈
相信很多朋友在使用一段時間的VR設備後都會出現頭暈的問題,想要不頭暈,就要低延遲,而要低延遲,就要提高幀數和刷新率。
根據Oculus首席科學家John Carmack透露,對于如果想要獲得更優質最佳的VR體驗,最重要的是用戶頭部物理移動與 HMD 上實時刷新圖像到達用戶眼睛之間的延遲時間。人類的感官系統在一定範圍内能感知到視覺和聽覺中相對較小的延遲,但是當絕對延遲控制大約20ms以内的時候,這些延遲幾乎可能就不被可察覺了。
不同幀率的顯示效果(圖源:ign)
普通的電影一般都是24FPS的幀率,也就是說每一秒有24張圖像在我們眼前閃過,由于我們眼睛的“視覺暫留”現象,所以才能看到動起來的畫面。
由于VR緊貼我們的雙眼,如果還采用電影上的24FPS幀率,就會出現很嚴重延遲問題。
根據業界的經驗,如果想使用VR設備的時候不頭暈,刷新率和幀數最少要達到90FPS才可以,達到120FPS,才是理想狀态。
3、性能也是一道門檻
VR設備對性能的要求也是非常高的。由于需要加載非常複雜的場景,就需要性能強悍的GPU。因為GPU是圖形處理器,而VR的核心就是圖形——需要精緻的場景和細緻的光影。同時,當消費者轉動VR設備的時候,還需要GPU及時的呈現出場景。
簡單來說,GPU的性能直接影響了VR設備延遲與屏幕刷新率這兩大關鍵因素。
4、傳統網速尚不能保證最優體驗
分辨率的延遲的要求提高了,對網速的的要求自然也是與日俱增。所以我們需要很強的網速。
另一方面,根據實驗室數據,移動的4G延時在60~90ms之間; 聯通和電信4G的測速延時大多在20~40ms之間。這個數據遠高于将延時控制在20ms以内的VR标準。 且不說網絡加載速度,在《綠洲》世界中光是延時操作,你都無法躲開第一關迎面撞來的火車 ,更不用說後面危機重重、秒殺一衆玩家的金剛。試想一下,如果《綠洲》搭建在4G環境中,我們頂多隻能體驗一把VR版《神廟逃亡》,最好還是單機版。
4G延遲讓你玩不過第一關
看完這些硬性指标,你可能對“綠洲”世界心生絕望之感,恐怕有生之年是看不到現實世界中“綠洲”的建成了。
高通與5G(圖源:eWEEK)
事實上,硬件可以快速叠代,但高速帶寬的數據支撐和時延是構建整個“綠洲”無縫體驗最困難的一環,有人預測“綠洲”中網絡設施傳輸速度保守估計至少要提高三到四個數量級,才能支撐得起這樣的交互數據。這個世界有一家企業一直在VR世界的底層做努力的搭建,現在其關鍵技術已經有了完全的突破,這家企業就是高通美國高通公司,這項技術就是5G。
5G本身具備低至1ms的網絡時延、高達10Gbps的峰值下載速率和滿足1000億量級的網絡連接三大特性,5G增強型移動寬帶将以更低成本并在超低延遲(低至1毫秒)下,通過增加的容量進一步提升VR、AR和XR體驗,幾乎為“綠洲”裡的頭号玩家提供了完美解決方案。
構建綠洲5G先行 高通助力我們成為“頭号玩家”
構建“綠洲”,5G先行,這也是為什麼電影《頭号玩家》火爆之後,VR隻炒概念未曾行動的主要原因。首個5G國際标準版本将于2018年6月份正式出爐,屆時,全球主要電信運營商、電信設備制造商、移動設備制造商等産業鍊上下遊企業,将根據5G國際标準,正式展開5G商用網絡部署。
兩年前,高通美國高通公司正式發布全新的X50基帶芯片。一年以後基于骁龍X505G調制解調器芯片組在28GHz毫米波頻段上實現全球首個正式發布的5G數據連接。具體來說,這顆5G芯片,理論下載速度能達到5Gbps,換算下來速度可以達到625MB/s,早已遠超固定寬帶的網絡速度,成為超級移動光纖毫不為過。
根據《中國寬帶速率狀況報告》的數據顯示,2017年第四季度我國4G訪問移動互聯網的平均下載速率達到了2.3MB/s,也就是說高通美國高通公司X50的理論下載速度是目前我們上網速度的271倍,為搭建“綠洲”提供了穩健的連接基礎。
為了盡快推進5G技術,高通美國高通公司在先後多次進行獨立的網絡模拟實驗進行驗證。其中一個實驗模拟在加利福尼亞州舊金山的一個假定5G新空口網絡(非獨立組網), 此次測試的數據令人十分驚喜,參加測試的設備獲得了1.4Gbps的下載速度,與5G的理論峰值相差不足十分之一。
而在今年的MWC2018展會上,高通美國高通公司為我們帶來了X50 5G Modem的實際應用展示。實際應用當中X50 5G Modem的最高峰值可以達到4.39Gbps,而在整個展示過程中速度也一直維持在3.50Gbps以上。
5G網絡速度實測
看完這些數據,你有沒有幡然醒悟——5G似乎就是為VR搭建的。
首先就是速度上,根據高通美國高通公司在MWC2018上的展示,5G傳輸速度非常快,4.5Gbps的最大下行速率足夠讓人在手機上看8K@120fps超高清流播,這正是VR所需要的;在延遲方面,VR設備要求的最低延遲為20ms,而5G的延遲最低為5ms。
5G比4G不止多“1G”(圖源:outfresh)
以4G網絡為例,雖然其網速對于我們現在來說已經很快了——100Mbps,理想狀态下看1080P的視頻完全不會出現卡頓。但是,僅僅是1080P時不會出現卡頓,當看2K分辨率的視頻時,4G的網速就有些捉襟見肘了(2K還僅僅是VR的最低分辨率)。
在4G網絡狀态下,VR面臨的各種阻礙,到了5G網絡階段竟然奇迹般的愈合了。
不光在網速上,高通美國高通公司的最新處理器高通骁龍845移動平台也對VR技術進行了專門的優化。
骁龍845移動平台(圖源:Qualcomm)
骁龍845移動平台支持兩個2400×2400像素顯示屏同時顯示圖像,最高支持120fps幀率。同時還可以骁龍845移動平台還加入了渲染和眼球追蹤技術,可以通過減少GPU渲染負載來實現更好的性能。
GPU方面,骁龍845移動平台采用了Adreno 630 GPU,該GPU可以使原始的邊緣顯示效果更加清晰,在不削弱整體性能的情況下呈現出更加精緻細膩的畫面,同時還可以通過渲染多邊形帶來額外的強效果。
總的來說,骁龍845移動平台無論是性能還是圖形計算能力都對VR有極大的幫助。
骁龍845移動平台還支持室内空間定位(room-scale)六自由度(6-DoF)和即時定位與地圖構建(SLAM),無需線纜或額外的空間傳感器,便能在沉浸虛拟世界時避開現實中的障礙物;還有“Adreno視覺聚焦”顯著提升視覺質量,給你更清晰更真實的視覺體驗,讓現實與虛拟無邊界。
5G手機呼之欲出 我們距離綠洲也不遠了
電影《頭号玩家》讓我們對即将到來的5G充滿了憧憬,但5G較最先落地的場景并非VR,而是手機。2017年高通美國高通公司在給智能手機設計的通信芯片首次成功連接5G之後,就做了個樣闆機出來,為準備研發5G手機的廠商進行參考,并将5G手機大規模上市的時間表定在了2019年的上半年。
高通在CES上發布RFFE(圖源:AnandTech)
在今年舉行的CES上,為了滿足目前千兆級LTE及未來網絡中日益複雜的射頻需求,高通美國高通公司發布了射頻前端(RFFE),目前谷歌、HTC、LG、三星和索尼移動已經與高通美國高通公司開展合作,未來将采用其射頻前端(RFFE)。
高通5G領航計劃
2018年年初,高通美國高通公司與聯想、OPPO、vivo、小米等知名手機廠商公布了“5G領航計劃”——預計最早将在2019年推出符合5G新空口(NR)标準的手機。這就預示着,在僅僅一年後的MWC2019上發布的所有旗艦手機都将支持百倍于目前百兆寬帶的5G新空口網絡。
在完成了這麼多鋪墊之後,近日我們終于看到了5G手機的雛形。
2018年4月11日,高通美國高通公司聯合vivo進行了5G的應用演示,演示視頻中包含了速度展示、下載測試、上傳測試、在線視頻播放測試、高清3D視頻直播測試等多個方面。
高通聯合vivo進行5G的應用演示
速度測試上,5G環境下低延時小于5ms,上行速率達到了162Mbps,下行速率達到了1420Mbps;下載一部1.2GB的電影僅需8秒,堪稱神速;上傳9份總大小為225MB的文件僅需11s;在線視頻播放測試,2K視頻在線播放毫無壓力,幾乎不需要等待;3D視頻直播測試,實測來自于網絡部分的時延低于5ms。
很多人會想,我的手機網絡速度已經足夠快了,5G手機接近1420Mbps的網速對于一個普通人似乎意義不大。事實恰恰相反,我們除了上網速度更快,擁有更快的下載、質量更佳的視頻通話之外,還能夠體驗前所未有的視覺享受,比如在線觀看超高清視頻和360度的現場直播。4G的末期随着流量資費的下降,陸續出現了視頻直播平台鬥魚,短視頻App快手、抖音等,5G則會引入全景相機,360度全自由角度定制你的高清現場直播,球賽、演唱會還是奧運會,讓我們用手機就能邁入“綠洲”半步,直接将傳統的電視直播趕在門外。
不止在虛拟世界 現實中5G也讓你成頭号玩家
回到這部《頭号玩家》電影,我們始終相信銀幕可能終将會在2045年與産品生交彙。正如1966年的《星球大戰》中的通訊器與1974年的第一部手機不謀而合;1968年《2012漫遊太空》電影的平闆電腦與2010年的初代平闆電腦神交已久,基于現實基礎的“綠洲”也并非空中樓閣。
當我們還在用笨重的台式機時,超薄筆記本橫空出世,刷新了我們對于“電腦”的認知;當我們還在使用諾基亞笨重的塞班系統時,iOS、Android如雨後春筍般冒了出來,帶領我們帶入了智能手機時代;當我們還在為微單的誕生而欣喜若狂時,智能手機已經替代了卡片機,甚至在易用性上已經超越了單反。
科技就像一輛快速運行的高鐵,當我們看到它的影子時,我們以為它距離我們還有很遠的距離,開過來還需要很長時間,但是就在猝不及防的一刹那它就開過了我們身邊,向着遙遠的未來駛去。
5G這個科技高鐵,仿佛就在遙遠的天邊,看似很遠,實則觸手可及——在高通美國高通公司、運營商以及衆多廠商的努力下我們在未來數年内就能進入“綠洲”,成為“頭号玩家”。
技術是為滿足于高質量生活而生,而在《頭号玩家》中,我們看到光怪陸離的VR世界背後的現實環境卻處于崩潰的邊緣,人們隻能通過虛拟世界逃避糟糕的現實。5G幫助我們構建了“綠洲”,但這并不意味着它隻能用來玩遊戲。
現實生活中5G所帶來的技術革命所爆發更多是正面效應,以低時延特性為例,你以為它隻是為網絡遊戲的延遲而生嗎?事實上有更為廣闊的應用場景,比如從電影走下銀幕的自動駕駛技術,就在5G的助力下成為現實。
今年3月份,中國移動完成雄安新區首次5G-V2X自動遠程駕駛啟動及行駛測試,實現了通過5G網絡遠程控制20公裡以外的車輛完成啟動加速、減速、轉向等操作,網絡時延保持在6毫秒以内。
除去自動駕駛,5G的高速度和低延時也為遠程醫療打了一針強勁雞血。
高通美國高通公司首席技術官Matt Grob表示,5G讓遠程醫療變成可能,醫療人員可以對病人遠程診斷。由于采用了支持獨立部署的NR基站、基于服務的下一代核心網與基于業務流的QoS技術,急救車在運送醫院工作人員的過程中有高速度和低延時的實時通信,同時還可以保證病人X光片和視頻等高帶寬圖像實時傳輸至醫院。可以使得病人在運送的途中讓醫生為其病情做出大緻的判斷。
遠程醫療(圖片引自中國網)
如前文所述,5G最大的優點就是高速度和低延遲,在這兩個先天優勢的加持下,相信随着5G網絡的全面鋪開,遠程醫療也能迎來新的春天。
總的來說,5G的到來并不隻是讓我們可以的遊戲獲得更高的沉浸感,還能提高我們的生活質量——除去宏觀層面的遠程醫療、無人駕駛,我們實際的生活方面,比如實時語音翻譯、實時文字翻譯和實時協同編輯等都會成為現實。
所以,不僅僅是虛拟世界的綠洲,在現實中5G也能助力我們成為“頭号玩家”。
說明:本文中提到的Qualcomm産品由Qualcomm Technologies,Inc.或其子公司提供
X50調制解調器為Qualcomm Technologies,Inc及其子公司産品
骁龍845移動平台為QualcommTechnologies,Inc及其子公司産
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