瞄准单眼4K 澳洲IMR将提供通用无线VR解决方案

简评：我们对那些无缆线解决方案的需求正在推动无线视频系统的创新和快速发展。

（YiVian 2016年12月24日）澳大利亚初创公司Immersive Robotics准备向市场提供针对PC VR头显“真正通用”的无线解决方案，在尽量不影响质量的情况下实现极低的延迟和无线VR体验。

一项新技术的诞生总是能促进另一项技术的发展。例如，人们对智能手机规格的要求促使了更先进和更优价格的移动技术、显示器技术和IMU元件的诞生，而如果没有这些，今天第一代的消费者版VR头显根本就不会存在。同样，随着消费者VR产品终于与大家见面，我们对那些无缆线解决方案的需求正在推动无线视频系统的创新和快速发展。

我们已经看到众多公司都在无线视频广播系统领域需求解决方案。最近，HTC与TPCast合作开发了Vive无线升级包。而在更早的时候，Valve“大额”投资了无线视频流直播公司Nitero。然而，当涉及到推动先进技术发展的时候，你永远不会看到有如此多人竞相跑向终点。

Immersive Robotics（IMR）是一家澳大利亚的初创公司，他们为PC端VR头显研发了一个无线VR流传输和线内压缩（inline compression）系统。他们表示，该系统的时延仅为2-3毫秒，图片质量压缩损失微不足道，同时还能在普通的wifi环境下流畅运行。IMR将其称为Mach-2K，而据YiVian目前的观察，该技术十分具有前景。IMR的团队自2015年以来就开始进行研发，并通过一款早期的OSVR头显上进行概念测试。他们随后还得到了澳大利亚政府的资金支持，以开展进一步的研发。

IMR由Tim Lucas和Daniel Fitzgerald博士联合创办。Lucas拥有无人驾驶汽车的设计背景，同时对基于VR和激光雷达的摄影测量学也有研究。Fitzgerald是一名航空航天工程博士，此前专注于无人机领域的开发，曾编写过无人机的自动驾驶软件，发挥了自己在软件算法开发上的天分。

随着虚拟现实产业的快速发展，两人已经开始设计一个围绕专有软件算法的系统，以无线方式向VR头显传输图像。Fitzgerald说：“基本上在VR行业的发展初期，我和我的商业搭档Daniel Fitzgerald博士就决定要解决无线头显的问题。”Lucas补充道：“我们很快就意识到所有用过连线头显的用户会希望剪掉缆线，而这个潜力在该发展中的市场里十分巨大。我们从零开始设计了一个视频压缩算法，可以把数据压缩到当前无线技术可以接收的频率下，但与此同时能解决当前压缩技术不适合VR的缺点，比如高时延。”

“我们最终选择了运行在独立电路板上压缩和解压算法，可直接插入HTC Vive中，并把数据压缩约95%，而延迟小于1毫秒。”他们还指出，最重要的是，这不会影响用户的视觉效果，其质量就如同连线VR一样。

该系统名为Mach-2K，包含一个电池驱动的接收盒（体积之小绑在用户腰上）。接收盒的插槽用于连接头显数据线，而传输装置会以90Hz频率向目标头显（目前是HTC Vive）传输2160x1200分辨率的图像。IMR开发的算法可以实现95%的图像压缩，时延低于2-3ms，所有这一切都可在普通的WiFi系统中实现。

两个设备会分别在数据源和目的地压缩并解压图像，而他们最初的设想是处理单眼4k分辨率，120Hz的高质量图像。Lucas说：“我们现在实际上为HTC Vive的支持进行了缩减。它会支持单眼4k分辨率，我们认为这是一个近期的要求。”所以随着VR头显的发展，IMR的技术还有优化的空间。

Mach-2K接收器内部结构

Mach-2K规格：

• 当前分辨率完全支持2160x1200
• 当前帧速率完全支持90Hz
• 计划支持单眼4K分辨率
• 计划支持120Hz帧速率
• 主CPU：FPGA
• I/O：HDMI，USB 2.0，12V输出。
• 眼动追踪输入
• 电源：5V直流
• 当前频率：802.11ac Wi-Fi 5Ghz
• 未来支持的频率：最高为60Ghz WiGig
• 板载软件：B.A.I.T“Biologically Augmented Image Transmission ”算法
• 提供OEM和SDK选择，允许第三方为算法创建特定应用模块。
• 用户可自行选择压缩方案

Lucas继续说道：“我们最终得到的是在单个电路板上运行的压缩和解压算法，能够插入HTC Vive，并能将数据压缩大约95％，延迟少于1ms。”

不相信？我当时也是。所以IMR向我们提供了使用Mach-2K系统前后的图像对比。下图显示了IMR的开发历程，他们已经优化和迭代了压缩算法。我们下面看到的是，原始图像、旧有的V2算法和当前V3迭代的比较。请单击以加载完整大小的图像。

如果这个水平的图像质量确实代表实时传输的90Hz体验，相信许多用户都无法区分有线和无线版本的体验，除非是在特别具有挑战性的VR场景中。

但要说明的是：我们本人并未亲身体验过该系统，所以假设其压缩质量确实如其所述，我们仍然无法判断时延。而时延当然会影响系统的表现。

IMR认为他们的技术最终将可以为所有的VR头显提供通用的无线解决方案。Lucas说：“我们尽量把算法设计成兼容所有的头显。我们向一些世界领先的WiFi和VR专家展示了该产品，一般的反馈是，我们的时延是他们所见过最小的。”

很明显，Immersive Robotics正在迅速发展，该团队的目标是在即将到来的CES大会上展示他们的技术。为了进一步了解这家公司与他们的技术，YiVian整理了RoadtoVR对IMR的采访。

似乎设备的关键是压缩技术。这是完全的专有技术吗？如果是这样，这是否意味着你必须为传输和接收设备中使用的（可能）SoC构建自定义压缩加速呢？

我们的压缩/解缩算法是专有的技术，专门用于解决任何支持的设备之间发送的VR数据问题。如果你愿意，你可以称之为VR标准。我们的旗舰产品演示会在PC和头显之间无线地无缝传输VR视频和USB数据。除了我们设计的核心算法和VR标准，完整的系统在我们的实时电子硬件上实现。

端到端（压缩，传输和解压）产生的时延小于1 ms。其他进入市场的产品有着高时延，这对VR而言并不实用，会使人们产生晕动症。它们也没有未来的扩展能力。

我们把相当多的时间和资源投入到创建该算法可以运行的架构，它非常快速和可靠，我们选择让其完全独立于计算机，所以其速度不会被任何软件影响。不需要安装软件或驱动程序。这涉及我们自己的定制PCB硬件和在芯片上运行的所有支持代码。所有这些都是专有的技术。

你说压缩和传输的过程只有1ms的时延，这是指运动到光子吗？你是如何测量时延值的？

在端对端，单个帧被压缩95％和解压的过程中仅产生数百微秒。这是通过我们硬件的时钟周期、压缩和随后解压一位数据所需的时间进行计算测量。

你使用什么无线电传输技术/频率，你又是以及如何处理潜在的视线问题呢？

我们实际上可以利用现成的WiFi模块，我们选择这条路径是因为我们的压缩强度，我们要让数据压缩率处于我们能够接受的水平，可以利用最新WiFi技术的优势。这降低了成本，也为我们与其他公司的合作带来了机会。

我们可以使用802.11 AC范围内的任何频率，而如果要实现更多的带宽和更少的压缩，我们可以转向新的AD标准。

天线在皮带上位置允许天线几乎总是处于基站的视野中。视线问题在较高频率下更加明显，需要更加注意天线的位置。

在CES大会上展示的当前模型使用的是802.11 AC。

系统在基站和接收器之间的最大范围是多少？

这取决于使用的WiFi频率和所选择的压缩等级，我们可以自动将压缩缩放到信噪比，或者用户可以选择预设。

在该数据速率下，AC（802.11 AC）理论上可以达到50米，这在一定程度上取决于环境因素，对于大多数游戏区域来说已经足够。我们知道，我们的技术允许人们开发更大的游戏区域，可容纳更多的玩家。我们正与感兴趣的公司进行合作测试。

我们保证与我们的模块可支持多用户在同一个大区域中游戏。我们接触的VR街机厅公司建议高达30×30的面积，所以我们正在测试支持。

你是如何设计出一个高效的编解码器呢？

压缩算法完全是Daniel Fitzgerald博士和我两人开发。我们有着航空航天和机器人背景，我们之前主要设计自动驾驶汽车和无人机技术，处理高端任务。

这涉及到大量的无线/摄像头、视觉处理技术，以及安全、时间、关键的硬件和软件组合、先进的自动驾驶仪研发和快速原型。

我们得到了投资者的投资，并聘请了熟练的工程师提供协助，比如PCB设计、HDMI接口、以太网、无线芯片等等，并解决诸如创建不可见的无线USB链接等问题。

你提到现有系统存在压缩问题，你能详细介绍具体是什么吗，以及你尝试过的编解码器？

现有和常规的视频压缩，像H.264和其他，都使用帧到帧压缩（帧缓冲）以实现它的压缩级别，在屏幕上观看没问题。但如果是HTC Vive，你会得到超过11ms的时延（缓冲一个帧），随着屏幕分辨率越来越大，你得到的时延会更多。

不便透露过多的专利细节，我们的系统是可以实现这么小的时延，因为我们想出了一种特殊的压缩方式，不会受任何这样问题的约束。

上述延迟问题是我们系统与目前市场上其他系统之间的主要区别。我们从一开始就想到了真正的问题，而不是试图推出一种VR不可接受的产品。如果你正在开发一个无线配件的VR，大约2-3毫秒的延迟不会有什么问题。

你说IMR正在努力生产这种技术。价格范围怎样？

我们正把目光瞄准在企业客户，他们可以将其推广到消费者之中，如VR街机厅、主题公园和培训等等。价格取决于数量，但范围大约在1200-1500美元左右。

引用参考：roadtovr