高質(zhì)量的VR體驗(yàn)首先出現(xiàn)在PC端和主機(jī)端并不是偶然，VR對(duì)硬件性能要求較高，移動(dòng)Soc的性能相對(duì)較弱，因此移動(dòng)VR相比PC VR需要更多軟件優(yōu)化，做一款體驗(yàn)達(dá)到基本要求的PC VR并不算難事，很多廠商的重點(diǎn)也早已放到了應(yīng)用生態(tài)和VR標(biāo)準(zhǔn)等方向上，而目前體驗(yàn)真正滿(mǎn)足基本要求的移動(dòng)VR主要還是GearVR，但其軟件平臺(tái)由Oculus提供，Oculus卻深陷與ZeniMax的官司糾紛中，給GearVR的發(fā)展蒙上一層陰影。

即便是GearVR，仍然存在不少問(wèn)題，下面我們就來(lái)列舉一下移動(dòng)VR產(chǎn)品很難克服的一些問(wèn)題：

功率受限

與體積龐大、直插電源的PC VR相比，移動(dòng)VR面臨的最大挑戰(zhàn)就是處理器功率嚴(yán)重受限、散熱能力不足。移動(dòng)VR只能使用電池供電，為了節(jié)省電力增加續(xù)航，移動(dòng)Soc圖形運(yùn)算能力有限。同時(shí)移動(dòng)VR的運(yùn)算單元和電池一般都包含在頭顯部分，基于重量和用戶(hù)對(duì)熱度的感受，其散熱也嚴(yán)重受限。一般來(lái)說(shuō)，移動(dòng)產(chǎn)品的TDP都要低于4w，而PC上的中高端GPU至少達(dá)到150w。

摩爾定律已經(jīng)走到尾聲，我們的處理器制程工藝進(jìn)步緩慢，這意味著有限功耗下的處理器性能很難有較大進(jìn)步，典型例子是Intel Core M處理器，看似用4.5w的TDP實(shí)現(xiàn)了15w低壓處理器的性能，實(shí)際上這種級(jí)別的性能是通過(guò)短時(shí)睿頻到15w TDP實(shí)現(xiàn)的，其發(fā)熱嚴(yán)重，無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間維持，無(wú)法應(yīng)用到VR頭顯中。

當(dāng)然，盡管移動(dòng)VR在性能上永遠(yuǎn)無(wú)法匹敵PC產(chǎn)品，但這并不代表我們無(wú)法在移動(dòng)平臺(tái)體驗(yàn)到畫(huà)質(zhì)清晰、高幀率的沉浸式體驗(yàn)。對(duì)于特定的應(yīng)用場(chǎng)景，例如高清晰的VR視頻內(nèi)容、部分游戲，我們?nèi)匀豢梢哉业阶钸m合移動(dòng)VR的場(chǎng)景。

首先，我們可以針對(duì)使用頻率很高的任務(wù)開(kāi)發(fā)專(zhuān)用的加速處理單元，這一點(diǎn)現(xiàn)在人們已經(jīng)廣泛應(yīng)用了，例如移動(dòng)處理器的視頻硬件解碼能力都非常強(qiáng)；今后廠商很有可能針對(duì)VR應(yīng)用開(kāi)發(fā)專(zhuān)門(mén)的加速單元。同時(shí)，業(yè)界正在為VR開(kāi)發(fā)專(zhuān)門(mén)的圖像處理技術(shù)，例如多視圖渲染，它可以簡(jiǎn)化立體圖像渲染過(guò)程的任務(wù)量。這個(gè)技術(shù)并不僅僅適用于移動(dòng)VR，它現(xiàn)在已經(jīng)支持OpenGL 3.0和ES 3.0，由諸多知名公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)，例如Oculus，高通，NVIDIA，谷歌，Epic，ARM和索尼。多重視圖可以用單個(gè)繪圖指令完成立體圖像渲染，這樣可以減少CPU調(diào)用，并縮減GPU頂點(diǎn)渲染任務(wù)。據(jù)稱(chēng)，這一技術(shù)可以提高40%~50%的性能表現(xiàn)，目前ARM的Mali和高通Adreno系列GPU已經(jīng)支持這個(gè)技術(shù)了。

有助于提高移動(dòng)VR體驗(yàn)的另一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)是焦點(diǎn)渲染技術(shù)（眼球追蹤）。由于人眼只有在視網(wǎng)膜中央一小塊區(qū)域能夠分辨精細(xì)的圖像，所以我們可以使用眼球追蹤確定這一區(qū)域的位置，然后只在對(duì)應(yīng)的區(qū)域采用高清晰度的渲染方式，周邊則使用低分辨率渲染。這樣，我們就能在幾乎不影響實(shí)際的VR表現(xiàn)時(shí)大大降低GPU負(fù)載。

帶寬和高分辨率

移動(dòng)VR受限于處理器功耗的同時(shí)也會(huì)遇到其他VR平臺(tái)同樣需要面對(duì)的問(wèn)題，包括超低延遲的要求，高分辨率等。VR對(duì)分辨率的要求相當(dāng)高，即使采用了2K面板的VIVE頭顯，很多用戶(hù)仍然會(huì)認(rèn)為其畫(huà)面清晰度完全不能滿(mǎn)足要求。由于我們的眼睛距離屏幕非常近，所以其延遲和像素點(diǎn)很容易被看出來(lái)。

人們常常批評(píng)VR顯示屏是“馬賽克”、“大果?！?，由于VR經(jīng)常采用AMOLED屏幕，其Pentile子像素排列使得這個(gè)問(wèn)題變得更加突出，因?yàn)檫@種排列需要共用子像素，以低分辨率模擬高分辨率，同時(shí)OLED在提高像素密度上遇到了困難。如果換用LCD顯示屏，我們就能實(shí)現(xiàn)4K分辨率的VR頭顯，但LCD容易產(chǎn)生余暉效應(yīng)。即使我們實(shí)現(xiàn)了更高分辨率的OLED，由于VR要求幀率達(dá)到90FPS甚至120FPS，巨大的數(shù)據(jù)量加重系統(tǒng)負(fù)擔(dān)。尤其是內(nèi)存帶寬，因?yàn)橐苿?dòng)VR只能讓CPU和GPU共享低功耗內(nèi)存，其帶寬實(shí)際上還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于PC上的專(zhuān)用顯存的。

節(jié)省顯存帶寬的基本策略包括使用圖形或色彩壓縮算法，例如ARM和AMD的自適應(yīng)擴(kuò)展紋理壓縮標(biāo)準(zhǔn)（ASTC）或者愛(ài)立信的紋理壓縮標(biāo)準(zhǔn)（ETC），目前它們已經(jīng)成為OpenGL和GL ES的官方擴(kuò)展的一部分。據(jù)了解，使用這些壓縮技術(shù)在一部分情況下能夠節(jié)省50%的帶寬。

當(dāng)然這里還有其他GPU技術(shù)，例如曲面細(xì)分，盡管會(huì)額外消耗一部分GPU資源，但它也能夠大大提高畫(huà)面細(xì)節(jié)。還有延遲渲染和Forward Pixel Kill可以避免重復(fù)渲染一些像素點(diǎn)，Binning/Tiling架構(gòu)則將圖像分成小格依次渲染，這樣也能節(jié)省帶寬（不過(guò)會(huì)增加延遲）。

另一方面，對(duì)于移動(dòng)VR游戲開(kāi)發(fā)者而言，犧牲部分畫(huà)面細(xì)節(jié)保障流暢性也是常用的手段之一。例如把定義畫(huà)面或色彩細(xì)節(jié)的數(shù)據(jù)從32位降低到16位，就可以大大減少數(shù)據(jù)量。同時(shí)，這些措施并不僅僅節(jié)省帶寬，對(duì)于移動(dòng)VR電池續(xù)航也有一些幫助。

延遲和顯示面板

前面也提到了，目前高端VR頭顯一般采用OLED顯示屏，這是因?yàn)镺LED像素切換速度更快，有助于緩解VR畫(huà)面延遲的問(wèn)題。不過(guò)從另一方面講，高分辨率的LCD顯示屏成本仍然低于低分辨率OLED，同時(shí)我們通過(guò)優(yōu)化軟件和屏幕本身也能在一定程度上緩解屏幕本身的缺陷，所以現(xiàn)在也有不少?gòu)S商重新改用LCD屏幕，例如很多國(guó)產(chǎn)VR廠商和微軟VR頭顯的低端型號(hào)。

正常來(lái)說(shuō)，VR的運(yùn)動(dòng)畫(huà)面延遲應(yīng)該限制在20ms以?xún)?nèi)，這包含了傳感器檢測(cè)頭部運(yùn)動(dòng)、信號(hào)處理、畫(huà)面渲染、屏幕顯示整個(gè)過(guò)程。在整個(gè)延遲過(guò)程中，屏幕畫(huà)面的刷新速度占據(jù)了相當(dāng)重要的一部分，其表現(xiàn)直接影響VR體驗(yàn)，因?yàn)槲唇?jīng)優(yōu)化的LCD屏幕本身的延遲就可能超過(guò)20ms。理想情況下，屏幕延遲最好低于5ms，一般OLED屏幕可以做到這一點(diǎn)，而優(yōu)化過(guò)的LCD則低于10ms，所以采用LCD的廠商還需要在其他地方進(jìn)行優(yōu)化，彌補(bǔ)這部分延遲。

從目前VR硬件的發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，由于OLED面板產(chǎn)能不足加上VR廠商迫切希望降低硬件成本，后續(xù)將會(huì)有更多VR廠商改為采用更具性?xún)r(jià)比的LCD面板。提供LCD高端面板的日本廠商通過(guò)技術(shù)改良優(yōu)化了LCD的刷新率和像素切換時(shí)間，使得LCD更容易被應(yīng)用到VR頭顯中。去年，日本顯示器公司JDI就曾展示過(guò)一種高密度的高速液晶面板，而VR箘也從中國(guó)廠商的介紹中了解到夏普公司也開(kāi)發(fā)了類(lèi)似產(chǎn)品。

音頻和傳感器

盡管我們對(duì)于VR體驗(yàn)的大部分討論都集中在畫(huà)質(zhì)方面，但空間音頻和高精度低延遲的傳感器對(duì)于VR體驗(yàn)的沉浸感也十分重要。需要注意的是，在移動(dòng)VR中，所有這些都需要考慮體積重量受限的機(jī)身和功耗。

前面也提到了延遲的重要性，而傳感器延遲也是整個(gè)運(yùn)動(dòng)畫(huà)面延遲的一部分。目前，高端PC VR支持頭部追蹤和位置追蹤，而移動(dòng)VR還只支持3自由度頭部追蹤，使用慣性測(cè)量單元進(jìn)行頭部旋轉(zhuǎn)的追蹤。當(dāng)然，今后還有眼球追蹤等新興技術(shù)，所有這些傳感器都需要持續(xù)收集數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，這里就會(huì)產(chǎn)生微小的延遲。廠商需要考慮的當(dāng)然是在保證追蹤精度的同時(shí)盡可能減少延遲，并降低功耗。

對(duì)于音頻方面，盡管游戲業(yè)很早就開(kāi)始使用3D空間音效，但目前很少有廠商將它與頭部運(yùn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)并通過(guò)卷積混響實(shí)時(shí)處理，實(shí)現(xiàn)位置相關(guān)的真實(shí)空間音效，這部分內(nèi)容的處理也非常消耗處理器計(jì)算資源。對(duì)于PC，我們可以使用強(qiáng)大的cpu進(jìn)行處理，而移動(dòng)VR，最好的辦法則是應(yīng)用專(zhuān)門(mén)的DSP進(jìn)行處理，可以極低功耗完成同樣的任務(wù)。

從目前來(lái)看，最適合傳感器和音頻處理的移動(dòng)Soc應(yīng)該是來(lái)自高通的驍龍系列，它支持CPU、GPU和DSP的異構(gòu)處理，可以平衡計(jì)算性能和功耗，提供最優(yōu)秀的移動(dòng)VR表現(xiàn)。

開(kāi)發(fā)者和軟件

任何優(yōu)秀的硬件最終都離不開(kāi)大量開(kāi)發(fā)者的支持，VR硬件需要配套專(zhuān)門(mén)的軟件平臺(tái)，支持主流游戲分開(kāi)發(fā)引擎和SDK，方便開(kāi)發(fā)者制作自己的應(yīng)用。目前，VR平臺(tái)廠商開(kāi)始考慮聯(lián)合制定相關(guān)的VR開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，這樣可以減少開(kāi)發(fā)者為平臺(tái)移植應(yīng)用的成本，防止“重復(fù)造輪子”，加速VR內(nèi)容的積累。

SDK包含VR軟件平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)VR體驗(yàn)影響很大，例如著名的異步時(shí)間扭曲（ATW）技術(shù)，可以減少GPU渲染開(kāi)銷(xiāo)，提高移動(dòng)VR的流暢性。其他還有光學(xué)畸變校正和立體透視渲染等，減少VR畫(huà)面的形變等問(wèn)題。

目前，各大主流平臺(tái)都能夠提供支持廣泛的SDK，開(kāi)發(fā)者可以使用Unity或者虛幻引擎進(jìn)行開(kāi)發(fā)，而VR軟件標(biāo)準(zhǔn)則尚在討論中。此前，Khronos組織宣布成立OpenXR標(biāo)準(zhǔn)，提供VR標(biāo)準(zhǔn)化API，但這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)至少要到2018年才能夠正式發(fā)布。

總結(jié)

移動(dòng)VR和高端VR代表了虛擬現(xiàn)實(shí)的兩種不同發(fā)展方向，目前，高端VR體驗(yàn)比較出色，而移動(dòng)VR由于成本較低，更容易收獲大量用戶(hù)群。不過(guò)從目前的發(fā)展來(lái)看，高端VR更容易獲得更多優(yōu)秀的VR內(nèi)容，能夠收獲一批早期的核心用戶(hù)，其發(fā)展速度比移動(dòng)VR更快，不過(guò)隨著虛擬現(xiàn)實(shí)的逐漸成熟，相信移動(dòng)VR在用戶(hù)基數(shù)方面的優(yōu)勢(shì)將會(huì)逐漸展現(xiàn)。