小派科技CEO任攀:高效能VR是進入元宇宙的必經之路

語言: CN / TW / HK

1月20日,業內著名VR頭顯廠商小派科技在線上舉辦了“虛擬成真·小派科技2022線上媒體分享會”,公司CEO任攀在會上介紹了對元宇宙和VR產業的觀點及理念,包括VR和元宇宙的關係、沉浸感對元宇宙的意義、沉浸感對VR硬體所提出的要求及VR 3.0的行業標準等。

新浪VR幫助大家梳理了此次媒體分享會最為乾貨的部分,以下是任攀的內容分享。

圖:小派科技CEO任攀

一.元宇宙的形態、目的和重要影響因素

1. 元宇宙的形態

元宇宙到底是什麼樣子?不同的行業、不同的公司可能對元宇宙有不同的想象,目前也沒有確切的說法。如果讓我去概括元宇宙的定義,元宇宙是吸納了資訊、網際網路、人工智慧以及VR、AR、MR遊戲引擎技術的綜合性革命。元宇宙向人類展現出的是構建與傳統世界平行的全息數字世界的可能性。

簡單說來,目前的元宇宙概念就如同一鍋大雜燴,為我們描述了Web 3.0時代的前景和可能性。Web 1.0指桌面網際網路時期,依託的硬體是電腦;Web 2.0指移動網際網路時期,主要依託硬體是手機;Web 3.0時代,就是我們認為的元宇宙時代。它的硬體互動是通過VR裝置來完成的,並整合了5G和區塊鏈技術作為其底層的資料技術。

2.從不同維度解釋元宇宙的目的:滿足慾望,打破侷限,提升幸福感

公元前5世紀,古希臘的智者普羅泰戈拉有一個著名哲學命題——人是萬物的尺度。

命題的本義是,應該用人去丈量我們認知的邊界,人是那些已經存在的事物的尺度,也是那些並不存在的事物的尺度。雖然這個命題在當時引起了不小的爭議,但它應用在這裡為我們解釋元宇宙的目的非常合適——元宇宙就教我們從人的視角來正視自身的需求。元宇宙滿足了人的慾望,打破了人的侷限。

從人類發展角度來說,競爭是人類在進化中能夠勝出併成為高等物種所依賴的天性,但文明的發展壓制了人的本能。人類個體無時無刻不試圖擺脫現實世界的諸多束縛,而我們卻被各種規則條款制約著。元宇宙的出現為人類個體擺脫束縛提供了可能性。同時,人生只有一次,還未必盡如人意。元宇宙的出現也為人類在有限的人生中,提供了體驗更多角色和生活的可能性,從而增加了人類生活的豐富程度。人的一生面對的選擇都是單選題,但是其實我們有時候想做多選題?我們“想要”、“還要”、“全部要”,我們想做這樣那樣的事情,有可能全部做到嗎?元宇宙給了我們這種可能性。

我們也可以用馬斯洛的需求層次理論去解釋元宇宙的價值。1943年馬斯洛指出,人的諸多需求並不是對等的,而是分層次的。人類的需求通常被描繪成金字塔式的等級。從金字塔的底部由下至上,需求分別為:生理(食物和衣服),安全(工作保障),愛和歸屬感(友誼),尊重,自我實現。前四個級別通常稱為缺陷需求,而最高級別稱為增長需求。人的一生幾乎就是通過不斷的攀登這個金字塔來最終達到自我實現的目的。

現實生活中人群在金字塔的不同層級所擁有的幸福感差距,呈現紡錘型分佈:有些人剛剛吃飽,有些人僅僅擁有了安全感,有些人獲得了愛,有些人得到了尊重,只有極少數的人才做到了自我實現。比如說伊隆·馬斯克、扎克伯格,他們擁有的“自我實現”級的幸福感,是處於下面幾層的人所不能夠理解的。

通過元宇宙技術提供的各種可能性,讓人類的整體幸福感提升,去獲得馬斯洛需要層次金字塔上三層的體驗,這是非常有意義的事情。

我們可以看到現在世界已經說已經有很多兩極分化。在西方資本主義國家,貧富差距分化嚴重,導致的富人越富,窮人越窮。以前我們在讀書的時候,90年代讀中學的書本上說,社會發展的矛盾,是人民日益增長的物質文化的需求和目前國家物質文化水平不高之間的矛盾。那麼現在的主要矛盾是什麼?是人們追求生命的意義和生命原本毫無意義之前的矛盾,所以我們要解決這個問題,需要構造什麼樣的世界?

我們覺得元宇宙就是這個答案。元宇宙最終會提升人類整體的幸福感,使大家都有更多的機會上升到自我價值實現和尊重上,把自己的生活變得更有價值。所以我們認為元宇宙的價值在於是提升人類整體的生存狀態。

3.沉浸感是元宇宙的基石

元宇宙的基石是什麼?究竟是什麼促使元宇宙概念火熱起來?這要從元宇宙的八大要素說起。Roblox公司曾經定義元宇宙的八個要素為:身份、朋友、沉浸感、文明、經濟系統、低延遲、多元化和隨時隨地。我們認為這八大要素並不是平行關係,而是有主次之分。在PC所處的桌面網際網路時期及手機所處的移動網際網路時期,身份、朋友、文明、經濟系統、低延遲、多元化、隨時隨地等要素早已存在。我們已經可以做到在微信進行身份認證,在朋友圈裡進行高質量的互動。

然而桌面與移動網際網路唯獨沒有“沉浸感”要素。我們認為,PC和手機沒有開啟元宇宙的根本原因可能是:使用者通過二維裝置“觀察”三維世界,缺少足夠的“沉浸感”。缺少沉浸感,我們就無法將自己代入虛擬世界中,也就無法相信元宇宙是真實存在的。

這裡可以分享一個冷知識,Virtual Reality通常直譯是虛擬現實,這裡可能存在一個翻譯誤區。實際上英語Virtual的詞義是“事實上接近,近乎實際的”,而虛擬是意指“虛構的、虛假的”。Virtual Reality如果直接翻譯應叫做“近乎現實”,VR行業的真正的目的是要做到接近現實,靠近現實。

很多哲學和心理學理論都能夠用來解釋“沉浸感”的重要性。全世界最偉大的三位猶太人分別是:偉大的物理學家愛因斯坦、偉大的哲學家馬克思以及著名的心理學家弗洛伊德。弗洛伊德曾經在心理動力論中提出“精神的三大部分由本我、自我、超我組成”。這個概念用以解釋意識和潛意識的形成與相互作用關係。“本我”(完全潛意識)代表慾望,受意識遏制;“自我”(大部分有意識)負責處理現實世界的事情;“超我”(部分有意識)是良知或內在的道德判斷。弗洛伊德認為,除了能夠主動進行認知的“自我”以外,我們心底裡還有潛意識的存在。其中,“本我”是“底層的我”,決定我們的慾望和需要,就像冰山一樣,90%是在海平面以下的,不易被察覺,但卻是我們所有情緒的源泉。

在我們遇到心儀的異性時,還未對異性的外貌產生理性判斷前就會開始臉紅,這是因為本我控制的神經元和麵部血液迴圈系統就讓我們開始血液迴圈加速。而“自我”是感受到這些後,我們才會產生“見到TA臉紅心跳”的意識,最後在本我、自我的作用下,產生上層的“超我”的想法,就是“我好像愛上Ta了”。

沉浸感人格模型中,顯示“自我”和“超我”都是在“本我”的依託下產生的,這三部分獨立存在並且相互影響。

VR技術通過模擬物理環境——光、聲音、氣味、味道、運動,並以模擬出的物理環境來影響我們的眼、耳、鼻、舌、體感、觸覺,由此產生化學激素和電訊號來影響到本我,繼而影響到自我和超我。這也就是VR讓人們產生“身臨其境感”的心理基礎。

手機和PC之所以無法產生“身臨其境感”就是因為手機和PC僅模擬了光源和聲音,無法像VR一樣模擬整個物理環境。當然,VR技術對物理環境的模擬與腦機介面是不一樣的,腦機介面最終會直接越過我們的感官,產生化學訊號和電訊號刺激大腦,所以VR被認為是腦機介面之前的最後一代物理硬體裝置。

由上我們得出結論:VR通過模擬物理環境,使人產生沉浸感、存在感,並讓自我產生現實感,這樣的模擬是以VR技術提供的高沉浸感為依託的。沉浸感為本我提供所需要的感官資訊後,為自我和超我打造了真實感。所以沉浸感是元宇宙的基石,沒有沉浸感就談不上元宇宙。從現階段來說,任何不講沉浸感技術的元宇宙概念,大概率都是偽元宇宙。

以《生化危機7》這款著名的遊戲舉例:這款遊戲有3D和VR兩個版本,但兩個版本的遊戲體驗卻相差很多,正好是A/B Testing的一個絕佳的案例。我在玩3D版時,體驗非常流暢,跟我之前玩過的《生化危機》一樣,就是拿起槍掃射殭屍。但在VR版的生化危機裡,我很難流暢的將遊戲進行下去。

原因是在VR版本里,我會感覺殭屍就在我周圍,他們彷彿就在下一扇門後。雖然我知道,只要在遊戲裡推開門,拿起槍把殭屍打掉,就可以過關。但是我做不到,因為VR是有沉浸感的。不同於普通的平面遊戲,VR提供的足夠的視覺在場感,環繞的聲音,營造了真實的感覺,這就是VR技術進步下帶來的沉浸感提升。這種沉浸感欺騙了本我,讓人的腎上腺激素大幅提高,讓人難分真假。即便自我能夠靠理性知道這只是遊戲,但是本我依然恐懼。從這裡可以聯想到Oculus的VR設計原則中的一條“在VR內容當中絕對不要嚇使用者,因為那真的會嚇死人”。最近元宇宙概念火熱起來,是因為藉助VR硬體提供的真正的沉浸感,能夠讓人真正“進入”到早已存在許久的虛擬世界中去。“人是萬物的尺度”。有了人的入住,“虛擬世界”才變成了“元宇宙”。

VR沉浸感給體驗帶來的改變不僅僅像特斯拉那樣,讓人們從油車轉入新能源車,而更像是一場顛覆性的革命——沉浸感帶給我們的是某種意義上的移民,像Space X所提供出來的願景,人類終將去到火星。通過VR技術,人類終將移民到元宇宙,這才是整個VR技術的使命。同時不像移民火星只能買到單程票,移民元宇宙,你隨時都可以回到現實宇宙。

總結一下:VR硬體的成熟為元宇宙提供了足夠的沉浸感,因此元宇宙的概念火熱起來。我們認為在元宇宙八大要素中,沉浸感是底板和基石,藉助VR硬體提供的真正的沉浸感,人才能進入元宇宙。

二.藉助VR硬體的真正沉浸感才能進入元宇宙

1.高沉浸感需要達到VR 3.0的技術標準:自然、自由、自我

沉浸感是支撐元宇宙概念成立的核心要素,需要通過高效能VR硬體才能獲得。這就要求當前市面上的VR廠商實現革命性技術提升。小派將這一系列技術提升的目標歸納為VR 3.0的技術標準,即在視覺沉浸感、物理沉浸感、認知沉浸感(分別對應小派VR 3.0定義中的自然、自由、自我)三方面技術達標。

視覺沉浸感對應VR 3.0定義中的“自然”維度。UVI(Unit of Visual Immersion)即視覺沉浸感當量,是衡量視覺沉浸感的重要指標。我們通常認為PPD(Pixels per Degree)即角解析度、FOV(Field of View)即視場角、重新整理率這三個指標都分別存在絕對的天花板水平:PPD=60代表了視網膜水平;FOV=220度代表了人眼自然視場角;重新整理率大於180Hz人眼基本無法分辨。任何一款VR頭顯的這三個指標分別除以該指標的天花板水平(也就是100%水平)得到一個百分比,就代表該頭顯在該項指標上的表現。這個三個百分比的加權調和平均數就是UVI。我們認為這個模型能夠很好地量度視覺沉浸感水平。100%的UVI就意味著人眼已經完全無法分辨看到的是頭顯中的影象還是真實的世界。這個標準聽上去很科幻,但是實際上離我們不再遙遠。小派已經發布的Reality系列12K QLED頭顯的UVI高達73%,已經非常接近“優秀”的標準。

小派認為符合VR 3.0的頭顯水平視場角要達到200°,重合區視場角接近120度,上下視場角達到135度。重新整理率在大於180之上,人眼解析度就感知不到。我們在圖片上做個DEMO,144赫茲相比90赫茲來說,延遲低11毫秒左右。這個體驗要比110赫茲,延遲七八毫秒左右的水平要快得多,在打遊戲的時候這個差距就很明顯了。

UVI提高的瓶頸主要是GPU算力總體有限。GPU算力決定了單位時間內所能生成的幀數(也就是重新整理率)乘以單幀的總畫素數。

在總畫素數一定的情況下,在長寬比固定的前提下,PPD和FOV成反比,PPD提升FOV就需要降低,反之亦然。也就是說必須在PPD和FOV直接權衡和妥協。

比如,雙眼4K單眼2K,基本就是在20PPD和100FOV。雙眼8K單眼4K,就可以做到24PPD,170FOV。

我們以視場角(FOV, Field-of-View)和角解析度(PPD, Pixel-per-Degree)這兩個對VR頭顯視覺沉浸感起決定性作用的指標,對市場上的頭顯進行標定和對比,以FOV和PPD為圖表的縱軸和橫軸,任何一個解析度都等於FOV乘以PPD。當水平畫素點總數一定時(比如2K/4K/8K…),視場角和角解析度成反比關係。

我們可以看到達到解析度4K的產品進入了合格區,VR 2.0標準下,解析度要達到8K以上,VR 3.0標準下,解析度要達到12K以上。此時要想同時提高視場角和角解析度,必須提升畫素點總數(比如從4K提升至8K,甚至12K)。只有當總畫素數提升之後,則有更多空間在FOV和PPD之間權衡,以定義不同型別,但視覺沉浸感都足夠好的VR頭顯產品來滿足不同使用者群體的需求。

要突破UVI提高的算力瓶頸,主要是靠優化演算法,以提升對有限算力的利用效率,其中某些演算法要靠額外的硬體支援。

舉個例子:人眼在整個FOV的有效的清晰區其實很小,文字閱讀差不多有效的清晰區只有15度左右。圖片的清晰顯示區只有60度左右,所以給我們留下很多演算法的優化空間。通過注視點渲染技術,我們就可以大幅降低GPU端的算力負擔。小派開發和採用的類似優化演算法還有很多,比如ASW、ATW, DSC。通過這些優化演算法,我們可以把對GPU的算力負擔降低一半以上,反過來說,在同樣的算力平臺上,我們就可以支撐兩倍的VR頭顯效能指標。

物理沉浸感對應VR3.0 中“自由”的維度。VR硬體需做到6DOF定位 (six degrees-of-freedom tracking),即頭、手的定位追蹤,同時裝置需在無線化、空間影響、體感外設、人體工程學設計、重量和體積控制和分佈方面進行足夠優化。在VR 2.0時期,定位方案主要為outside-in,其方案好處是定位精確,缺點是價格比較高,需要配兩個燈塔基站,移動非常不靈活;inside-out定位方案是主流的發展方向,它的精確度足夠高、價格便宜、使用便捷,伴生的see-through功能已經形成了全視野AR功能的雛形,為VR將來過渡到MR打下了不錯的基礎。

認知沉浸感,對應VR3.0的“自我”的維度。如需對認知沉浸感進行評判,可以使用Mirror Test。Mirror Test通常是被用作測試動物是否足夠聰明能知道鏡子裡的影象是自己而不是其他個體。我們借用這個概念,意指在VR的鏡子裡是否能看到自己的表情、眼神、全身動作,以形成足夠的自我存在感。這除了上邊說的頭手6DOF的跟蹤定位之外,還需要face tracking(面部追蹤)、eye tracking(眼部追蹤)及body tracking(全身動作捕捉)甚至情緒跟蹤等諸多功能的支援。只有在充分的認知沉浸感的支援下,才有可能在VR中形成真正有效的社交場景。

2. VR硬體的研發門檻

VR硬體研發涉及到的技術領域非常多,門檻極高。最近很多人在問我們:做VR硬體的門檻是什麼?是不是VR硬體的門檻不高呢?是不是手機廠商也可以來做,也可以做VR硬體?

簡單回答:顯然,不是這樣子的。VR的技術門檻很高,而且跟手機行業關聯度不高。

我們可以看一下VR所涉及到的技術,包括軟體、光學、感測、感知科學、計算機視覺、計算機圖形學、硬體、顯示、UI、OS、穿戴,和音響。

首先我想表達的是,VR對技術是對這些方面全方位提出了更高要求,推進這些領域的提升,這些要求在手機領域是沒有這麼高的。

舉個簡單的例子,光學領域。VR的光學部分佔產品的比重是很大的。超大視場角的同時要畸變和色差可控,體積和重量可控,這對光學提出了非常高的要求。這在手機行業是不存在的。由於需求不存在,所以上游廠商也沒有類似規格的產品,這就要求我們整機廠商自己研發。

顯示更是如此,我們要做到大視場角,高解析度,路還很長。未來要達到16K才能滿足我們的要求。但我們也知道,現有的螢幕也不過是4K左右,剛剛入門。而對手機來說,2K螢幕基本已經是天花板了,再高根本沒有意義。

再看定位,VR行業一般用SLAM做inside-out tracking。有些人認為沒什麼大不了,但這背後有大量的技術改良。SLAM大家都知道,原本的使用場景是機器人導航、定位。掃地機器人都用SLAM定位。對它來說,低延遲不是剛需。但對VR來說,直接使用普通SLAM技術會導致嚴重眩暈,因為它的MTP根本就做不到20毫秒以下。如果不做深度的優化,是沒有辦法直接應用在VR裝置的inside-out tracking裡的。VR裡的SLAM 定位必須做到亞毫米級高精度,毫秒級低延時,超高魯棒性,也就是不丟、不漂、不卡。這都意味著極高的技術門檻。

再看作業系統,作業系統裡的傳統的顯示排程機制,完全不能滿足VR的MTP延遲的要求。

VR在穿戴和人體工學方面的目標是長時佩戴,而且女性使用者還提出了不弄亂髮現,不弄花妝容的需求。手機也不存在這些問題。

綜上所述,我們認為VR行業跟手機行業是非常不同的兩個行業。如果有任何人認為是,那我覺得他可能對這事情的判斷有點誤會。

VR行業與手機行業一樣,會分為上半場與下半場。現在,我們認為VR還處於上半場解決痛點的階段。而做產業鏈的深度整合、商業模式的創新,應留到下半場。這更多地是提供一些嗨點,產生出大規模的經濟效益,然後把成本攤薄。

在目前這個階段,VR行業最重要的是整機廠商和上游廠商一起通過聯合研發和快速迭代,努力提升整個產業鏈的能力,而那些在成熟產業鏈中成長起來的廠商比如智慧手機廠商,這時候進場可能會非常的不適應。

打個比方,小米在2011年左右進場生產智慧手機。那時高通跟谷歌決定一起開發安卓,而且已有蘋果商業模式成功的前例。但是想象一下,如果小米在2003年進場會怎樣?此時移動網際網路會產生嗎?不會,因為需要4G、新的智慧手機、多核晶片,以及智慧作業系統Linux的出現才能促成移動網際網路的誕生。

VR的這個階段也是一樣,上半場需要硬體公司,如果有人認為手機廠商輕易就能進入VR行業,我覺得也挺好,至少證明大家可以進來看好這個行業。但是我覺得手機廠商轉行VR硬體這可能是一條曲折的路。

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