Microsoft HoloLens 評測 - 縮小 AR 和 VR 之間的差距

微軟有著通過引人入勝的技術演示來為相對乏味的產品公告增添趣味的悠久傳統，Windows 10 公告也不例外。 這家軟件巨頭利用這個機會為 HoloLens 製造了相當多的轟動，這是一款未來派頭顯，可以讓您一窺增強現實 (AR) 的未來。 然而，微軟也有驚人的硬件失敗的傳統，在鮑爾默政權下達到頂峰。 還記得 Kin 手機嗎？ 我也不。

由於多種原因，HoloLens 的推出可能不會如此失敗。 首先，HoloLens 在成為商業上可行的設備之前還有很長的路要走——可能需要幾個季度或幾年。 其次，它背後的概念是合理的，並且建立在一些有前途的新興行業趨勢之上，例如可穿戴技術和虛擬現實 (VR) 耳機。 HoloLens 試圖通過將許多功能捆綁到單個設備中來有所不同，但在此 Microsoft HoloLens 評論中，我們將看看已經存在的內容和正在開發的內容。

由於這是為 VR 專業人士和其他工程師設計的工程博客，我不會花太多時間回答“什麼是 HoloLens？”這個問題。 並解釋AR和VR之間的區別。 增強現實技術在各個行業都有一系列潛在的應用，但在娛樂方面的應用有限。 虛擬現實更適合娛樂，儘管它也有一些專業應用。

這兩種技術仍然有很多局限性，並且必須克服許多技術挑戰才能獲得大眾市場的吸引力。 這是一個漸進的過程，需要數年而不是數月。 在不破壞銀行的情況下創建此類產品所需的技術還沒有準備好，但它正在慢慢實現。

讓我們看看那裡有什麼和缺少什麼。

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

谷歌眼鏡於 2012 年初發布，一年後開始出貨，售價 1500 美元。 高昂的價格意味著它是為一個非常小的利基市場保留的——早期採用者被谷歌的公關和營銷機器稱為“探索者”。 該設備提供有限的 AR 功能，並包含一個分辨率為 640x360 像素的小型棱鏡投影儀，由過時的處理器供電。

雖然它成功地吸引了公眾一段時間，但谷歌眼鏡很難被描述為成功。 熱衷於趕上潮流的應用程序開發人員開始失去興趣，“探索者”似乎在幾個月內就擺脫了這種時尚。 最新的謠言指向了一個新版本的谷歌眼鏡，裡面有英特爾芯片，所以現在發布訃告可能還為時過早。 無論哪種方式，無論你怎麼看，谷歌眼鏡都不是一個巨大的成功。

Oculus Rift 可能是目前最受關注的 VR 系統，但與 Google Glass 不同的是，它尚未推出。 Oculus VR 多年來一直在開發這款設備，在此過程中，公司經歷了兩代開發工具包。 消費者版本預計將在 2015 年某個時候推出，並修訂規格。 2014 年 3 月，Oculus VR 被 Facebook 以超過 20 億美元的現金和 Facebook 股票收購。

三星的 Gear VR 提供了一種不同的方法，因為它使用 Galaxy Note 4 平板手機代替內置屏幕，但它依賴於 Oculus 開發的一些技術。 我發現模塊化概念很有趣，因為類似的方法可以用於來自不同供應商的一系列移動設備，這將允許用戶在每次獲得新手機時有效地升級硬件。 高通的 Vuforia 平台為移動設備和潛在的 AR/VR 應用提供了一些有前景的功能。

那麼，缺少什麼？ 簡單的答案可能是處理能力，但比這要復雜一些。

這兩個概念的問題在於它們仍然領先於時代，技術仍然需要迎頭趕上。 微軟的 HoloLens 必然會遇到同樣的初期問題，但微軟的概念有些不同，因此至少有機會克服其中的一些問題。

谷歌眼鏡被設計成一種輕便的可穿戴設備，導致了許多妥協。 該設備在用戶右眼前方的厚棱鏡上設有一個顯示器。 考慮到視野 (FOV)，分辨率非常有限。 例如，智能手錶顯示器往往具有相似的垂直分辨率，而設備僅佔據用戶視野的幾度。 Google Glass 基於過時的片上系統 (SoC)，電池壽命有限。

設計移動設備並不容易，並且總是涉及許多權衡。 更高分辨率的顯示器需要更多的 GPU 功率，因此需要使用更大的 SoC 和更強大的 GPU 在更高的負載下工作，從而需要更大的電池等等。 這是一個很好的平衡行為，而 AR 耳機太小了，無法容納像高分辨率平板電腦中使用的大電池。

乍一看，Oculus Rift 在硬件方面似乎沒有類似的缺點，因為它在電池壽命和便攜性方面沒有妥協。 它不依賴集成的 SoC，1080p 顯示聽起來很理想； 但是，實際上這對於寫實主義來說還遠遠不夠。 該設備的FOV非常大，像素密度仍然不足。

為了克服這個問題，VR 設備必須在未來的某個時候使用更高分辨率的 4K/UHD 顯示器，甚至是 8K 顯示器。 這項技術幾乎就在那裡，但它並不便宜，而且絕不是便攜式的。

如果您想以盡可能高的細節設置在 4K 顯示器上運行最新的 AAA 遊戲，您需要兩塊高端獨立顯卡。 例如，基於旗艦 Maxwell 和 Hawaii 一代 GPU 的 Nvidia 和 AMD 卡。 要消除幀撕裂（使用類似於 Nvidia 的 G-Sync 或 AMD 的 FreeSync 的技術），您需要更多的功率，並且要為雙眼進行適當的 3D，您需要更多的 GPU 功率。

底線是：要使用當前可用的技術為 4K VR 設備供電，您至少需要兩個 GPU，在 28nm 工藝中總共有 12-140 億個晶體管，消耗 350W 到 500W 的功率，這還不包括 CPU 和系統的其餘部分. 這是基於當前可用的 GPU 和 CPU 的保守估計——我們甚至不討論為每隻眼睛一個的兩個 4K 屏幕供電的想法。

Nvidia 最新的移動 SoC，即用於 Google Nexus 9 的 Tegra K1 64 位，具有 192 個基於 Kepler 架構的 CUDA 內核，而不是更高效的 Maxwell。 該公司目前的旗艦獨立顯卡採用 2048 個 Maxwell CUDA 內核，運行頻率高於移動 Tegra SoC 中的 Kepler 內核。

具有逼真圖形的便攜式 VR 設備顯然在未來幾年內無法使用，即使是像 Oculus Rift 這樣的有線設備也有很長的路要走。 整體平台成本是另一個問題。 能夠以 1080p 輸出可播放幀速率的遊戲 PC 相對便宜，因為主流 GPU 的速度足以勝任這項工作。 但在 2160p 時，您需要四倍的 GPU 實力，並以更多內存和更快的 CPU 為後盾。

還有另一種解決這個問題的方法，我稍後會介紹。

那麼微軟做對了什麼？

還記得我之前提到的 Facebook 的 Oculus Rift 交易嗎？ 就在它宣布幾天后，微軟從奧斯特豪特設計集團 (ODG) 購買了與增強現實和可穿戴計算機相關的知識產權 (IP) 資產。 一些專利涵蓋了帶有部分透射光學元件的“透視近眼顯示眼鏡”。

換句話說，微軟購買了創建 HoloLens 所需的 IP； 據報導，該交易涵蓋了數十項 ODG 專利，其中包括數十項正在進行的專利申請。 與此同時，據說Oculus VR只有一項專利，模糊地描述了“虛擬現實耳機”。

微軟似乎正試圖兩全其美——通常與 VR 設備相關的寬視野，以及適合 AR 應用的透明顯示表面。 該方法應該允許 HoloLens 使用比 VR 設備少得多的處理能力，同時由於寬 FOV 提供更多功能。 由於顯示內容的不透明度有限，HoloLens 不會嘗試渲染逼真的內容，而是可以使用略低的分辨率和圖像質量來擺脫困境。 無需創建現實的幻覺，因此所涉及的硬件開銷要少得多。 許多現成的技術可以讓 HoloLens 減少或消除鋸齒並生成好看的合成，因為背景已經存在。

這一事實限制了 HoloLens 在娛樂領域的吸引力，而不是真正的 VR 耳機； 但是，它為其他行業開闢了許多可能性，從工程和醫療保健到建築和國防。 HoloLens 可用於協助醫療保健專業人員、工程師、工業機械操作員、士兵和執法人員。

然而，HoloLens 在消費領域仍有應用。 微軟的菲爾斯賓塞表示，HoloLens 需要成為一款成功的獨立產品，並補充說公司已經在研究如何將其與 PC 和 Xbox One 遊戲機一起使用。 該設備可以用作遊戲玩家的平視顯示器 (HUD)，甚至可以用作健身房的健身愛好者。

HoloLens 硬件難題

微軟沒有透露確切的硬件規格，所以我們仍然不太清楚會發生什麼。 沒有關於顯示分辨率、GPU GFLOP、連接性或電池壽命的消息。 這留下了很大的猜測空間，科技媒體很樂意用專欄和點擊誘餌來填充這些空間，但目前還沒有任何官方消息。

就像我說的，HoloLens 不需要像 Oculus Rift 和類似的 VR 產品那樣多的 GPU 功率。 然而，這並不意味著微軟可以擺脫廉價的 SoC，就像移動產品中常用的那些。 微軟目前使用來自不同供應商的一系列芯片——用於手機的集成 4G/LTE 的高通 Snapdragon SoC、用於 Surface Pro 平板電腦的英特爾芯片（以及已停產的 Surface RT 產品上的 Nvidia SoC）以及 Xbox One 中的定制 AMD APU .

出於功耗考慮，最明顯的選擇是 Snapdragon SoC，類似於 Lumia 手機中使用的那些。 這並不意味著 HoloLens 會像谷歌眼鏡一樣功能不足。 HoloLens 是一個更大的設備，可以容納更大的電池； 而且，最新的 Snapdragon SoC 比 Google Glass 中使用的芯片組強大得多（這比智能手錶中使用的芯片慢得多）。 早期的基準測試表明，高通即將推出的旗艦 SoC（如 Snapdragon 810）中使用的 Adreno 430 GPU 能夠處理 4K 分辨率並以 1080p 渲染相對複雜的 3D 內容。

這不僅僅是純粹的渲染性能。 GPU 提供了很大的計算潛力，並且可以用於遊戲之外。 谷歌將 Tegra K1 用於 Project Tango，該項目還涉及許多對 AR 或 VR 設備非常有用的技術——自動化、無人駕駛汽車等。 我已經提到了 Vuforia，GPU 行業還有其他參與者，但 Nvidia 具有使用 CUDA 內核的優勢——多年來它一直是專業圖形和 GPGPU 計算市場的市場領導者。

但是，我們不應該被束縛在“外面有什麼”的心態中。 HoloLens 上市還需要一段時間，而後續幾代產品必然會配備更強大的硬件。 英特爾新的 14nm Atom 即將推出，而基於 ARM 的 14nm 和 16nm SoC 應該會在幾個季度後出現。 新的非平面節點將允許更高的每瓦性能，在不影響電池壽命的情況下大幅提高整體性能。

流媒體作為替代

還有一個我之前提到的替代方案——雲計算和流媒體可用於顯示複雜的、資源密集型的 3D 內容。 最新的 SoC 具有 802.11ac 無線和快速 LTE 調製解調器，足以支持高分辨率流媒體。 這種方法（尤其是 LTE）的缺點是滯後。

如果在本地、PC 工作站甚至可能是 Xbox One 上渲染其他內容，則延遲應該是有限的，但遠程雲渲染可能會出現問題。 例如，英偉達正試圖通過在戰略位置設置 GRID 服務器來解決這個問題，試圖通過低延遲遊戲流媒體覆蓋最大的市場。 僅僅幾毫秒的額外延遲可能會影響 AR 應用程序的用戶體驗。

移動 SoC 應該足以應付大多數日常任務，例如 Skype 和一些有限的增強現實應用程序。 然而，如果建築師想要走進建築工地，看看使用增強現實技術完成的建築會是什麼樣子，那麼 HoloLens 就必須得到更多硬件的支持。 渲染具有數十萬或數百萬個多邊形、高級照明效果等的複雜場景。

好處是 HoloLens 可以提供許多開箱即用的功能，具有相對強大的集成 GPU 能夠處理許多日常任務，例如高分辨率視頻流、瀏覽，甚至休閒遊戲。 另一方面，專業人士可以使用 802.11ac 或 LTE 傳輸更複雜的內容，遠程渲染。

微軟實際上可以為家庭用戶和專業人士使用相同的硬件平台，後者使用本地或云流來完成更高級、資源密集型的任務。

HoloLens 有用例和市場嗎？

微軟在許多不同的場景中展示了 HoloLens。 雖然演示非常有趣，但它們並沒有準確地說明新設備的現實和商業上可行的用例。

我喜歡 HoloLens 的一點是，它介於真正的可穿戴設備（如 Google Glass）和有線 VR 解決方案（如 Oculus Rift）之間。 HoloLens 不必輕巧便攜就可以在街上佩戴，但同時也不必連接到計算機或外部電源——兩全其美。 我也喜歡微軟選擇領導而不是跟隨的事實。 HoloLens 不同於現有的概念和產品； 它具有創新性、未來感和原創性——一股來自雷德蒙德的新鮮空氣。

然而，這種方法也引發了一些關於 HoloLens 用例和市場規模的重要問題。 它無法取代像 VR 解決方案這樣的顯示器，但由於其龐大的體積和外觀，它不能在日常情況下使用。 雖然您可能會看到一些通勤者和運動員使用智能眼鏡，但您可能不會看到戴著 HoloLens 耳機的滑雪者或慢跑者。

主流用戶可以用 HoloLens 做什麼？ 將支持什麼樣的軟件平台和操作系統？ 專業應用呢？ HoloLens 跨平台功能、硬件規格、零售價和物料清單 (BOM) 怎麼樣？

還有很多問題需要回答，微軟發布所有信息可能還需要一段時間。

微軟將不得不同時瞄準主流和專業市場，使用相同的硬件。 根據價格和 BOM，微軟可以利用其 Xbox 用戶群以及 PC 遊戲市場的一部分，將 HoloLens 產品帶給主流用戶。 如果價格太高，營銷這樣的產品並不容易，但用戶群就在那裡——而且它願意在新產品上花很多錢。 主流市場方法也將有助於吸引更多開發人員參與進來，從而擴展生態系統並創造新的用例。

但如果 HoloLens 產品必然要面向主流市場定價，那麼微軟將如何去追逐專業市場，並在此過程中賺到錢呢？

幾年前，我曾經以離線 3D 圖形為生，我可以看到 HoloLens 的巨大潛力。 那裡有很多 3D/CAD 用戶，他們中的許多人都會同意。 這是否意味著每一位設計師都能買到一款面向主流市場定價的 HoloLens 設備並用於工作？ 可能，但可能不會。

在這個領域還有其他營銷產品的方式。 多年來，我一直在研究 GPU 領域，在那段時間裡，我學到了有關該行業如何運作的一兩件事。 儘管面向遊戲玩家的高端顯卡成為頭條新聞，但 Nvidia 和 AMD 真正的搖錢樹是專業的圖形和計算解決方案。 他們是這個雙頭壟斷的無名英雄。 基於相同 GPU 的消費卡和專業卡的 BOM 大致相同，但專業卡的成本要高得多，高出一個數量級。 儘管整體銷量較低，但它們提供了巨大的利潤，並產生了大量的收入和利潤——您可以查看任何 Nvidia 季度收益報告以獲取更多信息。

微軟可以採用類似的方法。 HoloLens 可以為兩個市場使用相同的硬件，限制消費者模型的功能，並通過不同的許可層級將其擴展到專業產品。

當然，目前這一切都只是猜測——但這就是這個市場的運作方式。 微軟不必重新發明輪子。