計畫支持單眼4K！IMR打造高壓縮低延遲無線VR系統

目前 PC 級別的虛擬實境設備最典型的要屬 HTC Vive 和 Oculus Rift 兩款，它們都能提供「身臨其境」的沉浸式體驗，但從中我們也看到線纜繁多的短板，在空間上造成了極大的束縛。因此，無線成為了眾多 VR 廠商尋求的突破口，但正式商用前還需要解決無線覆蓋範圍、資料傳輸延遲和圖像呈現品質方面的難題，而本文要介紹的 Immersive Robotics 公司（下文簡稱 IMR）在這方面找到了新的突破。

Immersive Robotics 是一家總部位於澳大利亞的初創企業，他們承諾為 PC 級 VR 設備帶來真正意義上的通用無線解決方案，在儘量不犧牲圖像品質和保證極低延遲的前提下，提供無線纜的虛擬實境體驗。

新技術在走向商用的道路上，最令人著迷之處在於它往往能夠帶動相關產業的發展。正是智慧手機的快速更迭加速了移動行業的前進，也正是高解析度顯示幕和低成本 IMU 元件的組合，才造就了現在蓬勃的 VR 市場。更是因為消費級 VR 市場不斷成熟，對於更時髦、無線纜束縛解決方案的需求，才驅動無線視頻系統不斷創新和快速發展。

在眾多企業推進無線 VR 研究的過程中，無線視頻廣播系統正在緩慢蛻變，並逐漸顯現出龐大的影響力。為此諸多廠商紛紛佈局，例如

雷鋒網報導過的TPCast

，為 Vive 頭顯帶來了附加無線解決方案；Valve 公司宣佈「重金」投資 Nitero，這是一家在該領域與 Quark VR 和 Serious Simulations 齊名的團隊。當你站在終點處觀察，你就會發現真正推動前沿技術商用和普及的，其實寥寥無幾。

專為 PC 級 VR 頭顯設計，IMR 公司成功研發了 VR 直播流和內聯壓縮系統，聲稱相容現有的 WiFi 傳輸標準的基礎上盡可能不犧牲圖像品質，並將延遲控制在 2-3ms 範圍內。IMR 的多名聯合創始人親切地稱該系統為「Mach-2K」，他們早在 2015 年時候就已經著手研究無線技術，也正是在早期 OSVR 設備上成功運行概念系統而贏得政府的認同，並獲得了資金支援。

那麼這項牛逼的無線 VR 系統又是誰打造的呢？IMR 公司的聯合創始人共有兩位，分別為 Tim Lucas 和 Daniel Fitzgerald 教授。首先我們來介紹下 Lucas，他在無人駕駛汽車設計上浸淫多年，設計出了多個「優異」的無人機，更是利用 VR 和 LiDAR（雷射雷達）的圖像測量演算法，創建了「首個空中 3D 掃描環境的虛擬實境類比」系統。

Tim Lucas

而另外一位聯合創始人 Fitzgerald 擁有航太航空電子工程方面的博士學位，主攻方向是新興的無人機領。他已經為無人機創建了自動駕駛軟體，而這項工作能通過不斷的實踐來優化並推進演算法軟體的發展。

Daniel Fitzgerald 教授

伴隨著虛擬實境產業的迅猛增長，圍繞著專有軟體演算法兩人設計了一套系統，能夠為 VR 頭顯設備無線傳輸圖像。Lucas 透露：「事實上在 VR 行業發展初期，我和商業合作夥伴 Daniel Fitzgerald 教授就定下目標，著手解決 HMD（頭戴式顯示器）的無線問題。我們原本的專業領域是生產高端無人機，但我們很早就意識這會是 VR 領域的不錯切入點。」

在消費級、客廳娛樂的 VR 設備不斷湧現的大背景下，團隊迅速意識到應該抓住這些機遇。「當消費級 VR 設備不斷普及後，我們意識到從邏輯上來說使用者肯定希望擺脫線纜的束縛，而且這種需求會變得越來越強烈。」Lucas 說道：「因此，我們從頭設計了視訊壓縮演算法，能夠將視頻資料壓縮到當前無線傳輸技術能夠接受的範圍，與此同時我們努力消除了當前壓縮技術存在的缺陷，例如高延遲等等。」

「最為重要的是，壓縮和解壓縮演算法分別在不同的獨立主機板上運行，而這些主機板可嵌入到 HTC Vive 元件上，在圖像壓縮 95% 的基礎上將延遲控制 1ms 以內。在用戶沉浸式體驗方面，這和線纜連接方式幾乎沒有差別。」

在強悍的無線性能表現的同時，這款名為 Mach-2K 的系統尺寸上也得到了很好的控制，小到用戶別在腰上隨身攜帶。這款設備內置電池模組，可通過 USB、音訊埠和 HDMI 進行連接。以 HTC Vive 為例，傳輸設備和 PC 端進行連接後，可以向其發射解析度為 2160*1200 幀率為 90Hz 的圖像。IMR 同時還研發了手工版演算法，在圖像上實現最高 95% 的壓縮比情況下，Motion-to-Photon 延遲控制在 2-3ms 範圍內。

而這並非這套系統的全部實力，將負責壓縮的模組分別安裝在兩個頭顯設備上，而源設備則負責為這兩款設備解壓縮和定向傳輸，在最初的設想中為下一代高規格 VR 設備做準備，單眼解析度能夠達到 4K，幀率能達到 120Hz。「目前，我們已經在 HTC Vive 上實現資料的縮放。」Lucas 說道：「我們堅信單眼 4K 即將會成為標準配置。」因此伴隨著 VR 設備的演變進化，IMR 的技術擁有廣闊的提升空間。

Mach-2K 規格：

●當前解析度完全支持 2160*1200

●當前幀率完全支持 90Hz

●計畫單眼將支持 4K 解析度

●計畫將幀率提升到 120Hz

●主 CPU：FPGA

●I/O：HDMI、USB 2.0.12V 輸出

●眼球追蹤輸入

●供電：5V 直流

●電流頻率：802.11ac WiFi 5Ghz

●未來支援的頻率：最高至 60Ghz WiGig

●板載軟體：B.A.I.T「Biologically Augmented Image Transmission」演算法

●OEM 和 SDK 選項：允許協力廠商為演算法創建應用定制的模組

●使用者可選的壓縮方案

你是否對這些資料也有懷疑？IMR 提供了經過 Mach-2k 系統壓縮前後的部分樣張。在這些圖片中我們也能看到 IMR 的壓縮技術也在不斷提升，從左至右分別為原圖、第二代壓縮演算法，目前已經進化到第三代，可以看到兩者之間的差距變得越來越小。

損耗資料壓縮（並非負項，僅表明資料丟失情況）主要通過拋棄用於描述場景的資料來壓縮容量。由於仍然需要在每個幀中使用較少資料來描述相同的圖像，因此必要將做出某些妥協。已壓縮場景的指示標誌是色彩逼真度的損失，最離譜的可能會看到帶狀的顏色過渡梯度。你可以在 IMR 的第二代壓縮演算法中看到這種梯度，不過目前最新演算法已經得到了明顯改善。

假設這種級別的圖像品質能夠配合 90Hz 的即時幀率，我相信很多用戶無法區分有線和無線版本的區別，除了在極個別比較有挑戰性的 VR 場景中。

最後，IMR 認為他們的技術能夠為所有 VR 設備提供通用無線解決方案。「我們的演算法就是致力於為無線設備提供服務。」Lucas 表示：「我們已經向一些全球領先的 WiFi 和 VR 專家進行展示，達成的共識是我們的演算法是目前最低的。而且靈活的可擴展性能將會為我們帶來各種可能。」

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