Microsoft HoloLens 评测 - 缩小 AR 和 VR 之间的差距

微软有着通过引人入胜的技术演示来为相对乏味的产品公告增添趣味的悠久传统，Windows 10 公告也不例外。 这家软件巨头利用这个机会为 HoloLens 制造了相当多的轰动，这是一款未来派头显，可以让您一窥增强现实 (AR) 的未来。 然而，微软也有惊人的硬件失败的传统，在鲍尔默政权下达到顶峰。 还记得 Kin 手机吗？ 我也不。

由于多种原因，HoloLens 的推出可能不会如此失败。 首先，HoloLens 在成为商业上可行的设备之前还有很长的路要走——可能需要几个季度或几年。 其次，它背后的概念是合理的，并且建立在一些有前途的新兴行业趋势之上，例如可穿戴技术和虚拟现实 (VR) 耳机。 HoloLens 试图通过将许多功能捆绑到单个设备中来有所不同，但在此 Microsoft HoloLens 评论中，我们将看看已经存在的内容和正在开发的内容。

由于这是为 VR 专业人士和其他工程师设计的工程博客，我不会花太多时间回答“什么是 HoloLens？”这个问题。 并解释AR和VR之间的区别。 增强现实技术在各个行业都有一系列潜在的应用，但在娱乐方面的应用有限。 虚拟现实更适合娱乐，尽管它也有一些专业应用。

这两种技术仍然有很多局限性，并且必须克服许多技术挑战才能获得大众市场的吸引力。 这是一个渐进的过程，需要数年而不是数月。 在不破坏银行的情况下创建此类产品所需的技术还没有准备好，但它正在慢慢实现。

让我们看看那里有什么和缺少什么。

硬件限制 - Google Glass vs. Oculus Rift vs. Microsoft HoloLens

谷歌眼镜于 2012 年初发布，一年后开始出货，售价 1500 美元。 高昂的价格意味着它是为一个非常小的利基市场保留的——早期采用者被谷歌的公关和营销机器称为“探索者”。 该设备提供有限的 AR 功能，并包含一个分辨率为 640x360 像素的小型棱镜投影仪，由过时的处理器供电。

虽然它成功地吸引了公众一段时间，但谷歌眼镜很难被描述为成功。 热衷于赶上潮流的应用程序开发人员开始失去兴趣，“探索者”似乎在几个月内就摆脱了这种时尚。 最新的谣言指向了一个新版本的谷歌眼镜，里面有英特尔芯片，所以现在发布讣告可能还为时过早。 无论哪种方式，无论你怎么看，谷歌眼镜都不是一个巨大的成功。

Oculus Rift 可能是目前最受关注的 VR 系统，但与 Google Glass 不同的是，它尚未推出。 Oculus VR 多年来一直在开发这款设备，在此过程中，公司经历了两代开发工具包。 消费者版本预计将在 2015 年某个时候推出，并修订规格。 2014 年 3 月，Oculus VR 被 Facebook 以超过 20 亿美元的现金和 Facebook 股票收购。

三星的 Gear VR 提供了一种不同的方法，因为它使用 Galaxy Note 4 平板手机代替内置屏幕，但它依赖于 Oculus 开发的一些技术。 我发现模块化概念很有趣，因为类似的方法可以用于来自不同供应商的一系列移动设备，这将允许用户在每次获得新手机时有效地升级硬件。 高通的 Vuforia 平台为移动设备和潜在的 AR/VR 应用提供了一些有前景的功能。

那么，缺少什么？ 简单的答案可能是处理能力，但比这要复杂一些。

这两个概念的问题在于它们仍然领先于时代，技术仍然需要迎头赶上。 微软的 HoloLens 必然会遇到同样的初期问题，但微软的概念有些不同，因此至少有机会克服其中的一些问题。

谷歌眼镜被设计成一种轻便的可穿戴设备，导致了许多妥协。 该设备在用户右眼前方的厚棱镜上设有一个显示器。 考虑到视野 (FOV)，分辨率非常有限。 例如，智能手表显示器往往具有相似的垂直分辨率，而设备仅占据用户视野的几度。 Google Glass 基于过时的片上系统 (SoC)，电池寿命有限。

设计移动设备并不容易，并且总是涉及许多权衡。 更高分辨率的显示器需要更多的 GPU 功率，因此需要使用更大的 SoC 和更强大的 GPU 在更高的负载下工作，从而需要更大的电池等等。 这是一个很好的平衡行为，而 AR 耳机太小了，无法容纳像高分辨率平板电脑中使用的大电池。

乍一看，Oculus Rift 在硬件方面似乎没有类似的缺点，因为它在电池寿命和便携性方面没有妥协。 它不依赖集成的 SoC，1080p 显示听起来很理想； 但是，实际上这对于写实主义来说还远远不够。 该设备的FOV非常大，像素密度仍然不足。

为了克服这个问题，VR 设备必须在未来的某个时候使用更高分辨率的 4K/UHD 显示器，甚至是 8K 显示器。 这项技术几乎就在那里，但它并不便宜，而且绝不是便携式的。

如果您想以尽可能高的细节设置在 4K 显示器上运行最新的 AAA 游戏，您需要两块高端独立显卡。 例如，基于旗舰 Maxwell 和 Hawaii 一代 GPU 的 Nvidia 和 AMD 卡。 要消除帧撕裂（使用类似于 Nvidia 的 G-Sync 或 AMD 的 FreeSync 的技术），您需要更多的功率，并且要为双眼进行适当的 3D，您需要更多的 GPU 功率。

底线是：要使用当前可用的技术为 4K VR 设备供电，您至少需要两个 GPU，在 28nm 工艺中总共有 12-140 亿个晶体管，消耗 350W 到 500W 的功率，这还不包括 CPU 和系统的其余部分. 这是基于当前可用的 GPU 和 CPU 的保守估计——我们甚至不讨论为每只眼睛一个的两个 4K 屏幕供电的想法。

Nvidia 最新的移动 SoC，即用于 Google Nexus 9 的 Tegra K1 64 位，具有 192 个基于 Kepler 架构的 CUDA 内核，而不是更高效的 Maxwell。 该公司目前的旗舰独立显卡采用 2048 个 Maxwell CUDA 内核，运行频率高于移动 Tegra SoC 中的 Kepler 内核。

具有逼真图形的便携式 VR 设备显然在未来几年内无法使用，即使是像 Oculus Rift 这样的有线设备也有很长的路要走。 整体平台成本是另一个问题。 能够以 1080p 输出可播放帧速率的游戏 PC 相对便宜，因为主流 GPU 的速度足以胜任这项工作。 但在 2160p 时，您需要四倍的 GPU 实力，并以更多内存和更快的 CPU 为后盾。

还有另一种解决这个问题的方法，我稍后会介绍。

那么微软做对了什么？

还记得我之前提到的 Facebook 的 Oculus Rift 交易吗？ 就在它宣布几天后，微软从奥斯特豪特设计集团 (ODG) 购买了与增强现实和可穿戴计算机相关的知识产权 (IP) 资产。 一些专利涵盖了带有部分透射光学元件的“透视近眼显示眼镜”。

换句话说，微软购买了创建 HoloLens 所需的 IP； 据报道，该交易涵盖了数十项 ODG 专利，其中包括数十项正在进行的专利申请。 与此同时，据说Oculus VR只有一项专利，模糊地描述了“虚拟现实耳机”。

微软似乎正试图两全其美——通常与 VR 设备相关的宽视野，以及适合 AR 应用的透明显示表面。 该方法应该允许 HoloLens 使用比 VR 设备少得多的处理能力，同时由于宽 FOV 提供更多功能。 由于显示内容的不透明度有限，HoloLens 不会尝试渲染逼真的内容，而是可以使用略低的分辨率和图像质量来摆脱困境。 无需创建现实的幻觉，因此所涉及的硬件开销要少得多。 许多现成的技术可以让 HoloLens 减少或消除锯齿并生成好看的合成，因为背景已经存在。

这一事实限制了 HoloLens 在娱乐领域的吸引力，而不是真正的 VR 耳机； 但是，它为其他行业开辟了许多可能性，从工程和医疗保健到建筑和国防。 HoloLens 可用于协助医疗保健专业人员、工程师、工业机械操作员、士兵和执法人员。

然而，HoloLens 在消费领域仍有应用。 微软的菲尔斯宾塞表示，HoloLens 需要成为一款成功​​的独立产品，并补充说公司已经在研究如何将其与 PC 和 Xbox One 游戏机一起使用。 该设备可以用作游戏玩家的平视显示器 (HUD)，甚至可以用作健身房的健身爱好者。

HoloLens 硬件难题

微软没有透露确切的硬件规格，所以我们仍然不太清楚会发生什么。 没有关于显示分辨率、GPU GFLOP、连接性或电池寿命的消息。 这留下了很大的猜测空间，科技媒体很乐意用专栏和点击诱饵来填充这些空间，但目前还没有任何官方消息。

就像我说的，HoloLens 不需要像 Oculus Rift 和类似的 VR 产品那样多的 GPU 功率。 然而，这并不意味着微软可以摆脱廉价的 SoC，就像移动产品中常用的那些。 微软目前使用来自不同供应商的一系列芯片——用于手机的集成 4G/LTE 的高通 Snapdragon SoC、用于 Surface Pro 平板电脑的英特尔芯片（以及已停产的 Surface RT 产品上的 Nvidia SoC）以及 Xbox One 中的定制 AMD APU .

出于功耗考虑，最明显的选择是 Snapdragon SoC，类似于 Lumia 手机中使用的那些。 这并不意味着 HoloLens 会像谷歌眼镜一样功能不足。 HoloLens 是一个更大的设备，可以容纳更大的电池； 而且，最新的 Snapdragon SoC 比 Google Glass 中使用的芯片组强大得多（这比智能手表中使用的芯片慢得多）。 早期的基准测试表明，高通即将推出的旗舰 SoC（如 Snapdragon 810）中使用的 Adreno 430 GPU 能够处理 4K 分辨率并以 1080p 渲染相对复杂的 3D 内容。

这不仅仅是纯粹的渲染性能。 GPU 提供了很大的计算潜力，并且可以用于游戏之外。 谷歌将 Tegra K1 用于 Project Tango，该项目还涉及许多对 AR 或 VR 设备非常有用的技术——自动化、无人驾驶汽车等。 我已经提到了 Vuforia，GPU 行业还有其他参与者，但 Nvidia 具有使用 CUDA 内核的优势——多年来它一直是专业图形和 GPGPU 计算市场的市场领导者。

但是，我们不应该被束缚在“外面有什么”的心态中。 HoloLens 上市还需要一段时间，而后续几代产品必然会配备更强大的硬件。 英特尔新的 14nm Atom 即将推出，而基于 ARM 的 14nm 和 16nm SoC 应该会在几个季度后出现。 新的非平面节点将允许更高的每瓦性能，在不影响电池寿命的情况下大幅提高整体性能。

流媒体作为替代

还有一个我之前提到的替代方案——云计算和流媒体可用于显示复杂的、资源密集型的 3D 内容。 最新的 SoC 具有 802.11ac 无线和快速 LTE 调制解调器，足以支持高分辨率流媒体。 这种方法（尤其是 LTE）的缺点是滞后。

如果在本地、PC 工作站甚至可能是 Xbox One 上渲染其他内容，则延迟应该是有限的，但远程云渲染可能会出现问题。 例如，英伟达正试图通过在战略位置设置 GRID 服务器来解决这个问题，试图通过低延迟游戏流媒体覆盖最大的市场。 仅仅几毫秒的额外延迟可能会影响 AR 应用程序的用户体验。

移动 SoC 应该足以应付大多数日常任务，例如 Skype 和一些有限的增强现实应用程序。 然而，如果建筑师想要走进建筑工地，看看使用增强现实技术完成的建筑会是什么样子，那么 HoloLens 就必须得到更多硬件的支持。 渲染具有数十万或数百万个多边形、高级照明效果等的复杂场景。

好处是 HoloLens 可以提供许多开箱即用的功能，具有相对强大的集成 GPU 能够处理许多日常任务，例如高分辨率视频流、浏览，甚至休闲游戏。 另一方面，专业人士可以使用 802.11ac 或 LTE 传输更复杂的内容，远程渲染。

微软实际上可以为家庭用户和专业人士使用相同的硬件平台，后者使用本地或云流来完成更高级、资源密集型的任务。

HoloLens 有用例和市场吗？

微软在许多不同的场景中展示了 HoloLens。 虽然演示非常有趣，但它们并没有准确地说明新设备的现实和商业上可行的用例。

我喜欢 HoloLens 的一点是，它介于真正的可穿戴设备（如 Google Glass）和有线 VR 解决方案（如 Oculus Rift）之间。 HoloLens 不必轻巧便携就可以在街上佩戴，但同时也不必连接到计算机或外部电源——两全其美。 我也喜欢微软选择领导而不是跟随的事实。 HoloLens 不同于现有的概念和产品； 它具有创新性、未来感和原创性——一股来自雷德蒙德的新鲜空气。

然而，这种方法也引发了一些关于 HoloLens 用例和市场规模的重要问题。 它无法取代像 VR 解决方案这样的显示器，但由于其庞大的体积和外观，它不能在日常情况下使用。 虽然您可能会看到一些通勤者和运动员使用智能眼镜，但您可能不会看到戴着 HoloLens 耳机的滑雪者或慢跑者。

主流用户可以用 HoloLens 做什么？ 将支持什么样的软件平台和操作系统？ 专业应用呢？ HoloLens 跨平台功能、硬件规格、零售价和物料清单 (BOM) 怎么样？

还有很多问题需要回答，微软发布所有信息可能还需要一段时间。

微软将不得不同时瞄准主流和专业市场，使用相同的硬件。 根据价格和 BOM，微软可以利用其 Xbox 用户群以及 PC 游戏市场的一部分，将 HoloLens 产品带给主流用户。 如果价格太高，营销这样的产品并不容易，但用户群就在那里——而且它愿意在新产品上花很多钱。 主流市场方法也将有助于吸引更多开发人员参与进来，从而扩展生态系统并创造新的用例。

但如果 HoloLens 产品必然要面向主流市场定价，那么微软将如何去追逐专业市场，并在此过程中赚到钱呢？

几年前，我曾经以离线 3D 图形为生，我可以看到 HoloLens 的巨大潜力。 那里有很多 3D/CAD 用户，他们中的许多人都会同意。 这是否意味着每一位设计师都能买到一款面向主流市场定价的 HoloLens 设备并用于工作？ 可能，但可能不会。

在这个领域还有其他营销产品的方式。 多年来，我一直在研究 GPU 领域，在那段时间里，我学到了有关该行业如何运作的一两件事。 尽管面向游戏玩家的高端显卡成为头条新闻，但 Nvidia 和 AMD 真正的摇钱树是专业的图形和计算解决方案。 他们是这个双头垄断的无名英雄。 基于相同 GPU 的消费卡和专业卡的 BOM 大致相同，但专业卡的成本要高得多，高出一个数量级。 尽管整体销量较低，但它们提供了巨大的利润，并产生了大量的收入和利润——您可以查看任何 Nvidia 季度收益报告以获取更多信息。

微软可以采用类似的方法。 HoloLens 可以为两个市场使用相同的硬件，限制消费者模型的功能，并通过不同的许可层级将其扩展到专业产品。

当然，目前这一切都只是猜测——但这就是这个市场的运作方式。 微软不必重新发明轮子。