独家专访HTC Vive背后的芯片公司Triad:第二代Vive能定位1000平米,追踪16人!

「北京实在太冷了。」Reid Wender在VRSD博览会现场,见到青亭网第一句话吐槽了一下北京的气候。看着他身上单薄的衬衣和西装,大家不由得相视而笑。

提起VR头显,许多人会瞬间想到HTC VIVE,但很少有人知道,HTC VIVE所使用的定位方案Lighthouse的芯片是由Reid Wender所在的Triad公司提供的。正是由于这些芯片在探测Lighthouse发射出的激光,PC端才能获得HTC VIVE头显的位置,将使用者的一举一动准确的反应在VR应用中。

Triad Semiconductor(Triad半导体)来自美国,是一间专门打造模拟和混合信号集成电路的公司。早在2014年,Triad就同「阀门厂」Valve设计出了SteamVR的激光定位方案;2016年,Triad又同Valve联合开发出TS3633定位芯片,第一个客户就是后来的「三大高端VR头显」之一的HTC Vive。

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就在与青亭网见面的几分钟前,在「VR/AR产业高峰论坛」的讲台上,Triad Semiconductor公司的市场总监Andrew Reid Wender和中国区负责人Jason,向大家介绍了他们带来的的定位技术和产品方案。

那么,作为定制集成电路领域的知名公司,Triad是怎样理解追踪定位技术的,又将会给下一代的HTC Vive等VR产品带来什么改变呢?青亭网对他们进行了独家专访。

01 慢,是原罪

「Traditional analog IC designis too slow(传统芯片太慢了)」。在演讲时,Reid Wender便这样直击目前追踪定位方案的痛点。

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Reid Wender对青亭网说,良好的VR体验需要建立在极佳沉浸感的基础上,沉浸感则需要快速且精准的定位来支持。目前市面上的定位方案,如光学方案等普遍会有抖动和不精准的问题,而这也是Triad在产品研发中面临的最大挑战。

通过与Valve的紧密合作,Triad对空间定位的核心技术有了较为深入的了解。在研发过程中,Triad注重的焦点是跟踪过程中的实时性,同时要求精确度达到与一根头发直径相当的亚毫米级,并最终将技术和性能上的提升体现在实际体验上。

那么,Triad的芯片在其中起到了什么作用呢?

在第一代SteamVR产品HTC Vive的定位过程中,基站内的LED灯首先会将整个空间照亮一次,通知所有传感器就绪,然后所有传感器将数据清零。接下来基站会以每秒60次的频率向空间内发出横向或纵向的激光,头盔和手柄上的传感器接收激光的信息并传送给TS3633芯片,TS3633将激光信息的时间戳传送给PC端。

由于这个时间戳的数据量仅有几个字节大小,因此PC端上由Steam提供的算法可以非常快的解算时间戳数据,并将结果反馈给应用程序,最后把正确的画面显示在VR头盔的屏幕中。

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「和光学相机不同,TS3633不是基于图片来捕获和传送数据」,Reid Wender特别强调。「这个时间戳的数据量非常小,仅为Byte级别,数据量和计算量都非常低,对传输的压力也很小,这是TS3633的最大优势。」

 

02 下一代Lighthouse芯片:串联8个以上基站,覆盖100平米+,最多支持16人

TS3633虽然速度很快,但是第一代Lighthouse方案在实际使用中也存在一些问题,比如当使用者快速移动、距离基站很近或者出现遮挡时,定位就会变得不准确或干脆无法定位。并且在基站数量和空间的支持上,第一代产品也只能支持最多2个基站和最大3m*4m的面积。

这些问题是如何造成的呢?

Wender告诉青亭网,第一代方案在开始工作时,基站内的LED灯首先会将整个空间照亮一次,通知所有传感器就绪,然后传感器将数据清零。由于LED灯的有效照射距离不太远,导致覆盖面积难以扩大;而且TS3633是利用时间戳来的定位的,如果串联多个基站会使传感器分不清激光来自哪个基站,很容易将生成的时间戳打乱,PC端的算法就无法计算出精准的空间位置。

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下一代Lighthouse所采用的新芯片——TS4231去掉了清零的步骤。第二代Lighthouse基站发出的每一道激光,都将带有自己的ID(身份)信息,让芯片可以准确的知道,接收到的信号是来自哪个基站。这样便可以串联8个或更多基站。

实际上,空间定位方案,国内外都有不少公司在涉足,如OptiTrack、ViCON、ZVR、青瞳视觉采用的红外光学,诺亦腾采用的惯性+光学,神秘谷的步态输入等,但要说和Lighthouse原理最类似的,当属国承万通打造的STEP VR激光大空间多人定位方案。

不过,Reid Wender认为双方在客户群上的定位是不同的,「相比STEPVR这样的B2B的方案,我们的方向主要是B2C。」他称,第二代产品最多可以串联16个基站,覆盖1000平米面积。而且未来可能会针对业界一些不同的方向,而不再仅针对游戏环境。

目前,有许多竞技游戏的物理引擎可以达到每秒300次以上物理运算,针对这些高需求的游戏,Reid Wender表示TS4231的刷新率从第一代TS3633的60Hz提升到了100Hz,定位精度为0.2mm的亚毫米级。正在研发中的原型芯片已经可以做到240Hz的刷新率,未来的产品会支持更多的基站和更高的刷新率。

「TS4231已经顺利量产,随时可以联系国内代理商购买」,Reid Wender对这款新产品充满了自信。

 

03 「我们是追踪定位领域的高通」

也许对每家外企来说,分析中国公司和中国市场都是一门必备功课。

「世界上许多年轻优秀的工程师都在中国,中国的VR公司已经在VR领域占据了领先的位置。」对中国的VR公司,Reid Wender由衷赞赏。今天中国的创业环境,让他想起了90年代的美国硅谷——「他们对产品的需求,已经从低成本转向了技术创新」。

他告诉青亭网,中国公司大朋、小派、LYRobotix等公司分别研发了基于Triad提供的定位方案的产品。如大朋推出了采用双目激光定位方案的E3头显,小派也拿出了8K VR头显,并完成了400多万美元的众筹。

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芯片在实际工作中是达不到理论状态的,所以Triad在合作中会为厂商讲清楚产品的技术原理,并对产品外观进行科学的设计,来追求尽可能接近最佳的工作状态。「最后我们还会与合作厂商一起进行专业的测试流程,帮助厂商将产品完成的更好。」

比如,位于北京的LYRobotix公司通过声光电技术形成了一套适配VR头显的定位方案——NOLO VR。Wender回忆,最初LYRobotix和Triad没合作时,电路板体积还比较大,但对方提出需求之后,四个月内Triad就完成了工程样品的研发,六个月后便一起实现了量产。

目前,Triad已经与超过300家国内公司建立了合作关系。Reid Wender称自家「就像追踪定位领域的高通」,可以为合作厂商提供一站式解决方案,包括芯片产品和一系列周边支持,降低VR厂商的投入成本和门槛。

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04 「Inside-out」VS「Outside-in」

目前位置追踪的解决方案里,无论是OptiTrack的红外摄像机,Breqlabs的超声波、还是HTC Vive现有的Lighthouse,这种依靠头盔以外的传感器实现用户在VR空间中定位的方案都被统称为「Outside-in(外向内追踪技术)」;相应的,高通、爱奇艺VR一体机等无需借助外部设备,靠头盔本身传感器实现定位的方案则被称为「Inside-out(内向外追踪技术)」。显然,后者的成本更低,安装也更简易。如微软系VR头显,直接插到电脑上就能用了。

那么问题来了,随着技术的发展,未来的Outside-in方案,是否都会被Inside-out所取代?

「市场上会出现不同的定位技术是很正常的,它们会有不同的适用范围,就像我们会同时使用WiFi和蓝牙一样」。Wender表示,这两者各有千秋,Outside-in可实现较低的延迟和较高的精度,但设备布置和连接繁琐,活动范围也会受限;而Inside-out无需搭建外部环境,活动自由,但延迟和精度表现均略差。

他举了一个例子:「对一个学医的人来讲,若想要在VR/AR眼镜上做虚拟解剖实验,Inside-out可以让你拿出某个器官单独观看。但如果需要拿一把模拟手术刀,精准地切到特定的位置上是非常困难的。如果靠inside-out来实现,精准度和实时性都不够高。许多建筑和车载行业的企业,对精准度和实时性的要求也非常高。」

不过,同时他提到,Triad也在做Inside-out方向的定位技术,芯片名为TS8000,采用超声波定位方案。这枚芯片已经和TS3633结合,用在NOLO的产品中。

 

05 和手机摄像头一样,空间定位方案的成本会越来越低

然而,一个常见的问题是,无论是哪种动捕系统,目前的方案价格均高达十几万、甚至数十万元。这种高门槛是否会阻碍了VR未来的发展呢?

Reid Wender听罢,笑着拿起手机:「我们的手机中都有一颗2万美金的摄像头。」

他回忆,十几年前,一颗摄像头真的会花费掉你2万美金,即使它只有不到100万像素。这十几年间手机摄像头在不断提升的同时,成本也逐渐降到了很低——「虽然定位基站目前成本还比较高昂,但是四到五年内也一定会经历一个降价提质的过程」。目前HTC VIVE的基站只需100美金就可以买到。

不少中国厂商的创新定位方案也让他惊讶,LYRobotix的NOLO成本甚至低于100美金。而下一代Lighthouse的基站则会改进激光扫描方式,通过V型激光图案同时收集X和Y轴信息。相比第一代的两台电机,第二代只需一台就可实现追踪。这有望使基站的硬件成本减半,整套设备的价格则将降低约17%。

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「现在我们在室外打开手机,就能获取到GPS定位信息,如果没有GPS就会感觉迷茫」,Reid Wender描绘着他们的愿景:和GPS一样,在不久的将来,人们能享受到完善的室内定位,基站将不再独立出现,而是集成在我们的日常生活中,也许你进入的任何一个房间都会有它们的身影。

那么,我们离这样的生活还有多远呢?

「我们相信摩尔定律」,他最后邪魅一笑。

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责任编辑:freeAll
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