هذه هي التحديات التي تواجه VR المحمول

فيديو: إنترنت الأشياء (IoT) | ما هو إنترنت الأشياء | كيف يعمل | شرح إنترنت الأشياء | Edureka

المحتوى

ميزانية الطاقة محدودة
عرض النطاق الترددي وعالية الدقة
الكمون المنخفض ولوحات العرض
الصوت وأجهزة الاستشعار
المطورين والبرامج
يتم إحتوائه

أخيرًا ، نغرق في عمق الثورة ، كما قد يضعها البعض ، مع وجود الكثير من منتجات الأجهزة والبرامج في السوق ، والموارد تتدفق لتحفيز الابتكارات. ومع ذلك ، فقد مضى أكثر من عام على إطلاق المنتج الرئيسي في هذا الفضاء وما زلنا ننتظر هذا التطبيق القاتل لجعل الواقع الافتراضي نجاحًا سائدًا. بينما ننتظر ، تستمر التطورات الجديدة في جعل الواقع الافتراضي خيارًا تجاريًا أكثر قابلية للتطبيق ، ولكن لا يزال هناك عدد من العقبات التقنية التي يجب التغلب عليها ، خاصة في مساحة VR المحمولة.

ميزانية الطاقة محدودة

يتمثل التحدي الأكثر وضوحًا والمناقشة جيدًا التي تواجه تطبيقات الواقع الافتراضي على الأجهزة المحمولة في محدودية ميزانية الطاقة والقيود الحرارية عند مقارنتها بما يعادلها من أجهزة الكمبيوتر المكتبية. تشغيل تطبيقات الرسومات المكثفة من البطارية يعني أن مكونات الطاقة المنخفضة والاستخدام الفعال للطاقة أمر ضروري للحفاظ على عمر البطارية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن قرب معالجة الأجهزة من مرتديها يعني أن الميزانية الحرارية لا يمكن دفعها أيضًا. للمقارنة ، يعمل الهاتف المحمول عادةً في حدود أقل من 4 واط ، بينما يمكن لجرافيك VR GPU أن يستهلك 150 واط أو أكثر بسهولة.

من المعترف به على نطاق واسع أن VR المحمول لن يتطابق مع أجهزة سطح المكتب للحصول على الطاقة الأولية ، لكن هذا لا يعني أن المستهلكين لا يطلبون تجارب ثلاثية الأبعاد غامرة بدقة وضوح عالية وبمعدلات إطارات عالية.

من المعترف به على نطاق واسع أن VR المحمول لن يتطابق مع أجهزة سطح المكتب للحصول على طاقة أولية ، ولكن هذا لا يعني أن المستهلكين لن يطالبوا بتجارب ثلاثية الأبعاد غامرة بدقة واضحة وبمعدلات إطارات عالية ، على الرغم من القوة المحدودة ميزانية. بين مشاهدة الفيديو ثلاثي الأبعاد ، واستكشاف المواقع التي تم إعادة إنشائها بمقدار 360 درجة ، وحتى الألعاب ، لا يزال هناك الكثير من حالات الاستخدام التي تناسب VR المحمول.

إذا نظرنا إلى الوراء في شركة نفط الجنوب المحمول الخاصة بك ، وهذا يخلق مشاكل إضافية أقل تقدير في كثير من الأحيان. على الرغم من أن SoCs المحمول يمكن أن يحزم في ترتيب وحدة المعالجة المركزية ثماني النواة وبعض من قوة GPU البارزة ، فإنه لا يمكن تشغيل هذه الرقائق في الميل الكامل ، بسبب كل من استهلاك الطاقة والقيود الحرارية المذكورة سابقا. في الواقع ، تريد وحدة المعالجة المركزية (CPU) في مثيل VR متنقل أن تعمل لأقل وقت ممكن ، لتحرير وحدة معالجة الرسومات لاستهلاك الجزء الأكبر من ميزانية الطاقة المحدودة. لا يقتصر هذا على الحد من الموارد المتاحة لمنطق اللعبة ، وحسابات الفيزياء ، وحتى عمليات المحمول في الخلفية ، بل يضع أيضًا عبئًا على مهام VR الأساسية ، مثل سحب المكالمات لإجراء التجسيد المجسم.

تعمل الصناعة بالفعل على حلول لهذا الأمر ، والتي لا تنطبق فقط على الأجهزة المحمولة. يتم تقديم العرض المتعدد في OpenGL 3.0 و ES 3.0 ، وقد تم تطويره بواسطة مساهمين من Oculus و Qualcomm و Nvidia و Google و Epic و ARM و Sony. تسمح ميزة Multiview بالتجسيد المجسم باستخدام مكالمة سحب واحدة فقط ، بدلاً من مكالمة لكل نقطة عرض ، مما يقلل من متطلبات وحدة المعالجة المركزية وأيضًا تقلص مهمة قمة GPU أيضًا. يمكن لهذه التقنية تحسين الأداء بنسبة تتراوح بين 40 و 50 في المائة. في مساحة الهاتف المحمول ، يدعم Multiview بالفعل عدد من أجهزة ARM Mali و Qualcomm Adreno.

هناك ابتكار آخر متوقع ظهوره في منتجات VR المحمولة القادمة وهو تقديم مرتب. عند استخدامه مع تقنية تتبع العين ، يؤدي التقديم المتجمد إلى تخفيف الحمل على وحدة معالجة الرسومات (GPU) فقط من خلال تقديم نقطة محورية دقيقة للمستخدم بدقة كاملة وتقليل دقة الكائنات في الرؤية المحيطية. يكمل نظام الرؤية البشرية بشكل جيد ويمكن أن يقلل بشكل كبير من تحميل GPU ، وبالتالي توفير الطاقة و / أو تحرير المزيد من الطاقة لمهام وحدة المعالجة المركزية أو GPU الأخرى.

عرض النطاق الترددي وعالية الدقة

على الرغم من أن طاقة المعالجة محدودة في مواقف VR المحمولة ، إلا أن النظام الأساسي لا يزال ملتزماً بالمتطلبات ذاتها التي تتمتع بها منصات الواقع الافتراضي الأخرى ، بما في ذلك متطلبات شاشات العرض عالية الدقة وزمن الانتقال. حتى أولئك الذين شاهدوا شاشات VR التي تتميز بدقة QHD (2560 × 1440) أو دقة 1080 × 1200 لسماعات Rift لكل عين ، ربما يكونوا متأثرين بقليل من وضوح الصورة. يعد التعرج مشكلة بشكل خاص بالنظر إلى أن أعيننا قريبة جدًا من الشاشة ، مع ظهور حواف خشنة بشكل خاص أو خشنة أثناء الحركة.

يكمن حل القوة الغاشمة في زيادة دقة العرض ، حيث يكون 4K هو التقدم المنطقي التالي. ومع ذلك ، تحتاج الأجهزة إلى الحفاظ على معدل تحديث مرتفع بغض النظر عن الدقة ، حيث يعتبر 60 هرتز الحد الأدنى لكن 90 أو حتى 120 هرتز أكثر تفضيلًا. هذا يضع عبئًا كبيرًا على ذاكرة النظام ، حيث يتراوح ما بين ضعفين وثمان مرات أكثر من أجهزة اليوم. عرض النطاق الترددي للذاكرة محدود بالفعل في VR المحمول مقارنةً بمنتجات سطح المكتب ، التي تستخدم ذاكرة رسومات مخصصة أسرع بدلاً من تجمع مشترك.

تشمل الحلول الممكنة للحفظ على عرض النطاق الترددي للرسومات استخدام تقنيات الضغط ، مثل معيار ARM و AMD الخاص بضبط ضغط النسيج القابل للتكيف (ASTC) أو نسق ضغط Ericsson Texture Compression بدون ضياع ، وكلاهما امتدادان رسميان لـ OpenGL و OpenGL ES. يتم دعم ASTC أيضًا في الأجهزة الموجودة في أحدث وحدات معالجة الرسومات في مالي (ARM) ، و Kepler من Nvidia ، و Maxwell Tegra SoCs ، وأحدث وحدات معالجة الرسومات المدمجة من Intel ، ويمكنها توفير أكثر من 50 بالمائة من النطاق الترددي في بعض السيناريوهات مقابل استخدام مواد غير مضغوطة.

يمكن أن يؤدي استخدام ضغط الملمس إلى تقليل عرض النطاق الترددي والكمون والذاكرة التي تتطلبها التطبيقات ثلاثية الأبعاد. المصدر - أرمينيا.

تقنيات أخرى يمكن تنفيذها أيضا.إن استخدام التغطية بالفسيفساء يمكن أن يخلق شكلًا هندسيًا أكثر تفصيلًا من كائنات أبسط ، وإن تطلب ذلك بعض موارد GPU الكبيرة الأخرى. يمكن أن يتجنب تأجيل التجسيد والتقديم للأمام بكسل قتل تجسيد بكسلات ، في حين يمكن استخدام بنيات التجانب / التجانب لتقسيم الصورة إلى شبكات أو تجاويف أصغر يتم تقديم كل منها على حدة ، وكلها يمكن حفظها على النطاق الترددي.

بدلاً من ذلك ، أو يفضل أن يكون ذلك بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للمطورين تقديم تضحيات بجودة الصورة من أجل تقليل الضغط على عرض نطاق النظام. يمكن التضحية بكثافة الهندسة أو استخدام عمليات إعدام أكثر عدوانية لتقليل الحمل ، ويمكن تخفيض دقة بيانات قمة الرأس إلى 16 بت ، إلى أسفل من دقة 32 بت المستخدمة تقليديًا. يتم بالفعل استخدام العديد من هذه التقنيات في حزم متنقلة مختلفة ، ويمكنها معًا أن تساعد في تقليل الضغط على النطاق الترددي.

لا تمثل الذاكرة عائقًا رئيسيًا في مساحة VR المحمولة فحسب ، بل إنها أيضًا مستهلك كبير للطاقة أيضًا ، وغالبًا ما تساوي استهلاك وحدة المعالجة المركزية أو وحدة معالجة الرسومات. من خلال تحقيق وفورات في عرض النطاق الترددي للذاكرة واستخدامها ، يجب أن تستمر حلول الواقع الافتراضي المحمولة في إطالة عمر البطارية.

الكمون المنخفض ولوحات العرض

عند الحديث عن مشكلات الكمون ، لم نشاهد حتى الآن سوى سماعات رأس VR تعرض لوحات عرض OLED وهذا يرجع في الغالب إلى أوقات التبديل السريع للبكسل التي تقل عن مللي ثانية. تاريخياً ، ارتبطت شاشات الكريستال السائل بمشكلات الظلال التي تتسم بمعدلات تحديث سريعة جدًا ، مما يجعلها غير مناسبة إلى حد ما لـ VR. ومع ذلك ، لا تزال لوحات LCD عالية الدقة أرخص من إنتاج ما يعادلها OLED ، لذا فإن التحول إلى هذه التكنولوجيا يمكن أن يساعد في خفض أسعار سماعات الرأس VR إلى مستويات أكثر بأسعار معقولة.

يجب أن تكون الحركة إلى كمون الفوتون 20 مللي ثانية. يتضمن ذلك تسجيل ومعالجة الحركة ومعالجة الرسومات والصوت وتحديث الشاشة.

تُعد شاشات العرض جزءًا مهمًا بشكل خاص في زمن الانتقال الكلي لنظام الواقع الافتراضي ، وغالبًا ما يحدث الفرق بين تجربة لا نظير لها أو تجربة دون المستوى. في نظام مثالي ، يجب أن يكون زمن الانتقال إلى الفوتون - الوقت المستغرق بين تحريك رأسك والشاشة المستجيبة - أقل من 20 مللي ثانية. بوضوح عرض 50ms ليست جيدة هنا. من الناحية المثالية ، يجب أن تكون اللوحات أقل من 5 مللي ثانية لاستيعاب أجهزة الاستشعار ومعالجة الكمون أيضًا.

يوجد حاليًا مقايضة أداء التكلفة التي تفضل OLED ، لكن هذا قد يتغير قريبًا. يمكن لشاشات LCD التي تدعم معدلات التحديث الأعلى وأوقات استجابة منخفضة من الأسود إلى الأبيض تستفيد من التقنيات المتطورة ، مثل المصابيح الخلفية الوامضة ، أن تلائم الفاتورة بشكل رائع. عرضت Japan Display لوحة كهذه في العام الماضي ، وقد نرى شركات تصنيع أخرى تعلن عن تقنيات مماثلة أيضًا.

الصوت وأجهزة الاستشعار

على الرغم من أن الكثير من مواضيع الواقع الافتراضي الشائعة تدور حول جودة الصورة ، فإن الواقع الافتراضي الغامر يتطلب أيضًا دقة عالية وصوت ثلاثي الأبعاد بدقة مكانيًا ومستشعرات زمن انتقال منخفضة. في مجال المحمول ، كل هذا يجب القيام به ضمن نفس ميزانية الطاقة المقيدة التي تؤثر على وحدة المعالجة المركزية ، وحدة معالجة الرسومات ، والذاكرة ، والتي تمثل تحديات أخرى.

لقد سبق أن تطرقنا إلى مشكلات زمن استجابة المستشعر ، حيث يجب تسجيل الحركة ومعالجتها كجزء من حد زمن انتقال الحركة إلى الفوتون الذي يبلغ 20 مللي ثانية. عندما نعتبر أن سماعات الرأس VR تستخدم 6 درجات من الحركة - التناوب والانعكاس في كل من محاور X و Y و Z - بالإضافة إلى التقنيات الجديدة مثل تتبع العين ، فهناك قدر كبير من البيانات المستمرة لجمعها ومعالجتها ، وكل ذلك بأقل قدر ممكن وقت الإستجابة.

تتطلب حلول الحفاظ على هذا الكمون المنخفض قدر الإمكان اتباع نهج شامل ، حيث تستطيع كل من الأجهزة والبرامج أداء هذه المهام بالتوازي. لحسن الحظ بالنسبة للأجهزة المحمولة ، يعد استخدام معالجات مستشعرات منخفضة الطاقة وتقنية تعمل دائمًا أمرًا شائعًا للغاية ، ويتم تشغيلها بقوة منخفضة إلى حد ما.

بالنسبة إلى الصوت ، فإن الموضع ثلاثي الأبعاد هو تقنية تستخدم منذ فترة طويلة للألعاب ، لكن استخدام وظيفة النقل المتعلقة بالرأس (HRTF) ومعالجة تردد الالتواء ، والتي تعد ضرورية لتحديد موقع مصدر السبر الواقعي ، تعتبر مهام مكثفة للغاية بالنسبة للمعالج. على الرغم من أنه يمكن إجراء هذه العمليات على وحدة المعالجة المركزية ، إلا أن معالج الإشارات الرقمية المخصص (DSD) يمكنه تنفيذ هذه الأنواع من العمليات بكفاءة أكبر ، من حيث وقت المعالجة وكذلك الطاقة.

من خلال دمج هذه الميزات مع متطلبات الرسومات والعرض التي ذكرناها بالفعل ، من الواضح أن استخدام معالجات متخصصة متعددة هو الطريقة الأكثر فعالية لتلبية هذه الاحتياجات. لقد رأينا أن شركة كوالكوم تستفيد كثيرًا من القدرة الحسابية غير المتجانسة لأحدث منصات Snapdragon المتنقلة المتوسطة المستوى ، والتي تجمع بين مجموعة متنوعة من وحدات المعالجة في حزمة واحدة مع إمكانات تلبي احتياجات العديد من احتياجات VR المحمولة. من المحتمل أن نرى نوع حزم الطاقة في عدد من منتجات VR المحمولة ، بما في ذلك الأجهزة المحمولة المستقلة.

المطورين والبرامج

أخيرًا ، لا يعد أي من تطورات الأجهزة هذه جيدًا بدون مجموعات البرامج ومحركات الألعاب و SDK لدعم المطورين. بعد كل شيء ، لا يمكننا أن نجعل كل مطور يعيد اختراع العجلة لكل تطبيق. الحفاظ على تكاليف التطوير منخفضة والسرعات في أسرع وقت ممكن هو المفتاح إذا كنا سنرى مجموعة واسعة من التطبيقات.

تعد SDKs خاصة ضرورية لتنفيذ مهام معالجة VR الرئيسية ، مثل Timewarp غير المتزامن ، وتصحيح تشويه العدسة ، والتقديم المجسم. ناهيك عن إدارة الطاقة والحرارية ومعالجة الأجهزة غير المتجانسة.

لحسن الحظ ، تقدم جميع الشركات المصنّعة لمنصات الأجهزة الرئيسية SDKs للمطورين ، على الرغم من أن السوق مجزأ إلى حد ما مما يؤدي إلى نقص الدعم عبر الأنظمة الأساسية. على سبيل المثال ، تمتلك Google VR SDK لنظام Android و SDK مخصصًا لمحرك Unity الشهير ، بينما تمتلك Oculus هاتفها المحمول SDK المصمم بالتزامن مع Samsung for Gear VR. الأهم من ذلك ، أن مجموعة Khronos كشفت مؤخرًا عن مبادرة OpenXR التي تهدف إلى توفير واجهة برمجة تطبيقات (API) لتغطية جميع المنصات الرئيسية في كل من طبقات الجهاز ومستوى التطبيق ، من أجل تسهيل تطوير النظام الأساسي بشكل أسهل. يمكن أن يرى OpenXR الدعم في أول جهاز واقعي افتراضي له في وقت ما قبل عام 2018.

يتم إحتوائه

على الرغم من بعض المشكلات ، لا تزال التكنولوجيا قيد التطوير ، وإلى حد ما هنا بالفعل ، مما يجعل الواقع الافتراضي المحمول قابلاً للتطبيق لعدد من التطبيقات. يتمتع Mobile VR أيضًا بعدد من الفوائد التي لا تنطبق ببساطة على مكافئات سطح المكتب ، والتي ستستمر في جعلها منصة تستحق الاستثمار والفضول. يجعل عامل قابلية الحمل VR المحمول منصة مقنعة لتجارب الوسائط المتعددة وحتى الألعاب الخفيفة ، دون الحاجة إلى أسلاك متصلة بجهاز كمبيوتر أكثر قوة.

علاوة على ذلك ، فإن العدد الهائل للأجهزة المحمولة الموجودة في السوق والمزودة على نحو متزايد بقدرات الواقع الافتراضي يجعلها المنصة المفضلة للوصول إلى أكبر جمهور مستهدف. إذا كان الواقع الافتراضي هو أن يصبح نظامًا أساسيًا رئيسيًا ، فإنه يحتاج إلى مستخدمين ، والهاتف المحمول هو أكبر قاعدة مستخدمين يمكن الاستفادة منها.