腾讯互娱专家：无线，VR迈向成熟的第一步

作者：腾讯互娱研发部  游戏研究组  starkwang(汪佳逸)

全民买买买的双十一同时，VR厂家们也都没有闲着，各种宣传造势。在这一众吆喝中，有这么一个“波澜不惊”消息。

 中国厂商TPCAST推出支持VIVE VR系统的无线VR升级套件！只要1499，只能在HTC中国区官网预定。

这个消息虽然被Trump，双十一，汇率等等冲的不知道哪里去了，但是对于作者来说非常振奋。16年年末将至，先驱者们不负众望，将其做了出来。

笔者认为，这将是VR迈向成熟的第一步。

一、VR硬件之痛

说到这艰难的第一步，就不得不说下当今VR之痛。当然，痛点有点多，撇开内容，平台，图像算法等软实力不谈，就单从硬件上说，笔者认为有以下3大痛点：

1、分辨率低

很多刚接触VR的人，一带上去经常会说，“看不清啊，有点模糊，是不是没带好”，其实大部分情况是分辨率不够。

现在主流头戴式VR眼镜双目分辨率基本均为2K，通过一组放大镜将图像扩展为FOV（视角）=100°左右。这将导致本身不低的分辨率（2K），在人眼中变得非常低，像素颗粒感非常明显。知乎大神也计算出了，每度所需像素（PPD）需要达到60（跟距离有关）的要求，才能达到“视网膜”级别的体验。

*https://www.zhihu.com/question/39696826

根据他的计算，现在的主流的2K显示器，PPD也就只有可怜的13，差别太大了。而以10多年前主流的1024*768分辨率的显示器，大致尺寸横向30cm，以人眼距离显示器50cm计算，当年的显示器的横向PPD=30，也就是说现在主流的2K VR的实际看上去的分辨率还不如1024*768的老古董。

从分辨率上直观的看，如果要讲显示效果达到现在手机的retina屏幕的效果，并保持100°左右的FOV，则双目分辨率需要介于8K~16K之间，大约估算为11K。

所以说屏幕任重道远，2017年可能可以见到三星的使用4K OLED屏幕的手机。PC/主机等高端VR设备今后是可能可以做到4K/8K分辨率的，但是采用手机+盒子的这类移动VR设备则性价比低。不是说它们不能做，而是手机用在VR盒子中时是需要且可以做到4K分辨率的，但是手机更多的时候是作为移动终端来使用，在现在的尺寸下，2K屏幕已然达到Retina要求了，再加大分辨率只能是提高耗电量，提升硬件压力，对使用感受的提升意义太小，性价比太低了。

2、有线连接

由于移动VR受到CPU和GPU功耗的限制，导致其性能无法与PC/主机端相比，暂且不论。那主流的HTC Vive，Oculus CV1和PS VR看似不错的性能指标，能带给玩家沉浸感，但是眼镜后面那一根长长的“辫子”着实碍事，活动空间被束缚，极大地降低了可玩性。在完全看不到外界的VR环境下，很多玩家总是担心被线绊倒。

3、GPU性能

现在不论是桌面级的Nvidia最新的GTX1000系列，还是高通的新GPU，基本能够很好地支持2K分辨率下的VR设备。但是当分辨率提到4K甚至8K时，更高的屏幕分辨率将会对GPU提出巨大要求，现在的显卡性能将无法驱动8K显示器。

二、无线VS有线——艰难的选择

这一代的PC/主机 VR头显都不约而同地选择了HDMI线来连接头显和主机/PC，而没有选择无线，不是因为他们懒，而是在产品设计之时无线系统不给力啊。

首先我们需要知道，传输VR图像到底需要多少的数据率。由于VR对于显示流畅度要求极高，降低延迟以避免眩晕，主流VR头戴显示器的刷新率都高达90~120Hz。以现在2K分辨率为例，每秒传输速率根据未压缩32位和YUV4:2:0压缩算法分别为：7Gbps和3Gbps左右。

对比现在主流的无线和有线传输协议，能够达到传输2K图像要求的，也只有HDMI可以做到了，像什么802.11ac完全不够用，而且无线传输的稳定性要远远低于有线，所以实际的传输速率能够到理论值的50%就谢天谢地了。

上述要求的这也就是现阶段的PC/主机类型的VR头戴显示器大多使用HDMI线传输数据。

三、无线的曙光和杀机

无线没戏了？那也不是，在上述的表格中，有一个802.11.ad的标准（60GHz毫米波通信），其采用60GHz载波，能够实现最高7Gbps的室内短距离高速传输，基本满足现今的传输要求。

60GHz毫米波通信最早是军方的应用频率，后来才开放给民用。超高的载波频率，远离拥挤的2.4GHz和5GHz频段，因此它能够实现7Gbps的传输速率。其实，在2009年前后，博通公司（Broadcom）就开始尝试商用使用60GHz的无线传输模块了，想把它打造为家庭短距离超高速通信，例如：无线传蓝光电影之类的，但是相信大家都没怎么听过，说明并没有成功。

那为啥没有成功呢？其实60GHz毫米波通信有2个主要的缺点！

缺点1：传播距离近

60GHz毫米波第一个问题就是传播距离近，这是由于大气对于该频率的电磁波的衰减特别厉害（每公里衰减20dB左右），并且穿透墙壁的能力几乎没有，不过这对于VR来说并不是大问题，反正玩VR一般就在一个房间，大约10米的距离可以传输就可以了。

然而真正的问题是水，水或者水汽对于该频率的吸收也尤为厉害。本来信号传输的很不错，数据率稳定，图像清晰，但是玩家在中间摆了一瓶水，完了，传输速率下降，图像直接卡住。再者，对于60GHz毫米波来说，潮湿的南方天气，特别是江南的梅雨季节和华南额回南天那简直是噩梦。

缺点2：方向性强

方向性强，通俗的意思就是要把无线设备的发射端（天线）和接收端（天线）对准了，才会有信号，如果没对准则信号很弱甚至没有。而咱们普通的Wi-Fi路由器的方向性就比较弱，在房间里不用可以摆放，都能收到信号。

方向性强对于一个通信系统来说，本身是个优点，但是放到VR中来就不一定了。在VR体验中，玩家可能会走动，会摇头晃脑，可能低头，所以是有可能让发射器无法直接看到接收器的。这将影响接收信号的稳定性，对于图像传输来说太重要了。

四、拭目以待

虽然有上述这些缺点，不过既然TPCAST能够把产品做出来，相信还是做了一些改进以避免这些问题。根据网上的视频，笔者做了以下几点推测。

对于缺点1，由于网上的测试视频是在北京进行的，大家知道，北京那是相当干燥，也没有在桌上摆着水，所以可能没有问题。

对于缺点2，我们从视频里可以看到，一方面，试玩的汪总并没有走动，可能避免了信号波动。另一方面，为了应对低头可能造成的信号衰减，貌似测试条件下把TPCAST的发射器钉在了屋顶上。 

对于缺点2，笔者认为其实可以用60GHz毫米波，穿透性弱，反射性强的特性，利用屋顶，墙面的反射来覆盖信号，不过需要相控阵天线的配合。这个过于专业，本文就不再赘述，大家可以自行wiki。官方宣称，其延时能够控制在2ms以内，笔者希望能够尽早能够体验一下。

这么酷的无线设备怎么换上去呢？其实HTC在设计Vive之初也是比较有心，在Vive前上方的盖板可以很轻松的打开，然后就可以把原来超长的HDMI，USB线都拔出来，换上短的线，方便接到头顶的TPCAST接收器上。另一方便，笔者对比Oculus CV1发现，把海绵垫圈摘下，一样也可以很轻松的换线，这说明今后Oculus CV1也可以支持无线设备。然而，PlayStation VR眼镜就没那么方便了，笔者试了半天也没找到方法把PS VR的线拔下来，可能Sony觉得这代产品就这样了，要出无线就等下一代了。 

最后，笔者想说的是：

无线是VR成熟的第一步，但还远远不够，并且这第一步可能只是很小，很短暂的一步。

因为，当图像分辨率提高至8K时，在不考虑其他及改进的图像压缩算法下，未压缩32位和YUV4:2:0压缩算法的传输速率将需要提高至28Gbps和12Gbps。这也就意味着，现在的传输协议又不够用了，必须要下一代通信协议来救场了。