Facebook高管:完結VR 1.0時代,好戲才剛剛開始

在去年的OC5大會上,Oculus首席科學家Michael Abrash在主題演講環節中再次展望了未來的VR/AR形態,他預測,未來的設備將同時融合AR/VR兩種模式,而分辨率將會在2021年達到單眼4Kx4K,具備140°視場角和可變焦距,甚至採用波導式光學的頭顯可能會直接取代現有產品。並指出,此前曾展示的Half Dome VR頭顯原型已經滿足140°視場角和可變焦距這兩點,而現在市面上也出現了分辨率可達4K的顯示面板。

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Oculus Rift S

此外,Abrash繼2016年後再一次強調注視點渲染將成為VR的核心技術,還認為空間音頻將成為家用VR的標配,並預測雙手觸覺反饋將會在十年內以某種形式實現,VR頭顯在未來將通過無線的方式與計算模塊或電池相連。同時,他還展示了一款名為Codec Avatars的超逼真虛擬人像系統,並看好這項技術在四年內應用在VR頭顯上的可能性。

儘管Abrash認為他所預測的未來可能距離現在還有幾年甚至十年左右的時間,但是在看到近年來Facebook公開的專利和研究成果,以及開始大量招聘相關工程師開發下一代C端產品的消息,不禁讓人期待這個”未來“是否已經一步一步向我們走來?

尤其是在CEO Mark Zuckerberg剛宣佈完成包括Oculus Rift S、Quest、Go在內的第一代產品線這個節骨眼,很難不去猜想下一代Oculus VR產品將以怎樣的形式來到。考慮到Oculus從推出Rift到Go,之間用了兩年左右的時間,也許其下一代產品距離現在並沒有那麼遙遠。

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Jon Lax推特帖

不僅如此,近期Facebook VR/AR設計部門總監Jon Lax在推特上的發言也給了Oculus粉絲很大信心,他表示:在推出Quest後,Oculus完成了VR的第一篇章,而接下來好戲才將真正開場。Facebook兩名高管,AR/VR部門副總裁Andrew Bosworth和AR/VR產品負責人Maria Fernandez Guajardo甚至也這個帖子點了贊。

那麼Lax所說的“接下來”到底在指什麼呢?為了讓你心裡有個數,青亭網整理了這些年來所公開的一些重大研究和專利。

1,變焦距屏幕

據悉,市面上幾乎所有消費級VR頭顯採用的都是固定焦距的顯示屏方案,儘管部分VR頭顯具備調節按鈕,但光學焦點通常被限制在2米左右。

固定焦距屏幕的缺點是,儘管VR會分別為雙眼提供具有視差的圖像來增加立體感,但是每隻眼睛與影像之間的距離都是固定的。其發射到人眼球的光線並不具備深度,當你試圖聚焦在VR中不同深度距離的物體時,其實都聚焦在了屏幕上,因此會產生視覺輻輳調節衝突,讓畫面感覺不清晰,甚至還容易造成視覺壓力和眩暈。

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Half Dome

而Facebook希望解決這一問題,其曾在2018年F8大會上展示過的Half Dome就採用變焦顯示方案,原理是通過移動屏幕來實現物理聚焦的效果。據瞭解,這款支持變焦的VR系統經歷過多次迭代,最初的原型機體積很大,不過現在已經可以做到正常VR頭顯大小。

據Reality Labs的Douglas Lanman稱,有了這種可變焦的VR屏幕,你可以看清楚VR中距離很近的物體,甚至能看到遊戲中的更多細節,有助於你在射擊、射箭等遊戲中更好地瞄準目標。

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DeepFocus

除了採用可移動的機械屏幕,Facebook在2018年的OC5上也曾展示過一款基於軟件的變焦方案:DeepFocus,它的特點是基於眼球追蹤,可為遊戲渲染逼真且動態的模糊效果。那麼為什麼要讓畫面模糊呢?它的作用是讓注視點意外的區域保持模糊,從而突出主題,營造一種虛擬的聚焦效果。

據悉,未來DeepFocus還將支持多點模糊和廣場圖像合成能力,被看做是下一代VR頭顯的必備技術。

2,眼球追蹤(以及相關技術)

提到了基於注視點追蹤的可變焦VR顯示方案,就不得不提到眼球追蹤技術。目前市面上支持眼球追蹤的消費級VR頭顯並不多,以HTC剛推出的Vive Pro Eye為主,不過據Oculus近期的招聘啟事顯示,他們在尋找負責AR/VR眼球追蹤的Reality Lab電子工程師,並可能將這項技術用於下一代VR頭顯。

那麼除了支持顯示屏變焦外,眼球追蹤還有什麼用途呢?首先,它可以用來支持注視點渲染功能,好處是可提高屏幕渲染效率,降低對硬件配置要求,同時還省電。此外,對於視場角可能會更大的下一代VR頭顯(目前市面上大部分VR頭顯橫向視場角100°,單眼分辨率約1500x1500)來講,市場角越大,角分辨率越低(因為像素更分散,密度降低)。因此,為了達到與更大視場角匹配的高分辨率,則更加需要注視點渲染。

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Varjo VR頭顯

這項功能可分為軟件方案和硬件方案兩種,硬件方案比較典型的就是號稱配備人眼分辨率仿生屏的Varjo VR頭顯(並不是消費級VR頭顯,只是用來解釋概念),它為每隻眼睛配備兩塊顯示屏,分別為1440x1600分辨率的AMOLED副顯示屏和1920x1080分辨率(刷新率90Hz)的micro-OLED主顯示屏(刷新率60Hz),用戶注視區域配備高分辨率的主屏幕,而較低分辨率的副顯示屏則位於人眼餘光區域。

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Facebook雙屏幕VR專利

去年底Facebook公開的一項VR專利也採用了類似的方案,專利中指出了一種將高分辨率VR屏幕嵌入到較低分辨率屏幕中的設計,這種屏幕能夠根據注視點追蹤數據來合理分配屏幕位置,達到注視點渲染的效果。

而軟件方案的例子如HTC Vive Pro Eye,依然採用單眼各一塊屏幕,不過屏幕同樣會根據注視點來分配不同區域的渲染力度,著重渲染眼睛注意區域,而非注視區域則採取次要渲染,與之前提到的動態模糊渲染正好相反。

3,五指追蹤

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Facebook VR手勢追蹤成果

目前看來,五指輸入/追蹤在遊戲領域並不能取代手柄,畢竟手柄的界面已經被玩家熟悉,而且上面的扳機和體感反饋的體驗感也足夠好。不過對於VR社交和更注重動手探索/體驗的VR來講,五指輸入功能可為玩家帶來更沉浸且逼真的感受。

在去年F8大會上,Facebook就曾展示過其手勢追蹤的最新進展,並在VR社交應用中,將這項技術用來與虛擬角色交互。

當時這項技術的負責人Guajardo表示:這項技術採用計算機視覺,已經能實現精準的雙手跟蹤,單手跟蹤成功率可達100%,比起其它單手追蹤成功率僅90.49%而言,有較大提升。

如果下一代Oculus VR手柄也能支持五指追蹤,那麼可能對Valve的Index手柄帶來不小的競爭壓力。不過我們可能不需要等那麼久,因為今年2月時,Oculus CTO John Carmack就曾透露,目前正在開發用於Quest的手勢識別技術,不過還需要先解決耗電高的問題。

4,面部和肢體追蹤

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Codec Avatar

現在市面上VR社交平臺所使用的的虛擬頭像幾乎都是畫風比較偏卡通,並不能很好地體現用戶的面部特徵。不過今年3月Facebook曾公開的Codec Avatar為這一現狀帶來了轉機,它的特點是不僅面部特徵與真人非常相近,就連表情也模仿的惟妙惟肖。

據悉,Codec Avatar利用容積攝影技術來對用戶面部特徵進行捕捉,接著通過VR頭顯上的多顆攝像頭追蹤虛擬角色的面部活動,與2016年Facebook所展示的虛擬角色相比,從表情自然性和亮度上都有大幅提高。而在上個月,Facebook再次公開這項研究的進度,在結合AI算法後,已經可以實現用普通VR頭顯的3顆攝像頭就能捕捉表情。

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而肢體追蹤方面,則是在今年F8大會上展示的,這是一種基於單目攝像頭的無標記體感追蹤方案,其特點是不僅能識別人體骨骼姿態,甚至還能識別出人體肌肉活動狀態。另外,它基於單目攝像頭,無需多相機陣列組合,好處是大大降低硬件成本。

這個功能可應用在VR遊戲中,讓你不需要額外追蹤器就能在VR中與朋友踢足球。

5,空間建模&地圖測繪

目前Oculus VR頭顯的pass-through功能的用處並不是很多,主要是用於設置邊界安全系統,無法達到真正高質量的AR效果。不過從Varjo今年5月發佈的XR-1上,我們看到了AR與VR結合並不是遙不可及的,這款頭顯搭載兩個1200萬像素的的前置攝像頭,對色彩、陰影和清晰度的渲染效果可達到傳統VR透視無法媲美的高度。總之XR-1的透視功能足夠清晰,就連沃爾沃的工程師都曾戴著它在路上開車試駕。不過XR-1的缺點是,體積更大了,並不適合定位C端。

因此對於Oculus來講,它可以將更加優化的透視功能用於優化的邊界功能,比如通過對周圍空間的測繪,增加更多可以利用的看空間,不會像之前那樣,由於地面上有東西,頭頂上的空間也被限制在邊界外。而且,現有的邊界系統也並不能完全保證你不會撞到障礙物,因此優化的空間測繪功能還將有助於提高邊界的安全性。

另外,如果VR頭顯能夠更好地理解周圍的環境,還可能將VR內容與現實生活中的物品重疊,比如將你的桌子變成VR中的沙包,床頭櫃變成巨型植物。總之,如果VR的透視功能能夠得到提高,那麼此前青亭網曾報道過的Reality Rebels根據周圍環境生成定製VR關卡的本地多人遊戲也會因此受益,可帶來更優化的遊戲體驗。

6,PC VR無線化

這裡說的PC VR無線化類似於加上無線配適器的HTC Vive頭顯,除了HTC,目前市面上的Valve、Oculus等主流VR頭顯廠商並沒有推出第一方無線配適器。Rift S採用inside-out追蹤,省去了外部基站,不過依然配備連接線,用戶的移動依然受限。

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Facebook VR無線化專利

不過Oculus也有在考慮這個問題,比如去年10月時美國專利商標局就曾發佈了一項Oculus相關專利,專利中描述了一種基於無線中繼系統的無線傳輸方案,該方案旨在提高頭顯與計算機之間傳輸的信號衰減,解決因為距離問題對信號質量的影響,可用於頭顯與計算機之間傳輸信號的媒介基本上原理與WiFi擴展器相似。

據悉,HTC無線配適器售價300美元,並不便宜,已相當於一款遊戲主機的價格,猜測VR頭顯無線化方案的價格將成為Facebook需要解決的重點之一。此外,考慮到目前市面上VR無線配適器體積並不小,希望下一代Oculus產品能解決這一問題。

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