还你自由的VR体验 VirtualLink标准初探
- 来源:微型计算机 smarty:if $article.tag?>
- 关键字:VR,VirtualLink smarty:/if?>
- 发布时间:2018-10-09 11:32
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