元宇宙与硬件

这是第二部分,其中重点介绍了 硬件 在 “元空间 “中的作用。 在这里,硬件被定义为 “用于访问、互动或开发Metaverse的物理技术和设备的销售和支持。这包括但不限于面向消费者的硬件(如VR头盔、手机和触觉手套)以及企业硬件(如用于操作或创建基于虚拟或AR的环境,如工业相机、投影和跟踪系统以及扫描传感器)。这个类别不包括计算专用硬件,如GPU芯片和服务器,以及网络专用硬件,如光纤布线或无线芯片组。”

消费类硬件

每年,消费者硬件都受益于更好和更有能力的传感器,更长的电池寿命,更复杂/多样化的触觉,更丰富的屏幕,更清晰的摄像头,等等。我们还看到越来越多的智能设备,如手表、VR头盔(以及即将推出的AR眼镜)。所有这些进步都增强和扩展了用户的沉浸感,尽管软件提供了实际的体验或 “魔法”。

作为一个有限的例子,考虑一下实时头像应用,如Bitmoji、Animoji和Snapchat AR。这些都依赖于相当有能力的CPU/GPU(见第3节),以及复杂的软件。但它们也需要强大的脸部追踪相机和传感器硬件,并且这些硬件还在不断改进,使之更加丰富。较新的iPhone型号现在通过红外传感器追踪你脸上的3万个点。虽然这最常用于Face ID,但它现在可以连接到Epic Games的Live Link Face应用程序,从而使任何消费者能够创建(和流)一个实时的、基于虚幻引擎的高保真头像。很明显,Epic的下一步将是利用这一功能将《堡垒之夜》玩家的脸实时映射到他们的游戏角色上。

与此同时,苹果公司的 “物体捕捉 “功能使用户能够在几分钟内用他们标准的iPhone手机的照片创建高保真的虚拟物体。然后,这些物体可以被移植到其他虚拟环境中,从而降低合成品的成本并提高其保真度,或者为了艺术、设计和其他AR体验的目的被叠加到真实环境中。

许多新的智能手机,包括iPhone 11和iPhone 12,都采用了新的超宽带芯片,每秒可发射500,000,000个雷达脉冲,接收器可处理返回信息。这使智能手机能够创建广泛的雷达地图,从你的家,到你的办公室,以及你走过的街道–并将你置于这些地图中,相对于其他本地设备,精确到几厘米。这意味着,当你从外面走近时,你的家门可以解锁,但从里面看仍然是关闭的。使用实时的雷达地图,你将能够在不需要移除你的VR头盔的情况下浏览你家里的大部分地方。

所有这些都可以通过标准的消费级硬件实现,这让人感到惊讶。这种功能在我们日常生活中的作用越来越大,这也解释了为什么iPhone能够将其平均销售价格从2007年的大约450美元提高到2021年的750美元以上,而不是在同样的价格下提供更大的功能。

XR头盔是另一个很好的例子,说明硬件方面的进步和突出需求。第一个消费者Oculus(2016年)每只眼睛的分辨率为1080×1200,而四年后发布的Oculus Quest 2,每只眼睛的分辨率为1832×1920(大致相当于4K)。Oculus的创始人之一Palmer Luckey认为,要克服像素化并成为主流设备,VR需要两倍以上的分辨率。Oculus Rift的刷新率也达到了72hz,而最新版本的刷新率为90hz,通过Oculus Link连接到游戏PC时,最高可达120hz。许多人认为120hz是避免一些用户迷失方向和恶心的最低门槛。而在理想情况下,这将在不需要游戏级PC和系绳的情况下实现。

虽然人类平均可以看到210°,但微软的HoloLens 2显示器只覆盖52°(高于34°)。Snap即将推出的眼镜也只有26.3°。为了起飞,我们可能需要更广泛的覆盖范围。而这些主要是硬件上的挑战,而不是软件上的。更重要的是,我们需要在取得这些进展的同时,提高可穿戴设备内其他硬件(如扬声器、处理器、电池)的质量–最好也能缩小它们。

另一个例子是谷歌的Project Starline,一个基于硬件的展台,旨在使视频对话感觉你和其他参与者在同一个房间里,由十几个深度传感器和摄像头,以及一个基于织物的多维光场显示器和空间音频扬声器驱动。这些都是通过体积数据处理和压缩来实现的,然后通过webRTC传送,但硬件对于捕捉和呈现 “看起来很真实 “的细节水平至关重要。

非消费类硬件

考虑到消费级设备的可能性,价格和尺寸成倍增长的工业/企业硬件将令人震惊,这并不奇怪。徕卡公司现在出售价值20,000美元的摄影测量相机,其 “激光扫描设定点每秒可达360,000个”,旨在捕捉整个商场、建筑和住宅,其清晰度和细节比普通人亲眼所见的还要好。与此同时,Epic Games的Quixel使用专有相机生成由数百亿个像素精确的三角形组成的环境 “MegaScans”。

这些设备使公司更容易和更便宜地制作高质量的 “镜像世界 “或物理空间的 “数字双胞胎”,以及使用现实世界的扫描来制作更高质量和更便宜的幻想世界。15年前,我们对谷歌捕捉(和资助)世界上每条街道的360°2D图像的能力感到震惊。今天,几十家企业可以购买激光雷达相机和扫描仪,以建立地球上任何东西的完全沉浸式的三维摄影测量复制品。

当这些相机超越了静态图像捕捉和虚拟化,并进入实时渲染和更新现实世界时,它们就变得特别有趣。例如,今天,Amazon Go零售店的摄像头将通过代码同时跟踪几十个消费者。在未来,这种跟踪系统将被用来在一个虚拟的镜像世界中实时再现这些用户。然后,像谷歌的Starline这样的技术将允许远程工作人员从某种离岸的 “Metaverse呼叫中心””出现 “在商店(或博物馆,或DMV,或赌场)–或者也许在家里的iPhone面前。

当你去迪斯尼乐园时,你可能会看到你的朋友在家里的虚拟(甚至是机器人)代表,并与他们合作,打败奥创或收集无限宝石。这些体验需要的远不止是硬件–但它们是通过硬件来约束、启用和实现的。

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