元宇宙的建设需要哪些硬件

 2022-01-14 16:58:58    9  

作者 | Chenglin Pua(马来西亚),编审 | 于百程

元宇宙在2021年得到莫大的关注。先是Meta的“All In”策略,再来是其他大公司例如微软、英伟达、百度、腾讯、字节跳动等国内外公司的进军以及布局。在资本的炒作下,元宇宙已经成为了下一个兵家必争之地,许多企业都争着吃下这一个大蛋糕。

而纵观元宇宙,主要可以为四个方面,即硬件、软件、服务、内容和应用。当中给予元宇宙和现实世界之间连接的主要是硬件。越加先进的硬件会使得人们能够在元宇宙有更好的体验以及让元宇宙产业链成熟化。那么究竟元宇宙的建设需要哪些硬件的支持?

芯片

芯片是元宇宙的“基础粮食”。

2021年11月9日,英伟达在自家举办的全球性行业技术峰会GTC大会上,向市场发布了一次重大的业务更新公告,即英伟达未来会为元宇宙提供基础技术例如芯片。同样从事图形显卡(GPU)开发的AMD,近期也开始为元宇宙开拓者服务。11月9日,AMD宣布Meta(前称Facebook)成为其业务伙伴,未来Meta将会采购AMD的芯片来满足Meta从“社交媒体”转型为“元宇宙”公司后对于数据中心以及算力的庞大需求。

元宇宙的建设需要庞大的算力,而芯片能够为此提供支持。AMD的CEO苏姿丰在11月9日表示:“我们正处于一个高性能计算大爆发的时期,这也推动了更多计算的需求,以支持那些影响着我们生活中方方面面的服务和设备。”

VR/AR 产品的崛起也会带动最核心的元件,芯片的发展,对于芯片的需求只增不减。类似于汽车芯片,如今的VR/AR 芯片已经出现了脱离手机,走向独立和定制化的趋势。

此前因VR/AR 产品小众化,鲜少有科技公司专门为其设计专门的芯片。例如2018 年 Oculus 和小米联手推出了 VR 一体机产品 Oculus Go(国内叫小米 VR 一体机),这款机器使用的是高通2016年推出的移动平台处理器旗舰芯片骁龙 821。此外,2014年的Oculus Rift DK2的荧幕采用三星 Galaxy Note 3 的屏幕。可见在早期时候, VR/AR硬件主要依赖着手机相关的供应链。

但随着该市场的扩大,VR/AR 产品周边的产业链也会得到蓬勃发展的机会,尤其是芯片。2018年,高通公司还发布了 XR 1芯片,一个针对VR/AR 产品所设计的芯片。如今大卖的Oculus Quest 2采用的是高通XR2芯片(XR 1的第二代)。Oculus Quest 2的大卖也促使高通逐渐在VR/AR 产业链发力。而传闻高通在XR2 成功之后成立了专门的部门以及团队持续设计针对 VR / AR 设备的芯片。

另一方面,像苹果、Meta、Magic Leap 等行业巨头有可能继续走自研和定制的方向。据外媒报道,苹果在 2020 年已经完成 VR/AR 芯片的设计,并委托台积电进行 5nm 先进制程生产芯片。从高通到苹果,都已经在芯片这个核心领域倾注心力,未来可以预见的是VR/AR 产品的芯片将迎来一个加速发展的时期。而随着此市场的持续扩张,未来会有更多的玩家入局。元宇宙将带动芯片产业的蓬勃发展,元宇宙的蓬勃发展也需要芯片的大力支持。

虚拟现实(VR/AR)设备

虚拟现实是将元宇宙展示给人们看的技术。而作为一个连接现实世界与元宇宙的重要桥梁,如今虚拟现实设备已经得到了许多机构的重视以及进军,当中不乏知名大科技企业。

“All in”元宇宙的Meta公司早些时候推出了Oculus系列产品。而2020年推出的Oculus Quest 2被许多知名科技网站评为最值得入手的虚拟现实设备。且其售价仅有299美元,分辨率为每只眼镜 1832×1920(大致相当于4K的高画质)。可以说Oculus Quest 2是如今性价比最高的虚拟现实设备。

虚拟现实设备市占率 来源:Counterpoint’s 全球虚拟现实设备报告

而Oculus Quest 2的推出也帮助Meta公司占据了75%以上的市场份额(2021年第一季度的出货量)。

事实上除了Meta公司之外,微软也有自己的虚拟现实设备,称为HoloLens。如今已经迭代至第二代了。HoloLens,是一副由 Microsoft 开发和制造的混合现实智能眼镜。第二代产品的售价为3500美元,在性价比方面距离Meta公司的Oculus Quest 2有一定差距。

如今有传闻苹果也在积极研究虚拟现实设备,并有望在2022年推出。擅长软硬结合的苹果未来入局此领域,势必会是一个强大的对手。2021年5月,苹果公司也以1亿美元收购虚拟现实公司NextVR,以增强其在娱乐和体育领域的VR实力。

百度公司副总裁马杰在XR国际论坛上表示,未来百度将会支持元宇宙、VR产业的发展。2021年10月19日,中国联通董事长刘烈宏在2021世界VR产业大会上表示,中国联通将推动VR产业的加速发展。

据IDC数据显示,全球VR设备出货量正在提速,预计2021-2025年全球VR头显出货量将保持41%的年复合增速。预计2021年的出货量将由2020年的670万台提升到850万台,2025年更是将达到2860万台。

全球预计每年VR设备出货量 来源:IDC

虚拟现实设备作为最重要的将元宇宙展示给人们的硬件,未来其市场会得到十足的发展。

云计算数据中心

虚拟世界的运行离不开强大的运算能力,而云计算会因为人们持续建设元宇宙而得到十足的发展。元宇宙的数据量爆发导致算力需求激增 ,云计算被认为是元宇宙最重要的基础设施之一。依靠普通百姓的计算机设备来运行元宇宙庞大的代码是不现实的,而云计算则是一个很好的解决方案。

云计算的背后则是更多的数据中心建设。元宇宙将需要计算的程序上传到云端,然后通过强大的数据处理,最后再传输回来给用户端。越加强大的数据中心则意味着更快的处理能力,这将会大大提升元宇宙的质感以及流畅度。

连接进入元宇宙中,我们需要输入“参数”,即前往哪里,下哪些指令等等,就好比打游戏敲键盘输入指令。人们进入元宇宙中所输入的参数远比敲键盘所产生的指令要复杂许多,传感设备采集我们的“输入参数”,丢到云端进行运算再转换成元宇宙能理解的参数,从而让元宇宙里虚拟化的我们能够动起来或是下指令。

传达完了指令,接下来是元宇宙的建模部分。元宇宙中的一切物体,建筑等都是虚拟化的。英伟达曾经在其线上GTC大会中穿插了几秒“假的”黄仁勋以及背景,需要30多位工作人员先使用RTX光线追踪技术扫描黄仁勋,拍摄几千张各种角度的黄仁勋以及厨房照片,在英伟达开发的虚拟协作平台Omniverse中建模“厨房”,最后通过AI结合,以假乱真。仅仅只是搭建一个厨房就需要大量的数据来生成以及模拟,更何况是一个世界。想要搭建一个逼真且庞大的元宇宙世界,就需要强大的云技术来支持强大的模拟能力。

人类连接进元宇宙需要得到一定的“反馈”,云技术经过一定的运算之后再把“反馈”传回给我们手边的设备,从而给予我们一定的感知反馈。

许多科技公司也都积极布局相关设施。例如Unity 最新推出了“Unity 云端分布式算力方案”。根据Unity官方的说法,该方案可以节省高达 70% 以上的运算时间。在提高整体运算效率的同时,也降低了对本地计算资源的损耗,大大节省了成本。

Unity云技术解决方案

5G通讯设施

元宇宙的一个重要功能是可以与人们连结。而元宇宙的一个技术难点在于实现低延迟的连接,这对通讯基础设施尤其是5G提出了更高的要求。

以往的Oculus 头显(例如Oculus Go)基本上都是搭配使用一个智能手机来渲染运算它们的世界,这使得它们变得沉重、发热,并且图形效果比 PC 或游戏机所能提供的要差得多。虽然如今最新的Oculus Quest 2则是不需要连接手机,自己就能自行运算,但质感仍然粗糙,显然要AR/VR设备完全运算虚拟世界的渲染以及运行是不现实的。我们可以借助云计算,将重要输入参数发往云端,再接收输出参数。而有了更快速的连接方式例如5G,AR/VR设备将能够远程渲染它们的图形,进一步将结果快速地发往我们的AR/VR设备再显示,就像显示器和传感器集合一样。

想要实现这一目标,我们需要大约 7 毫秒以下的可靠延迟和另一种称为移动边缘计算的技术。为此,我们需要独立的 5G 网络来实现此技术。

5G在过去两年中非常火热,许多人探讨了其应用场景,元宇宙会是5G大展拳脚的重要应用场景。5G会在元宇宙风潮下得到莫大的发展,而元宇宙也会因5G的快速发展进而提供更加真实的虚拟体验给人们。

如今世界整体的5G设施普遍落后。元宇宙建设需要大量的5G连接设备,这也是元宇宙走入寻常百姓家要克服的困难。而元宇宙想要建设成功,离不开成熟的5G基础设施。

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