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sfgz0252022/07/21
为“元宇宙”扎下现实根基 高通5G+XR赋能融合打破次元边界

我们对于把虚拟世界里的内容带入现实,或者是让自己完全置身于另一个世界这样的想法常久以来就存在向往,人类最早对于沉浸在虚拟世界中,或为现实世界增添数字化色彩的探索可以追溯到上个世纪70年代~80年代,并且在90年代便实现了AR工业用例和VR设备的消费电子化,不过由于体验进步相对于其他技术缓慢不少,所以直到2010年代才和AR一道再次形成冲入大众视野的浪潮。

在进入移动互联网时代后,以Google Glass为代表的AR眼镜,HTC Vive为代表的VR头戴显示器成为这一时代现实增强和沉浸体验的大众印象。微软则将二者的特性混合,推出了HoloLens这种称之为混合现实(MR)的设备。不过,多数人认为AR/VR领域内,最成功的反而是一个背靠大IP的轻度AR游戏《宝可梦GO》,其他的典型用例仍然还停留在工业生产领域,消费者能够低成本直接接触到的AR/VR体验仍十分有限。

而随着5G的商用部署,业界再度燃起了对AR/VR技术进行推广普及的热情,而且随着更大规模资本的下场,对技术的包装定义开始整合和宏大化——XR统合了AR/VR/MR概念,以及当下大热的“元宇宙”概念,又开始时不时占据各种科技新闻的头条。最近的一次是北京工人体育馆在今年7月推出“工体元宇宙GTVerse”。这让人不禁想问,体育馆也要“元宇宙”?它要如何诠释自己这个“元宇宙”的定义?它背后的身影或许会给我们答案。gaotong01

5G:时机已到

一直以来有种观点认为,AR/VR难以获得大众面的成功,是因为缺乏能够提供带宽足够高,而时延又足够低,且连接质量稳定的无线技术。虽然这样的看法有些片面,不过确实反映了XR所面临问题的一个侧面。

连接性问题对于XR的限制是多方面的,体现较为显著的是轻便小巧的AR设备缺乏传输丰富内容数据的大无线带宽;而全副武装的VR设备则为了高速连接费尽心思摆脱线缆的缠绕。

完全无线化又要考虑高性能无线连接对续航的影响。这一系列问题在4G时代没有合适的解法,超高速Wi-Fi也最终没有成为标准答案。所以行业选择了期待下一个无线技术版本的到来。gaotong02

自2019年正式商用以来,5G正在稳步推动技术演进,逐一兑现标准提出时所承诺的高带宽,低时延和高可靠性等特性,XR似乎终于等到了自己想要的那个机会,“元宇宙”也应时而生。这一系列变化中最为标志性的事件便是提出该定义的脸书公司改名为meta(意为“元”),而此前它收购了与HTC Vive不分伯仲的Oculus VR,从硬件上具备了提供沉浸性虚拟世界入口的条件。

“元宇宙”级别的XR应用,对连接性的要求具体来说应该是怎样的?高带宽低时延自然是核心,但满足要求需要具体的解决方案,最终还是要靠通信行业中的技术成员实现。以北京工体的工体元宇宙GTVerse为例,它基于5G标准的切片网络分层技术,实现的关键手段是端边协同分离渲染。gaotong03

端边协同分离渲染,展开了说就是在XR头戴显示器和云端两侧进行分工渲染,在大型负载场景下,用云端更加充沛的计算力弥补XR终端因为能耗和设备体积而受到限制的图形性能,XR终端渲染一部分画面,云端将其他内容渲染完成后又通过5G网络切片在人眼可接受的时延范围内把内容传回XR终端显示,实现流畅的5G无线XR体验。如果没有网络切片特性,这样的设计就无法实现,这便是5G连接性为XR提供的可能。

这一整体方案的背后是行业各方的共同努力:运营商中国移动,通信计算方案提供商高通以及工体主场球队北京国安的大股东中赫集团,从三个不同的角度构成了工体元宇宙GTVerse的三根支柱。中国移动和高通的合作,提供了元宇宙使用的5G网络基础结构,结成有一定局域网性质的“超级云网”,其中和工体场地高度相关的则是场馆数据传输技术支持。5G连接技术能够满足足球场等大型场馆所需的大规模接入和高流量需求,高通此前已在美国的超级碗橄榄球赛事中对此进行了验证。gaotong04

现在,工体元宇宙GTVerse和工人体育馆的虚实结合,也会受益于最先进5G技术的运用,为赛场内外的观众提供世界一流的观赛体验。

XR:全方向一体化融合

回到直接提供元宇宙体验的XR终端设备上。在几年前,要获得比较完整和流畅的XR体验,通常需要一台配置较为高端的PC作为基础,XR设备仅作为显示的窗口,提供沉浸性的3D视觉和虚拟环境中的高自由度视角。可消费的内容需要在XR设备所连接的平台上获取,而且数量和质量都较为有限。

XR设备的一体化大约是从微软HoloLens开始,到HTC Vive Focus、Oculus Quest为代表的VR一体机和大量采用ARM架构参考方案的一体式XR终端上市,现今主流XR设备的形态才逐渐成型。但从内容上而言,还没有显著的融合特征,仍然是纯粹以虚拟世界内容为核心要素进行的沉浸式体验。gaotong05

到2019年年底,高通推出第二代骁龙XR2解决方案,加入对5G网络的支持之后,XR在多方向上的融合才具备了实际条件。人与人、物与物的连接都因为5G技术更加快速和全面,XR终端则能从其中获得远超单纯无线网络带宽扩大的收益。在上一部分中提及的网络切片特性,是运营商网络和终端分层传输支持的融合面,从另一角度看,终端本身的渲染性能和调度能力同样是虚拟世界中数据融合的关键因素。

一体化XR设备所需要处理的数据很多,空间定位、6DoF姿势追踪、眼球追踪以及手部动作追踪与识别,这些都是沉浸式体验中与虚拟环境进行人机交互的关键数据,在理想的XR体验环境下,这些数据都要与“元宇宙”的服务器集群进行交换,才能如实的在虚拟世界里把使用者的动作在“元宇宙”里反映出来。整个交互的过程耗时不能太长,否则会使人产生生理上的不适感。gaotong06

在5G网络的支持下,连接时延可控制在20毫秒,而从用户做出动作到渲染完成的总时延为70毫秒,能很好地控制可能产生的眩晕感。这使分离式渲染具备前提条件,XR终端可以与自己最近的边缘云计算进行分布处理,终端执行时延敏感的关键算法和传感器数据处理负载,边缘云计算处理画面内容渲染和编码负载,随后回传数据到XR终端。由此,XR终端还可以在工业设计上更少受到散热、功率和造型方面的限制,令设备厂商能做出更符合人体工学,使用更舒适的产品。这也是XR渗透大众消费电子市场所应具备的重要素质。

最后,一体化XR终端本身的计算性能也在不断提升。以2019年问世的高通骁龙XR2为例,除在业内率先提供5G支持特性外,其计算力更能够支持双眼每只眼睛同时90fps 3K×3K分辨率画面显示,同时处理七路并行摄像头采集的环境图像数据。而且,骁龙XR2也是目前唯一具备计算机视觉专用处理器的XR平台。高通骁龙XR平台的表现已经得到业界的广泛认可,全球有超过50款终端使用该平台,上文中出现的HTC Vive、Oculus等先驱厂商,以及爱奇艺、联想等这些注重市场下沉的品牌,都是高通骁龙XR平台的使用者。gaotong07

元宇宙:亦虚亦实的平行世界

网络条件有了,硬件条件也随之改善了,元宇宙的最后一根支柱——内容才能为其注入灵魂。“元宇宙”这个概念从英文词源看,元,“meta-”前缀意为在此世界外围,对此世界起解释或定义作用,是一种返身性的描述信息。这样其实不难理解,现有“元宇宙”的本质,仍然是基于现有世界实体,在虚拟世界中进行的一种定义和构建。

以此为前提,工体元宇宙GTVerse将会是5G+XR现有技术条件下的一个典型案例:基于体育场馆的智能管理服务,不受时间空间限制实现全景视角自由观看比赛,身临其境的感受赛事文化;或是在场馆所举办的其他活动中,享受更具沉浸性的体验并在元宇宙世界里和其他同在其中的用户交互。gaotong08

在工体元宇宙GTVerse发布的同时,技术提供方高通偕同中国移动、爱奇艺奇遇、世炬、共进、银河威尔、梦想绽放等合作伙伴,集中展出了在此元宇宙背后的关键技术演示和相关应用方案。作为业内首个借助5G网络切片分离渲染方法而实现的无界XR体验,它会为众多仍对“元宇宙”概念抱有问题的业者和大众提供一个参考答案,并在其接下来的演进过程中,发挥行业领路人的作用。

“元宇宙”这种虚实融合的本质,不管提出方如何解释,会在相当长一段时间内无法改变(至少在人类能够机械飞升之前是不可能的)。所以与其费尽心思包装,不如诚实地面对本质。用5G+XR助力这种融合,或许会让我们离科幻创作中的世界更近一步。gaotong09

 

全文完
文章来自:爱活网
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评论
还以为Q5也快了,结果是马坎换平台。
带就不 2020/03/19
石研究员真的是……唉……
KALOL 2020/02/13
galaxy z不支持5G,我要死了!!
KALOL 2020/02/12
自从有了玛捷斯、上厨房变成一件非常快乐的事、简直就是魔术师、可以给家人天天变出各种美味健康佳肴!
EVO_1331 2020/01/09
版权 © 2017 爱活网 Evolife.cn 科技进化生活 [沪ICP备2021031998号]
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