虚拟现实大热，芯片厂商如何应变？

自从2012年Oculus Rift在Kickstarter上一鸣惊人以后，很多困于物联网“泥潭”中的厂商便将关注点转向了这个类型并不算新的虚拟现实（VR）产品。而在两年后，当Facebook宣布以20亿美元收购这个连产品都没见着的公司的时候，整个业界为之沸腾，从半导体上游，到中游方案商，再到下游的制造商都蜂拥而至，虚拟现实市场一触即发。众多厂商围绕虚拟现实的设备、内容、分发平台展开了新一轮的角逐。

　　包括谷歌、索尼、三星、HTC、乐视和华为等一大批厂商正在将触角伸向虚拟现实，下一个产业市场也正在冉冉升起。根据集邦公司（TrendForce）发布的报告，预计2020年虚拟现实市场消费规模将达到700亿美元。而根据艾媒咨询的《2015年中国虚拟现实行业研究报告》现实，仅中国的虚拟现实市场，预计2016年将产值将达到 56.6亿元，到2020年市场规模预计将超过550亿元。面对这个大蛋糕，高通、瑞芯微和全志等厂商畜势待发。

　　中国虚拟现实市场规模及预测

　　对虚拟现实市场有过了解的人应该知道，虚拟现实产品从形态上可以分为三类，分别是头戴式虚拟现实显示器（需要和PC连接）、智能眼镜虚拟现实设备（需插入手机使用）和一体机（可独立使用）。无论是哪种形态，由于虚拟现实产品特性，对于屏幕分辨率、刷新率、延迟率和 计算能力、图形处理能力等都有很高的需求，我们来看一下这些芯片厂商为了解决这些问题都出了哪些奇招。

　　虚拟现实设备的三种形态

　　高通：骁龙芯片助力虚拟现实

　　作为全球知名的移动处理器方案提供商，高通（Qualcomm）在移动芯片领域有很深的积累。过去几年，在手机、物联网和无人机领域，高通也提供了性能强悍的解决方案，在即将到来的虚拟现实大潮，高通也早有布局。

　　高通表示，他们从几年前就开始就为虚拟现实好了相关准备，希望在如今能够抓住这一机遇。

　　在他们看来，消费者将来肯定不希望因为受到线缆连接的限制而从虚拟现实世界的体验里分心。因此未来的虚拟现实设备必然是移动的、低功耗的、无线的。

　　高通在这些方面本身都有着卓越的技术，而他们为了满足虚拟现实的需求，他们做了多方面的提升。

　　如在最新的骁龙820处理器上，高通内嵌了低功耗异构计算处理（low power heterogeneous computing processing），包括软件开发包（SDK）在内的软件工具，还有SDK所包含的一些工具如Symphony System Power Manager，可以提供异构调度，使CPU、GPU和DSP性能得到优化，实现最佳的性能管理。再加上高通一直以来在软硬件方面的投入，在虚拟现实方面，高通也能够很好的服务客户，具体体现在以下几个方面：

　　第一，支持更宽的色域，包括4K OLED显示器，高效的10位4k 60Hz HEVC（视频编解码）视频压缩，并拥有非常出色的功耗表现。当一个终端非常接近人眼时，显示像素的数量非常重要，用户会非常在意终端对高质量、高色域显示的支持，以及出色的视频压缩性能。

　　第二，出色的3D图形能力。目前，高通能够提供的能力已经超过了目前最先进的安卓智能手机游戏的需求，支持最新Vulkan软件的GPU能出色地支持复杂VR功能，并满足所需的低功耗要求。

　　第三，整合传感器内核技术，包括将惯性传感器、摄像头追踪传感器与支持重要VR功能的多种软件算法整合。例如骁龙820中视觉惯性测距（Visual Inertial Odometry）、Hexagon DSP与全新Hexagon Vector Extensions（HVX）的整合，可以实现更快、更准确地追踪头部运动/变化，这对VR体验来说非常重要。

　　除此之外，Qualcomm还推出了骁龙VR软件开发包（SDK），可以显著改善VR的镜头校正、立体渲染校正、异步时间扭曲等功能，减少VR延迟（Motion-To-Photon Latency，移动到显示的快速处理延迟。

　　这里提到的Motion-To-Photon是一个全新的衡量VR设备性能（或评估其延迟时间）的矩阵，是指当用户在戴着VR设备时，如果用户的头部或身体有任何的运动/改变，设备能够更新画面所需的时间。从运动变化到VR设备显示之间所需时间延迟越短，用户体验就越好。我们正不断努力来最小化这个时间，希望降低延迟、为用户带来更好的体验。

　　总体来说，随着骁龙820处理器的推出，高通能为今年一些全新的VR设备就能提供比较好的体验。未来，随着移动技术的发展，在减少延迟，同时降低功耗和提供更好的软件支持方面也会有提升空间。

　　高通认为，虚拟现实设备是一种“始终开启”应用，因此其中包含的很多不同子系统中的惯性传感器，追踪摄像头与显示和音频系统等等，都需要同时处在工作状态的。加上虚拟现实设备需要直接接触用户皮肤，所以对设备的功耗和散热限制方面会影响到用户体验，如何能够打造更先进的应用，同时又能够保持更长的电池续航时间，是业界都需要继续长期关注的领域。

　　另一方面，虚拟现实的相关软件、中间件和开发工具都需要得到进一步改善，从而更好地帮助虚拟现实内容开发人员针对不同的虚拟现实设备开发不同应用，同时也能在更短的时间内开发出一些创新的虚拟现实应用。

　　瑞芯微：延迟低于20ms的方案，虚拟现实首选

　　其实在虚拟现实方案方面，瑞芯微投入的比较早，也获得了不错的成绩。其RK3288成为很多厂商虚拟现实设备方案的首选。为了进一步提升消费者的使用体验，推动虚拟现实行业的进步，瑞芯微在上个月的香港春季电子展上，带来了其旗舰级处理器新品RK3399。这款瑞芯微目前最强的芯片具有高性能、高扩展和全能型等特点，是虚拟现实解决方案的首选。

　　据瑞芯微介绍，RK3399采用了双Cortex-A72大核+四Cortex-A53小核的big.LITTLE大小核架构，并对整数、浮点、内存等做了大幅优化，产品在在整体性能和功耗等方面也有了革命性的提升。而GPU采用四核ARM新一代高端图像处理器Mali-T860，集成更多带宽压缩技术：如智能迭加、ASTC、本地像素存储等，还支持更多的图形和计算接口，总体性能比上一代提升 45%。

　　另外，RK3399集成了双USB3.0 Type-C接口，支持Type-C的Display Port音视频输出，支持LPDDR4内存，支持双路摄像头数据同时输入，支持3D、深度信息提取处理，支持2560×1600屏幕显示和双屏显示。支持 HDMI2.0接口、H.265/H.264/VP9 4K 60fps高清视频解码和显示。内建PCI-e接口支持基于PCI-e的高速Wi-Fi和存储扩展。支持8路数字麦克风阵列输入，兼容安卓和Linux系统。

　　产品经理彭华成表示：“我们针对VR做了很多优化，采用低延迟渲染的技术，在保证位置不变的情况下， 把渲染完的画面根据最新获取的传感器朝向信息计算出一帧新的画面， 再提交到显示屏。结合驱动级、图像引擎级的优化，最终可呈现舒适的视觉环境，比未优化的Android系统提升5倍以上。”他继续说，“目前，业界的标准是延时低于20毫秒，屏幕刷新率高于75Hz，陀螺仪刷新率大于1000Hz。这些我们都做到了。”

　　在VR软件优化方面，瑞芯微也投入大量精力。针对VR产品产生的畸变、色差、边缘模糊等问题，通过底层图像技术，畸变控制、反色散、瞳距调节算法进行检测与修正以达到最佳视觉体验效果。此外Rockchip还与Nibiru等厂商合作，进行VR系统的适配与深度优化。而这对终端量产而言，则具有极大优势，弥补传统硬件厂商在软件技术领域的不足，减小品牌厂商在硬件软件、研发成本上的投入和时间。

　　这就给VR开发者带来全新的开发选择。

　　全志：一体机解决方案让VR开发更简单

　　提到全志，大家都想起他在平板、盒子这些领域的呼风唤雨。这个2007年始建于珠海的无晶圆厂凭借优越的一站式解决方案，带动深圳的制造厂商攻克了一个又一个市场。在虚拟现实到来之际，全志也在发力，助力虚拟现场的崛起，这主要体现在其H8vr一体机解决方案上。

　　全志H8八核芯片方案基于台积电最新领先的28纳米制造工艺，采用8个ARM Cortex-A7内核，支持8核心同时2.0GHz高速运行，同时搭配Imagination 旗下强劲的PowerVR SGX544 图像处理架构，工作频率可达700M左右，确保产品有流畅的UI体验。

　　另外在多媒体方面，全志H8支持多格式1080p@60fps视频编解码， 支持H.265/HEVC视频处理，集成8M ISP图像信号处理架构，可支持800万像素摄像头。 而在显示方面，H8支持HDMI 1080p@60fps显示，支持HDCP V1.2协议，支持HDMI CEC。此外，H8集成了全志新一代丽色显示技术，图像显示质量进一步提升。

　　全志透露，全志的H8vr视频一体机解决方案是业内领先并可量产的VR一体机解决方案，拥有开放的硬件系统平台，开放H8vr系统SDK。

　　全志H8vr视频一体机解决方案不但具有“低发热、低功耗、高集成度”特点，而且电池更小重量更轻，这样直接带来的好处就是头盔部分会相对变轻。同时，由于一体机不需要在电池重量（头盔整体重量）和续航时长之间妥协，这就能够解决头盔本身的散热问题。而高集成度为制造和组装带来更便捷的操作。

　　不仅如此，全志H8vr视频一体机解决方案还具备“高性能、低延时、高清晰、超流畅、超高性价比”的特性，可支持最高4K@60fps全景视频；在 sensor、GPU、显示到光学镜片，均经过深度的合作优化；支持丰富的交互方式，确保了VR一体机性能及流畅的UI体验，如此强大的性能，却拥有超高的性价比。全志除了提供领先的VR应用处理器，还致力于为客户提供可量产的VR一体机解决方案，并为生态提供开放的系统平台。

　　虚拟现实的未来

　　在芯片领域，除了以上谈到的几家外，另外还有华为、三星、Intel和联发科瞄准虚拟现实推出或将推出虚拟现实方案，并在全力推动打造一个虚拟现实生态。由于虚拟现实对视频渲染有更高的要求，这就带动了对芯片的运算能力和图像处理能力的更高需求。而当所有的信息都以视频化的方式放大数倍呈现在用户面前时，数据的运算能力以及屏幕的刷新率就成为技术实现的主要瓶颈。因此如何提高芯片的性能，解决虚拟现实需要面对的眩晕、分辨率和续航的问题，就成为芯片开发者在未来关注的重点。

　　在产品方面，虚拟现实也能有更多的考量，目前能够风靡全球的基本上都是头盔和眼镜类产品，一体机反而没有太多。但正如前面高通所说，现在的VR产品大多受线缆所限制，所以编者认为移动一体机会是未来的发展趋势。

　　然而虽然有几个厂商正在做一体机方案，却未能如前两种方案那样风靡全球，甚至做得好的寥寥无几。其中的原因在于，芯片厂的优化没办法解决所有问题。就像已经高度标准化的智能手机一样，真正的差异在于硬件厂商自己能做的事情。就如VR的渲染速度，如果单纯靠硬件性能死扛的话会非常难。另外还有功耗，单靠制程工艺降低功耗未来会越来越难，从软件优化将会成为未来的方向，但这些对于一些目前的创业玩家来说，是有所欠缺的。因此只有指望行业内的大拿带领，才能开拓出一条好思路。

　　据闻三星正在开发一体机，要将相关的零部件全部整合到一个头盔，并在其上运行虚拟现实软件。但这并不是容易的事情，这对芯片厂商来说，又是另一个大挑战。三星能否通过自己的方式来引领虚拟现实的未来，那就值得拭目以待。