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VR/AR的核心技术突破

作者:王莹 王金旺时间:2018-06-27来源:电子产品世界收藏
编者按:本媒体邀请部分VR/AR相关厂商,探讨了VR/AR技术的发展及相关解决方案。

作者 / 王莹 王金旺《电子产品世界》编辑(北京 100036)

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201806/382291.htm

摘要:本媒体邀请部分相关厂商,探讨了技术的发展及相关解决方案。

TE为设备提供高速

  实时、高速和稳定的数据传输是在不同的VR/AR使用场景中实现沉浸式用户体验的关键,因此VR产品仍将是市场上大部分VR设备的重要组成部分。TE通过高速产品帮助VR设备生产商实现出色的性能,并且积极创新,不断提高产品的灵活性、紧凑型和耐用性。与此同时,无线VR是今年CES展上的一大趋势,知名厂商纷纷布局无线VR领域,为消费者展现了类似电影《头号玩家》的使用前景。TE密切关注无线连接方面的趋势,与该领域的领军企业在产品研发初期就开展密切合作。未来5G部署也将推动无线传输的进一步发展。

  TE VR/AR技术方案

  TE针对下一代VR/AR技术发展的各项挑战,提供包括可定制的I/O、屏蔽及微型信号、电源连接器解决方案以及板到板、线到板和传感器解决方案。TE全面的研发工程能力和应用知识能够帮助设备工程师共同设计定制解决方案,助力VR设备生产商和初创公司将创新想法变为现实,实现符合市场需求的沉浸式体验。

  TE的VR电缆组件产品提供可靠的平台设计产品方案,通过简单的定制化,便能够满足VR解决方案提供商多样化的应用需求,帮助他们的产品以更快的速度上市。该VR电缆组件支持HDMI 2.0连接器和USB 3.0连接器,以及可选直流电源,HDMI数据传输速率最高可达18 Gbps。高速I/O插座也可支持更高的数据传输速率(高达40 Gbps),从而便于未来产品升级。TE不仅可以提供整套电缆组件和高速插座,还可以为从其他供应商处采购电缆的客户,提供插头模块。该组件的紧凑型插座可节省头戴设备中宝贵的印刷电路板(PCB)空间,其连接器中使用了均衡放大器,使线径较小的电缆实现更长的电缆长度,同时减轻电缆重量。

Molex:VR/AR头显的技术动向

  目前的VR/AR技术市场主要是面向消费者的头戴式显示器(HMDs)。HMD的“滑入式”类型功能来自于智能手机,当它成为传感器数据、摄像系统、显示、电源、数据存储和主要功能处理单元的单元时,用户就会进入该单元。

  在这种类型的HMD中,智能手机还提供网络通信,通常在3G和4G标准下,必要时通过Wi-Fi。这些“滑入式”HMD系统的功能受到智能手机功能的限制,而互联趋势一般是智能手机市场的趋势,主要关注的是小型化。Molex在为小型化超便携移动设备设计互连解决方案方面有丰富的经验,而HMD本身可以非常简单和划算。

  智能手机的微型化需求,尤其是精密设计和制造的天线,能够在高度紧凑、组件密集的外壳内,不受EMI/RFI干扰的情况下,在各种信道和载波频率上工作。Molex同时提供定制和标准天线,其产品组合包括空间受限环境的天线。

  另外,更强大的VR/AR系统的架构是通过将HMD单元连接到台式电脑上的高端配置(典型的“玩家”PC)来实现的,在这种配置中,强大的图形能力是渲染桌面游戏的高吞吐量计算视频以及在附带的显示器上显示大量高清视频数据的特别重要的需求。通常,显示器是通过HDMI连接的,Molex为HDMI连接性提供了一系列解决方案。HDMI连接器和电缆也提供到HMD的连接,将这种类型的HMD归入“拴系”类别。

  连线HMDs使用起来很不方便,尤其是当用户想要的不仅仅是“旋转”运动控制(头部的旋转),而且还想在VR模式下使用该单元时,根据定义,外部“真实”世界是看不到的,包括HDMI线的位置。最近,有人尝试设计“独立”的HMDs,其功能与高端智能手机类似,后者的通信模式是无线的。

  由于VR/AR视频流必须被压缩,因此无线处理负载很重要,如果用户想要获得最优的VR/AR体验,则必须将延迟时间保持在最小。在这种情况下,电池寿命非常有限——可能只有2.5小时。然后再充电几个小时,除非用户选择佩戴额外的电池组,然后需要电池电源连接器和电缆。电力完整性是Molex的一个绝对核心问题,我们将能够提供建议和帮助,提供合适的解决方案。

VR/AR中与GUI的应用

  VR和AR完全不同,绝大多数的VR专注于完全沉浸,这需要非常快速的响应时间,逼真的渲染和高端的图形处理(最好由专用主机或桌面系统解决);我们也看到了嵌入式解决方案的机会 ,但那些通常是视频VR(360度环绕视频),其中需要一个低成本、低功耗嵌入式图形处理器(),它具有高填充率要求以及优化的YUV视频流处理(达到非常高的分辨率),而我们的PowerVR XE系列完美地实现了这些性能需求。 我们还在头戴设备中发现了完成后期处理这样的机会,这种情况下渲染则通过专用主机或PC完成,这意味着时间扭曲式处理需要在显示器或头戴设备中完成,其中一个嵌入式可以处理最后的接近运动扭曲(as-close-to-the-motion),以避免延迟并降低头晕的风险。对于这些需求,我们的XE / XM系列也是很好的选择。

  在AR方面,我们看到最大的市场拉动力是信息覆盖和图形化用户接口(GUI)渲染,而不是高端游戏处理,这里的问题是头戴设备的实体外形因素和对极低功耗的需求。 因此,在这个市场中我们看到的需求是需要非常高效的神经网络处理技术,来进行目标识别和极低功耗的GUI渲染,所以我们的NNA解决方案和XE解决方案非常适合,但是这个市场需要一场物理外形方面的革命,其中可能更相关的是显示和光学技术而不是我们的处理技术。

VR/AR的3D传感和眼球追踪

  VR/AR的主要技术趋势是在“边缘”(收集数据的源头),而不是集中在云中进行数据处理和分析。这对于要迅速作出关键决策的分布式“边缘”设备(诸如自动驾驶汽车和物联网连接设备)十分有利。这些新型的自主或半自动“边缘”设备包括智能相机、可穿戴设备、机器人、无人机和VR/AR装置。

  集成3D传感功能

  通过英特尔的 RealSense™技术,使开发人员能够将3D传感功能集成到设计中,可用于机器人和无人机到AR / VR和客户端应用。就像双眼视觉使人类能够在三维空间中看到的世界一样,英特尔RealSense技术的目标就是使智能、交互式和自动化机器具有人类的3D感知能力。

  儒卓力提供各种型号的紧凑型英特尔RealSense摄像头,例如结合三个摄像头来作为一个1080p高清摄像头的型款,另外还有一个红外摄像头和一个红外激光投影仪,结合起来允许人眼感知深度并跟踪人体运动。

  在集成3D感测中,儒卓力提供英特尔D400系列RealSense摄像头,这些摄像头的核心是突破性D4和Dm处理器,它们使用半全局匹配算法的定制型款,可以实现超过3600万深点/秒的计算速度,提供超过90 fps的帧率,而且芯片封装尺寸只有6.3 mm×6.3 mm (这远远小于英特尔酷睿i7处理器),功耗低于22 nW /深度点,并可搜索128个不同点。其目标是使计算机立体视觉达到嵌入小型消费电子设备如手机、无人机、机器人和VR/AR应用等所需的性能水平(包括功率、散热、分辨率、帧速率、尺寸、成本等)。

  带有多个LED的眼动追踪

  另一个技术趋势是眼动追踪系统,它带有多个用来照射用户眼睛的红外LED,并通过传感器捕获反射回来的光,从而计算用户瞳孔的位置和凝视的方向,将这项技术融入VR/AR头戴式装置需要非常紧凑的红外LED,足够小以嵌入目镜周围的部份。

  例如,儒卓力产品组合中包括欧司朗光电半导体的SFH4055,它基于成熟的Firefly平台,广泛用于可见光谱的LED,其占位面积仅为1.0 mm×0.325 mm×0.55 mm,而发射器的波长为850 nm,主要针对VR/AR装置中的眼动追踪系统。

  参考文献:

  [1]迎九.VR、AR成熟还需多年,大量机会将会涌现[J].电子产品世界,2017(6):9-12.

  [2]汤振宇.融合现实是VR的终极目标[J].电子产品世界,2017(6):13-14.

  [3]王莹,王金旺.纵观AV/VR产业链,解读处理器IP及连接技术[J].电子产品世界,2017(6):15-18.

  [4]侯云仙.中国VR产业投融资特点及趋势[J].电子产品世界,2017(8):4-6.

  [5]蔡卓邵.VR将在年末加温,明年聚焦VR一体机[J].电子产品世界,2017(9):11-13.

  本文来源于《电子产品世界》2018年第7期第12页,欢迎您写论文时引用,并注明出处。



关键词: VR/AR 电缆 GPU 201807

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