有些新技術橫空出世且迅速走紅,但有些技術需要數年或數十年的苦苦追求,才能鐵杵磨成繡花針。

虛擬實境(VR)以及擴增實境(AR)正是後者的最佳寫照。最早出現於1960年代的虛擬原型歷經多次起伏,到今天,被許多VR/AR預言家應許的盛況仍然遙不可及。最近幾個月就有好幾個轟轟烈烈的失敗例子:AR新創公司Blippar集資1.3億美金之後,在2018年12月宣告破產;2019年初以來,已有Meta及ODG兩家VR/AR新創公司謝幕退場。

AR及VR曾有多次即將跨出利基市場的徵兆。2012年Google推出智慧眼鏡時,許多人預言世界即將因此改觀,實際上這個產品從未獲得主流青睞。同樣地,2014年臉書(Facebook)併購Oculus時,好像又將出現轉捩點,但Oculus的VR頭戴式顯示器(HMD)同樣令人大失所望。

力拱VR/AR的人這麼多,為何這一技術始終成不了氣候?

或許欠缺可用的軟體,但其真正的含義是未能造成讓人想「人手一機的殺手級應用」。某些遊戲已經有可觀的追隨者,但對一般普羅大眾,讓人樂於花幾百美元買個VR/AR裝置的誘因,確實還沒個影兒。

另一方面,足以吸引人的硬體確實也尚未到位。雖然已經有多種硬體產品問世,加上Apple ARKit 2這樣的軟體解決方案助陣,但AR/VR要晉身主流仍有運算能力、延遲、功耗、售價等諸多挑戰尚待克服。裝置若無法以其精巧、無線的封裝提供使用者身歷其境的過程,以及夠長的電池續航力,那麼消費者絕不會買單。

VR/AR裝置現況

2019年1月,Juniper Research預估到2023年,全球會有上億套行動VR裝置(包括智慧型手機和獨立式頭戴式顯示器)用於遊戲,VR遊戲的產值預計將從今年的12億美金成長到80億美元。

差異何在?AR/VR硬體開發人員今天必須克服哪些挑戰才能實現這些預測?

市場上已有配備各種頭戴式顯示器的多種VR解決方案。請參考圖1所示的幾個範例:左邊的產品採用可塞入頭盔的智慧型手機顯示器及處理器;右邊的產品必須連接PC或遊戲主機,使用者因此受限於連接的訊號線。

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圖1:常見的HMD(來源:CEVA)

MWC 2019發佈的產品 — 包括Microsoft HoloLens 2、Varjo VR-1、Vuzix M400以及Magic Leap One — 都以開發人員或企業使用者為對象,價格也非一般消費者所能負擔。我認為只有能夠提供正確使用者體驗的行動裝置,才有可能獲得大量採用。

雖然如此,下半年即將推出的Facebook Oculus Quest及HTC Vive Focus Plus都是無線、一體式、無需借助智慧型手機處理能力的頭盔。如果早期試用者所言不虛,兩者都具有「轟動武林」的實力。

面對影像處理的挑戰

任何AR/VR系統的最主要需求之一,就是能夠提供使用者沈浸式體驗的超高解析度顯示器。這需要大量的影像處理及神經網路(或人工智慧[AI])能力,二者對現有的行動裝置都是高難度的挑戰。

對於必須連接其他硬體的HMD,使用者一定會感到受限於訊號線的不便。此外,大多數這種系統都採用「由外而內」,並使用所在房間四周的固定式感測器來追蹤使用者的動作。這進一步增加了消費者必須投資於系統的成本和複雜度。

行動HMD則採用「由內而外」且動作感測器位於行動裝置內或行動裝置上的循跡方式。使用者因此可以無拘無束的行動,不受困於有特殊配置的房間。對於裝置本身,這代表必須具備更智慧的處理能力,從而提高了對於運算能力和效能的需求。

針對AR,循跡的挑戰性更高了一層。除了決定使用者位置及動作外,系統還必須映射所在的空間。這即是所謂的「同時定位及地圖建構」(SLAM),它必須將虛擬物件精準定位於真實環境,否則即可能損及使用者體驗。

選定適當的感測器後,行動VR使用者體驗的關鍵取決於延遲的程度。區區千分之幾秒的延遲都無所遁形,尤以AR/VR遊戲為然。

重要的是,影像處理硬體不能過分耗電,否則不是電池續航力不夠,就是電池過於笨重。

專用的裝置視覺以及神經網路處理器完美實現影像處理效能及低功耗的搭配,這類處理器還能處理AR/VR所需的循跡、注視點渲染、AI等其他功能。

現況如何?

AR/VR雖然一再看來即將一飛沖天,卻只是空歡喜一場。但今天我們擁有比以前更好的技術,有提供高效能影像處理能力的硬體,可在不至於太快耗盡電池的效能前提下,開創更令人讚嘆的性能。

主要的頭顯業者都在摸索推出更成熟的設計,使用多年的經驗提供符合消費者期望的硬體。軟體廠商的現況則較為混沌:某些主要的軟體商開始削減這方面的投資,但VR及AR產品仍持續發展。突破性、推動硬體接受度的潛力,遲早會爆發出來。

當然,AR/VR真正打開遊戲和早期採用者的利基,以及成為居家生活不可或缺的一環,才是晉身主流市場的真實標誌。這樣的期望現在可能還不成熟,但所需的技術都已存在,讓我們靜待AR/VR盛世的到來。

(參考原文:The Challenges for AR/VR to Go Mainstream,by Yair Siegel)