為什麼說「分布式架構」才是AR眼鏡的未來

青亭網 發佈 2022-12-02T13:16:32.614575+00:00

近兩年消費級AR眼鏡得到了快速發展,無論是基於BB的分體式,還是基於光波導方案的一體機都在加快疊代,不斷地在產品形態和軟體使用體驗上帶來創新。然而從長期來看,消費級AR/VR仍處於早期階段,未來有非常多的可能性。

近兩年消費級AR眼鏡得到了快速發展,無論是基於BB的分體式,還是基於光波導方案的一體機都在加快疊代,不斷地在產品形態和軟體使用體驗上帶來創新。然而從長期來看,消費級AR/VR仍處於早期階段,未來有非常多的可能性。

其中主要的變化因素體現在「算力」與「輕量化」之間的矛盾,在AR眼鏡上會尤為明顯,因為對內部空間和散熱、續航等都提出較大挑戰。而VR頭顯基於一體化形態在空間上具備更多優勢,通過融合更多零部件能在整機功耗、散熱方面找到一個平衡。

令業內為之興奮的是,剛剛發布的驍龍AR2讓我們看到了AR眼鏡的疊代新思路,並一改過去AR眼鏡「輕量化」「算力」不可兼顧的印象,為全天候的AR眼鏡提供了無限可能。如果你同樣好奇這是如何實現的,不妨來了解一下。

驍龍AR2是首個專為AR眼鏡打造的計算平台,特點是採用多晶片架構(包括:主處理器、協處理器、連接模塊三部分),結合無線分離式渲染,有助於降低整體功耗,縮小PCB尺寸等眾多優勢,更多可參考:《驍龍AR2平台解析:分布式架構開啟輕量化AR眼鏡新時代》。

分布式架構成為AR眼鏡疊代方向

消費級AR眼鏡通常採用分體式設計方案,將算力部分與眼鏡本體分離,以此來減小眼鏡端的尺寸和重量,保證佩戴舒適性。目前市面上大部分Birdbath方案的AR眼鏡均採用此類設計,優勢是眼鏡端可以相對小巧,重量可達到70-80g的水平。作為對比,HoloLens就是採用一體式方案的AR眼鏡,它的特點就是開機即用,集成度高,但尺寸、體積和重量會明顯更高。

理想的方案就是將分體式和一體式兩者的優勢結合起來,做到這一點並非易事。「輕量化」對一體式AR眼鏡來講尤為困難,因為往往還伴隨著一系列條件。例如,此前AR眼鏡往往借鑑VR產品的設計邏輯,通常採用單晶片架構,優勢是集成度很高、可提供足夠算力,對於VR/AR一體機這類空間足夠的產品來說很合適。但放在AR眼鏡中就不一樣了,因為單晶片設計雖然帶來了性能上的優勢,但對產品尺寸(通常放在鏡腿處,因此需要足夠大的空間,還會影響整機ID設計)、熱管理(與VR一體機採用主動散熱方式不同,輕量化AR眼鏡往往採用被動散熱,單晶片會帶來熱量堆積效應,從而影響佩戴體驗)、續航(較高的功耗影響續航)多方面等產生影響。

因此,AR眼鏡的輕量化是對整機算力、功耗、續航、ID設計、熱管理、佩戴體驗等能力的綜合考驗。

很顯然,高通也注意到這一點,第一代驍龍AR2平台就突破性的採用多晶片架構+分布式處理模式,充分結合了AR眼鏡「輕量化」的設計訴求,相較於驍龍XR2平台,它實現了以下特性:

  • SoC多晶片架構將PCB尺寸減小40%,有助於實現更小巧的鏡腿設計;
  • SoC多晶片架構將信號線數量減少45%,同時有助於熱管理;
  • Hexagon張量處理器實現2.5倍AI性能提升,進一步降低手勢追蹤延遲等;
  • 4nm製程工藝,多晶片架構實現小於1W的功耗,降低50%;

從上面能看出,相較於單晶片方案來講驍龍AR2平台優勢非常明顯,因為它專為AR眼鏡打造,目標就是實現輕量化、低功耗的同時兼顧高的計算性能。

為下一代計算平台提供參考基準

驍龍AR2還充分結合了另一殺手鐧「分離式渲染」,該功能之前已在驍龍XR2無線AR眼鏡參考設計中初露端倪,它解決了分體式AR眼鏡需要「有線」連接計算模塊的尷尬。我們知道,當前很多分體式BB產品連接計算模塊需要一根線纜,雖然操作起來並不複雜,但線纜還是會大幅降低日常使用體驗,尤其是戶外使用場景會有不便。

分離式渲染不僅大幅提升了使用體驗,還讓AR眼鏡實現小巧、輕便的同時,又能在性能上媲美AR/VR一體機水準,這是之前完全無法想像的。可以暢想一下未來你的AR眼鏡將會和智慧型手機能一鍵「無線」連接,也是之前的AR和VR從未有過的,對AR/VR廠商以及智慧型手機廠商都是一個巨大的新機遇。

除了智慧型手機外,驍龍AR2設備還可以和搭載驍龍平台的筆記本電腦或其它計算模塊連接,意味著未來的AR眼鏡將具備極強的互通能力,目標就是建立一個無線的、動態的分布式處理環境。

驍龍AR2平台的性能也是極為超前的,它支持9路並行攝像頭數據處理和環境理解,支持用戶動作追蹤、基於AI加速器降低交互時延、支持眼球追蹤渲染和虹膜認證、基於FastConnect XR軟體2.0可降低分離式渲染的時延,減少抖動和干擾。因此它不僅僅用於信息提示類AR設備,結合分離式計算終端還可帶來強勁的處理能力,完全可以滿足C端以及B端更複雜的AR眼鏡設計需求

可預見的是,驍龍AR2的發布將是一個分水嶺,分布式SoC架構+無線分離式渲染的方案組合將成為未來AR眼鏡疊代的新趨勢,並將為下一代計算平台提供眾多參考基準。

目前,包括微軟、Niantic等頭部AR企業在內,以及聯想、Nreal、OPPO、PICO、Rokid、TCL、Xiaomi、夏普、LG、QONOQ等均已就驍龍AR2進行了產品研發,這些產品將基於驍龍AR2從底層開始為AR眼鏡進行優化,因此我們共同期待著越來越多的輕便小巧、低功耗、長續航的AR眼鏡誕生。

四大矩陣,全面助力XR行業發展

作為行業內首個專為AR眼鏡打造的計算平台,驍龍AR2不僅是高通不斷地在AR/VR/MR方向積極探索的成果,更是長達10多年的技術積累。據青亭網了解,高通最早在AR項目上的研究可以追溯到2007年,在AR技術早期就投入相關研究,對前沿技術探索從未止步。

在XR業務方面,高通已經搭建起了一整套生態體系,分別在:XR計算平台、參考設計、開發者平台、軟體與算法四大方向展開布局。

XR平台方面,除了本次專門面向AR眼鏡的驍龍AR2平台外,此前已推出驍龍XR1、驍龍XR2、驍龍XR2+三款XR專用計算平台,這些技術探索為目前主流的AR、VR產品提供了支持,基於上述三款平台的AR、VR等設備累計已超過60款之多。

例如基於驍龍XR2平台的Meta Quest 2則讓VR一體機進入大眾視野,第三方統計出貨量早已超過1000萬台,國內PICO 4、奇遇Dream Pro等熱門VR一體機均採用此平台。Meta Quest Pro則首發採用驍龍XR2+平台,該平台一個重磅功能是加入了彩色視頻透視(VST)模式,通過低時延VST為VR頭顯帶來全新的MR體驗,這也是VR頭顯疊代的新趨勢。

參考設計方面積累同樣深厚,在XR平台推出之前,高通就發布了多款基於驍龍821、驍龍835、驍龍845的VR參考設計,之後又推出驍龍XR1有線AR眼鏡參考設計、驍龍XR2無線AR眼鏡參考設計等眾多方案,這些設計方案為OEM廠商提供了快速開發產品的基礎,整個AR/VR行業都受益於此。

開發者平台方面,目前高通已經成立Snapdragon Spaces開發者平台,該平台基於開放的OpenXR協議,支持Unity和Unreal兩大主流平台,目的是讓驍龍XR設備優先體驗新特性的同時,也能保證開源特性減少開發者的工作,實現跨平台內容開發或快速移植等工作。目前,加入Snapdragon Spaces平台的開發者/團隊數量已經比上半年更為壯大,參考上圖。

第一代驍龍AR2已為Snapdragon Spaces進行優化,同時也面向智慧型手機廠商推出Snapdragon Spaces Ready認證,包括榮耀、摩托羅拉、OPPO、小米等眾多智慧型手機廠商均已加入。當然最新的第二代驍龍8平台已通過認證,意味著搭載第二代驍龍8的智慧型手機將可直接兼容驍龍AR2智能眼鏡,跨平台開發工作也將會更便捷。

軟體和算法方面,驍龍XR平台和AR平台提供了完善的底層驅動能力,包括SLAM定位追蹤、本地錨點和持久性、手勢追蹤、眼球追蹤以及注視點渲染、空間映射和環境感知等,可為AR/VR提供豐富的交互體驗。

由此來看,高通在XR和元宇宙生態進行了廣泛的布局,目標就是讓AR/VR/MR設備的體驗變得越來越好。尤其是最新的驍龍AR2平台,通過分布式架構為輕量化AR眼鏡提供了更多可能,可以看作是為元宇宙開啟了另一扇大門。高通技術公司副總裁兼XR業務總經理司宏國總結道:「隨著對VR、MR和AR設備技術與外觀的差異化需求不斷湧現,驍龍AR2將成為我們XR產品組合中定義元宇宙體驗的又一代表作。」

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