在VR發(fā)展進(jìn)程中,，IC芯片的設(shè)計(jì)重要性極高,。由于需要處理復(fù)雜的圖像運(yùn)算,，所以GPU十分關(guān)鍵,；而在頭戴式顯示器無線化的發(fā)展上,，802.11ad技術(shù)極有潛力,；此外,，定位傳感器和動(dòng)作傳感器也是VR應(yīng)用的重點(diǎn),。
計(jì)算能力要求高 GPU是關(guān)鍵
目前,，虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）備受矚目,，成為廠商聚焦的新興領(lǐng)域之一,。VR會(huì)運(yùn)用到的零組件十分廣泛，除了CPU和GPU外,，各種傳感器也是重要組件,。根據(jù)拓墣產(chǎn)業(yè)研究所（TRI）預(yù)測(cè)，2016年穿戴式設(shè)備總量將達(dá)1.12億臺(tái),，其中約1400萬臺(tái)為VR裝置,；2018年預(yù)計(jì)VR裝置可增長(zhǎng)到2200萬臺(tái)。
對(duì)硬件廠商而言,，VR裝置最重要的參數(shù)就是顯示器分辨率和刷新率,，分辨率決定影像畫面的細(xì)節(jié)度，而刷新率則決定用戶在使用VR裝置時(shí)的舒適程度,。
由于VR需要讓用戶擁有不同視角的擬真感受,，在圖像運(yùn)算和處理上要求極高，因此在其內(nèi)部的眾多零組件中,，GPU最為關(guān)鍵,。值得說明的是，對(duì)頭戴式VR而言,，主要的圖像運(yùn)算由后端計(jì)算機(jī)完成,，所以這里的GPU指的是計(jì)算機(jī)里的顯示適配器，而戴在使用者頭上的頭戴式顯示器內(nèi)部,，則以裝配MCU和各類傳感器為主,。
整體而言，GPU的核心頻率,、內(nèi)存頻率,、像素填充率,、材質(zhì)填充率、浮點(diǎn)運(yùn)算能力與光柵處理單元皆為重要的性能判斷指標(biāo),，可以決定畫面是否流暢運(yùn)行和使用者的互動(dòng)體驗(yàn)是否良好。高效能的核心頻率和內(nèi)存頻率讓GPU運(yùn)算更為快速,，光柵處理單元是將3D立體圖形化為2D平面像素,，而浮點(diǎn)運(yùn)算能力則是決定物理運(yùn)算能力，比如爆炸碎片的行進(jìn)方式和角色衣服受風(fēng)吹動(dòng)的飄動(dòng)方式等,，皆屬物理運(yùn)算的范圍,。歸納VR在圖形處理時(shí)所需技術(shù)，可分為實(shí)時(shí)渲染和場(chǎng)景管控兩部分,，其中實(shí)時(shí)渲染仰賴GPU運(yùn)算能力,，而上述如核心頻率和內(nèi)存頻率等，皆會(huì)影響運(yùn)算性能優(yōu)劣,，場(chǎng)景管控則牽涉較多的軟件算法,，依靠CPU程度較高。
GPU技術(shù)因?yàn)殚T檻高,，在獨(dú)立顯卡領(lǐng)域全球目前僅有兩家大廠NVIDIA和AMD從事開發(fā),；而在移動(dòng)設(shè)備領(lǐng)域內(nèi)，如Qualcomm和聯(lián)發(fā)科等應(yīng)用處理器（AP）廠商,，皆已將GPU整合進(jìn)自家SoC中,；此外，NVIDIA和AMD都在開發(fā)以GPU運(yùn)算“場(chǎng)景管控”,，未來極有機(jī)會(huì)大幅減輕CPU的運(yùn)算量,。
要想避免畫面延遲，GPU的運(yùn)算能力變得十分關(guān)鍵,。除硬件規(guī)格外,，GPU架構(gòu)更為重要；在軟件支持上如Frame Queuing,、Timewarp與Asynchronous Timewarp等,，同樣也很必要。一般而言,，從使用者轉(zhuǎn)動(dòng)頭部開始算起,，直至圖形計(jì)算完成，傳回頭戴式顯示器的屏幕中,，此時(shí)間延遲需低于20ms,，才可有效避免暈眩。
從有線到無線：802.11ad的應(yīng)用
在游戲VR系統(tǒng)中,，頭戴式顯示器以有線方式連接至后端計(jì)算機(jī),，而把手（或手套）連至計(jì)算機(jī)的方式則為無線設(shè)計(jì),，可使用Wi-Fi（如802.11ac）或藍(lán)牙技術(shù)。雖說現(xiàn)階段許多游戲內(nèi)容無需大動(dòng)作擺動(dòng)頭部,，游戲場(chǎng)所也不足以讓使用者跑跳起來,，顯示器看似沒有無線連結(jié)的需求，但其實(shí)在技術(shù)和成本效益許可之后,，未來無線顯示器勢(shì)必會(huì)成為用戶的選擇,，因?yàn)檫@種方式使用更為輕松方便，且不必?fù)?dān)心一不留神,，便扯到后部的計(jì)算機(jī),。
IC設(shè)計(jì)對(duì)VR發(fā)展的重要性有多高？
以1080×1200分辨率和刷新率90Hz的畫面為例,，傳輸所需帶寬約為2.6Gbps,，以一般壓縮率為4%～10%計(jì)算，壓縮后每秒所需帶寬為104～260Mbps,，對(duì)802.11ac（運(yùn)作于2.4GHz或5GHz）或802.11ad（運(yùn)作于60GHz）技術(shù)來說,，皆在可傳輸范圍內(nèi)，亦即頭戴式顯示器無線化將成為可行方案,。
雖說802.11ac Wi-Fi通信技術(shù)在良好無干擾的環(huán)境下傳輸速度約可達(dá)300Mbps,，但此為理想狀態(tài)速度，尚未考慮頻段擁擠和信號(hào)干擾等問題,，況且若分辨率和刷新率再提升一些,，802.11ac的帶寬便會(huì)不足。而對(duì)802.11ad技術(shù)來說,，目前傳輸速度距理論值7Gbps還十分遙遠(yuǎn),，但在不同調(diào)變機(jī)制下，已可達(dá)1G～2Gbps傳輸速度,。
因此,，頭戴式顯示器無線化的實(shí)現(xiàn)仰賴802.11ad技術(shù)的可行性較高。大體而言,，802.11ad技術(shù)作為無線頭戴式顯示器的解決方案仍處于研發(fā)階段,，即便其帶寬大小足夠，但在時(shí)間上還是會(huì)有約100ms延遲,，無法達(dá)到VR要求,。其中，美國(guó)芯片商N(yùn)itero宣布已和硬件廠伙伴進(jìn)行合作,，將在2016年下半年推出相關(guān)的60GHz無線VR產(chǎn)品,，屆時(shí)值得關(guān)注其延遲是否可被使用者接受。
若數(shù)據(jù)和畫面等可通過無線通信傳輸,，電力需求則成為另一考慮因素,。目前WiGig解決方案的功耗僅0.6～0.8W,，以3.5V鋰電池來計(jì)算，電流約為0.2A左右,，可令一般3～3.5Ah的手機(jī)電池使用15～17.5小時(shí),，負(fù)擔(dān)并不大。
802.11ad技術(shù)正開始進(jìn)入市場(chǎng),，投入的芯片廠以Qualcomm,、Intel與SiBEAM為主；CES 2016上,，聯(lián)想的ThinkPad X1 Carbon和宏碁的P648 NB也宣稱可支持802.11ad，至于VR上的應(yīng)用,，預(yù)計(jì)還需1～2年后才會(huì)逐漸增多,。