还你自由的VR体验 VirtualLink标准初探

　　VR技术在经过了之前的火爆之后，近期逐渐进入了平静期。虽然VR行业本身的发展方向没有问题，但是目前的技术条件和硬件条件限制过多，无法赋予VR设备良好的使用体验才是VR逐渐沉寂的关键。在这种情况下，一些业内大佬联合起来，希望通过新的标准来改善VR的使用体验，这种改善，首先就从VR的线缆链接开始。

　　VR技术和相关产品在2015年开始崭露头角，随着HTC VIVE和Oculus Rift等VR产品的发布，VR开始火爆并逐渐走近普通玩家。从2015年到2016年，V R产品以其独特的体验和开拓全新市场的可能，成为了各大企业乃至各个国家追逐的热点。不过，这股VR风潮在2017年后逐渐冷却，其中一Oculus Rift这样的产品出现，让人们感受到了初代VR的魅力。 无论是Rift还是Vive，数据线的连接都非常麻烦，并且很重。个重要原因就是V R产品非常难以使用，且不用说HTC和Oculus两家VR头盔的显示质量，就是佩戴时的重量、感受，以及体验V R产品需要的那一整套线缆拉扯，就显得颇为让人难受。从实际产品来看，目前和PC显卡连接的VR头盔需要连接至少三组线缆：电源线、USB控制线和HDMI数据线，对于固定的设备来说，这样的线缆连接到没什么，但是对需要时刻移动的设备来说，尤其是头戴设备，不但存在重量问题，还有牵拉压力等存在，非常不方便。

　　VirtualLink联盟现身—让VR连接有据可依

　　线缆虽小，影响却大，较重的粗长线缆和大量的接口，不但使得产品体积缩小困难，也大大限制了VR设备的适用范围。为了能够显著提高VR设备在线缆方面的兼容性和舒适度，推动VR产品在形态和实用性上进一步优化，近期，V R产业举足轻重的几家巨头级厂商包括英伟达、AMD、Oculus、Valve和微软决定成立一个名为VirtualLink的联盟，用于制定有关VR产品在头戴设备连接方面的兼容性、接口等问题。说到这个“近期”就有意思了，有多近期呢？VirtualLink标准尚未正式发布，甚至连官网都没有准备好，官网页面一些简单的介绍。不过，官网内容还是给出了一些信息，说明了VirtualLink的优势。

　　●连接简单。VirtualLink采用了USBType-C接口和单个线缆替代了过去的多个接口、多个线缆，无论是连接还是设计都更为简单。

　　●面向未来：VirtualLink的设计是面向未来的，包括功耗、显示和数据带宽等，都充分考虑了未来设备的需求。其中VirtualLink可以支持最高27W的功率输出和最高4个HBR3DP通道等，为VR设备的未来拓展留下了充足的空间。

　　●面向更多设备：VirtualLink目前的方案是为支持PC设计，考虑到USBType-C口的优势，未来可能会有更多的设备通过VirtualLink连接VR头戴显示器，更为简单方便。

　　●标准更开放：VirtualLink组织目前有英伟达、Oculus、Vavle、微软和AMD等厂商，未来还可能加入更多尝试，并且标准是完全开放的，各个VR显示设备生产厂商、OEM厂商、软硬件开发商和消费者都可以自由使用VirtualLink的内容。

　　VirtualLink目前尚处于制定阶段，有关VirtualLink的优势，本刊将会持续跟踪。那么，VirtualLink是如何做到只是用USB Type-C接口和线缆就彻底替换之前的HDMI+电源+USB三个接口呢？

　　初探VirtualLink—USB Type-C立功要说清楚VirtualLink在技术选择上的秘密，还得从产品说起。VR产品早期采用三根线缆的原因是有据可以的，其中VR头戴显示器需要供电，HDMI或DP接口本身微弱的供电能力无法满足需求，另外，头戴显示器定位和操作信息等数据需要传输，电源和HDMI接口并不能够传递这些数据，或者说可以传递这些数据但是没有统一的标准，因此最终还是使用USB来完成这方面的工作，这就使得目前的VR头戴设备不得不选择三线缆的设计方案。

　　如果要更改设计，采用更简单的方案，就需要选择替代的接口。在这里，USB Type-C几乎成为了唯一的选择。因为没有别的接口标准像USBType-C那样，不但自身被行业广泛替代使用，兼容性良好，还能够和DP接口数据互通，实现数据传递，另外，USB Type-C的能够承载多个数据通道和一定的功耗，这一点也至关重要。官方VirtualLink的标准需要6个高速数据通道，其中4个用于DisplayPort HBR3传输视频，2个通道分配给USB 3.1 Gen 2，用于传输各种数据，另外还能够提供15W的功耗，这可以用于驱动V R设备。这里需要说明的是，这种配置方案仅仅面向DisplayPort HBR3配置。所谓DisplayPort HBR3，是指DisplayPort High Bit Rate3，也就是人们常说的DisplayPort 1.4版本，DisplayPort HBR3相比之前的DisplayPort HBR2等规范，加入了显示压缩串流（Display Stream Compression，简称DSC，压缩比高达3：1）技术，并加入了前向错误更正、高动态数据封包等功能。加入了DisplayPort HBR3后，数据传输的最大带宽可达32.4Gbps，数据传输能够接受4K（4096x2160）@120Hz或者8K（7680X4320）@60Hz的超高分辨率。这样的设计显然是为未来的高清晰V R准备的，目前的VR显示器分辨率还达不到这么高。

　　当然，用户也可以不使用DisplayPort HBR3功能转而启用USBType-C的兼容模式，这个时候USB -C提供的高速通道只有4个，配置方式就变成了要么4通道被传统D P接口独占，代价是不使用所有的USB 3.1功能；要么DP占据2个通道，同时保留USB 3.1功能。在这两种配置下，USBType-C接口的最大功耗都可以提升至100W。

　　除了接口方案外，USB组织去年在发布新版本USB Type-C 1.3的时候，也通过一些更改使得VirtualLink在音频传输上更为方便。去年发布的USB Type-C 1.3标准中，USB组织对备用模式做了一些细小的改变，可能不太有人注意，实际上这是为今年的VirtualLink埋下伏笔。简而言之，新的规范改善之处在于，对于直连设备，也就是那些直接连接至USB Type-C端口而不通过集线器或者其他扩展器、中继器的设备而言，允许这些设备重新配置4个USB2.0的引脚，用于（A6/A7/B6/B7）设备握手。这意味着在VirtualLink中，VR耳机可以使用者额外的USB引脚，通过重新定义来传输信息，包括视频数据、供电等内容。因为对VirtualLink来说，USB 2.0的引脚的确没有太大意义，其速度过慢，如果重新定义用于传输音频那么再好不过了。

　　除了用做VR耳机传输外，这四个USB 2.0引脚实际上已经变成一组高速差分通道，让兼容模式下的USBType-C提供6个高速通道。通常这4个引脚在USB Type-C电缆中使用简单的非屏蔽双绞线，这足够传输USB 2.0数据，但是高速通道要求屏蔽差分对，这并非基本电缆规范的一部分，但是就直连设备而言，往往会带有自己的电缆和定义，供应商能够改用更高速、更高质量的电缆和连接方式来传输高速数据。

　　从定义角度来看，VirtualLink实现了一个非常有前瞻性的标准。仅仅其中的4路DP HBR3视频数据就相当于纳入了一个DP 1.4接口，正如前文所说，它可以为4K@120Hz在8bpc的色彩下提供足够的视频贷款支持，这个带宽是使用HDMI 1.3的Vive和Rift的2倍还多。当然，这里的另一个需要深入探讨的问题是指在经过了多年发展后，视频可能会转向DisplayPort，出现这样的变化的原因除了DP接口本身是免费开放标准外，另外一个重要的原因是DP接口的传输方式是基于数据包的传输，这和经典的HDMI基于像素的TMDS传输方式完全不同，在降低延迟的方面，DP接口具有更好的、更显著的优势。

　　另外一个非常重要的问题是数据线的长度。目前的VirtualLink规范中，要求使用完整的USB 3.1规范，这要求数据传输速率达到10Gbps，但是过长的线缆将导致信号衰减，目前USB 3.1 Gen 2的数据线通常只能在1米的范围内保持高速传输，这意味着V R设备的连接线将非常短，达不到使用要求，目前还不是很清楚VirtualLink是如何解决这个问题的。在功率方面，目前的VirtualLink支持15W功耗，但是可选27W。从功耗角度来看，诸如Rift和Vive这样已经上市的产品功耗要求还不算很高，但是考虑到未来会加入更大功率的耳机或者更精细的显示屏幕等，支持更高的功耗是有意义的。有关电压方面，目前VirtualLink没有给出电压数值，但是从USB规范来看，15W功耗对应的是5V、3A，27W功耗对应9V、3A，同样要求数据线能够应对较大电流的传输。

　　接口—VirtualLink USB Type-C到底布置哪里？

　　说完了有关数据传输和线缆的相关问题，再来看看未来VirtualLink接口设计的问题。目前一个核心的内容就是：VirtualLink的接口到底将布置在哪里？

　　之前的三个接口分别是电源、HDMI和USB，因此会分别和电源、显卡、主板连接。对VirtualLink而言，和主板连接则意味着显示信息要从显卡的PC I-E传输至主板再输出，显然在延迟和带宽上都不是很好的选择。那么将VirtualLink的接口布置在显卡上则是合乎逻辑的选择了，尤其是目前USB Type-C大有取代DP接口的趋势。只不过目前主流显卡上极少出现USB Type-C接口，一些厂商曾经试图推出过这样的产品，但最终也几乎没有上市。

　　如果要在显卡上布置USB Type-C接口，那么主要是AMD和英伟达要提供相应的支持，这两家厂商和其合作伙伴需要在显卡上提供USB 3.1控制器和接口，已提供必要的数据连接。从理论上来说，这样做的难度并不大。无独有偶，我们在最新的暴露出来的英伟达的新一代的公版显卡的PCB上就找到了USB Type-C接口的身影，很可能厂商正在为这个新的变化做准备或者已经准备好了。可想而知，一旦USB Type-C接口准备完毕，我们将看到继VGA转向DVI、在转向HDMI和DP之后，显卡接口发展史上最大的变革。尤其是在V R设备普及后，显卡需要VirtualLink接口以实现音频、视频的统一传输。

　　除了台式机外，移动设备也是VR的目标市场。对笔记本电脑而言，USB Type-C端口并不是难题，已经是非常常见的接口了，不过主要问题还是笔记本上的USB Type-C端口是从主板还是显卡引出，可能厂商需要额外加入新的支持VirtualLink的USBType-C接口。不过受制于VR比较狭小的市场，VirtualLink联盟是否能够说服笔记本电脑厂商在设计中加入支持VirtualLink规范的USB Type-C接口将成为关键，或者我们将只有在一些高端游戏笔记本电脑上才能看到这样的产品。

　　总的来看，VirtualLink是一个非常受欢迎的规范，它的出现重新定义了VR链接的方法，虽然目前VR并没有像之前期待的那样大受欢迎，但实际上各种VR技术和产品正在稳健的增长，更新一代的头戴V R设备也会在这些新技术的引领下完成对老产品各种缺陷的修复，尤其是线缆连接方面VirtualLink的出现会彻底改革数据连接和佩戴体验，这肯定会得到用户的关注和青睐，毕竟谁不想使用更为轻巧自由的VR产品呢？。

　　文/张平