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聊一聊VR虚拟现实(九):也说5G与云VR

聊一聊VR虚拟现实(九):也说5G与云VR

开始之前,我们先简单说一下 5G 和 云VR 这两个概念。

2019年可谓是 5G 元年,在业界的一片叫好声中,5G 收获了大量的关注。大家在网络上随手一搜,就能搜到大量的关于 5G 介绍的文章。5G 的几大优势,也被翻来覆去的讲述:

三大运营商在2019年都获得了 5G 的牌照,开始积极的进行 5G 基站的铺设工作,形势可谓一片大好。

而 “云VR” 又是什么呢? 它跟现在的过去几年的 “云游戏” 概念是类似的,都是指把游戏或者应用运行在云端的服务器,然后将运行结果以视频的方式传输到用户手头的设备上。

在过去 云游戏 的时代,是传输到用户的电脑或者手机上,而VR时代就是将游戏画面传输到用户的VR眼镜里。

因为 5G 有大带宽和低延迟的特性,所以人们对5g时代云VR的发展抱有很大的期望,各大运营商也在积极的进行 5G 网络下的各种示范性项目。

今天在这篇文章中,我们就详细的聊一聊 5G 和云VR之间到底是怎样一种关系?

5G 延迟真的只有 1 毫秒?

其实在最开始看到有人说 5G 的延迟低到 1 毫秒时,我对这个是有一定的怀疑的。要知道宇宙里最快的光速,1ms 也就能跑300公里而已。难道我在北京跟上海的朋友聊天,信息传播速度能超光速?

经过各种调研以及咨询的5G方面的专家,终于发现里面的门道:这里的 1ms 延迟, 是指“空口延迟”(空中接口延迟,下图中的 电磁波 部分)。 也就是指 从 5G 终端 到 基站接入网 的延迟。

信息要最终传到服务器,还需要经过5G网络中的 承载网 和 核心网,而后面这两路传输,介质还是有线网络(比如 光纤),经过 接入网 - 承载网 - 核心网 这几层网络传输,最终端到端延迟会在 10ms 左右。

这前提还是信息都在移动网内部传递,如果跑到了 Internet 互联网上,那延迟就要看服务器的距离了。比如,如果游戏内容在一个海外服务器上,那管你是几G,延迟都小不了。

当然,为了应对一些对延迟要求极低的情景(比如 自动驾驶),5G网络可以使用一种特殊的部署方式:边缘部署,也就是把应用服务器直接放到基站边上。这样,就免去 承载网-核心网 之间的延迟,有可能达到 1ms 的理论延迟。

另外,因为 5G 后端的网络走的还是有线网,所以,无论是 带宽 还是 时延,其实都没有有线网络快。比如 远程手术 这种场景,如果条件允许,从 操作医生 到 手术医院之间,直接拉一根 专线光纤,效果是远好于 5G 通讯的。只不过,并不是所有的情景都允许拉专线,所以这时,5G的优势才会显示出来。

5G+云VR后,可以解决VR的延迟问题吗?

不可以不可以不可以。重要的问题说三遍

云端渲染,只会增加 VR的延迟问题。

在使用本地VR时,VR系统的整个渲染流程包括:

整个过程加起来,在 20ms左右。

使用云VR时,相当于在VR的整个渲染流程中 ,2 和 3之间,额外增加了 三个环节:

2.1. 图像压缩编码,未压缩的图像,高达几个G,即便是5G也扛不住。如果是引擎渲染出来图像后再压缩,目前看会有5-10ms左右的延迟(vrready的电脑)。如果未来可以由显卡在渲染图像同时直接压缩,那么这部分延迟则有机会降低。

2.2. 网络传输,本地VR,网络传输延迟可以认为是0,而5G会额外增加10ms。除非将服务器进行边缘部署,也就是放在基站旁边,可能达到几个毫秒的延迟。但是,这种部署方式,成本非常高。

2.3. 图像解压缩,这是跟 2.1 相对的过程,编码+解码,时间加起来,又是10多ms 的延迟。

所以,使用云VR后,会比本地渲染增加20ms左右的延迟。

目前实验中的 5G 云VR,总延迟在 60ms 左右,属于“可用”的范围。这已经比 4G 要好很多,在 4G 网络下,预计总延迟会在 100ms 以上。100ms 的延迟,玩PC游戏都有些不适。

另外,目前云VR普遍使用100Mbps的码率(原视频码率是几个Gbps),清晰度肯定会有所损失。未来5G普及后,码率提高到1G,清晰度就会有很大改善。

其实,云VR 真正的意义并不是降低延迟,而是可以在没有本地计算机的情况下,使用轻便的移动VR终端,随时启动复杂的VR应用,而这个便利,牺牲的便是 清晰度 和 延迟。

需要特殊说明的是,对于3dof游戏应用,延迟问题会好很多。因为3dof应用里,头部只有旋转动作,没有前后左右的平移,所以,它可以利用比较成熟的 ATW (异步时间卷曲)技术,来对画面旋转进行“插帧”,使得头部的旋转动作延迟降到最低(预测的好的话,理论上可以降到0)。但是,其他动作响应时间则还是几十毫秒。比如,从你扣动扳机,到看到子弹射出。

对于很多动作不激烈的“观察”类场景,3dof也足够(比如看房,看旅游景点)。

3dof 和 6dof 的分类,请看之前的文章:

Rockeymen:聊一聊 VR虚拟现实(二):VR眼镜的分类zhuanlan.zhihu.com图标

5G下的高清VR视频播放

其实,5G对VR最明显最直接的影响是对 高清VR视频业务的促进

在前面的文章里我们分析过,对于VR视频来说,4K分辨率是入门标准,而根据我们的观察,4K分辨率的360度VR视频,在达到40M-80Mbps(根据是否为3D、帧率)的码率时,才会比较清晰。低于这个码率,视频则会出现一定程度的模糊。而对于更清楚的 8K视频,需要100Mbps以上的码率(不使用分片编码技术)。

Rockeymen:聊一聊VR虚拟现实(八):VR视频的清晰度zhuanlan.zhihu.com图标

虽然实际生活中,我们也有 百兆宽带,但是实际很难达到标称值。所以,目前各大VR视频网站的内容,虽然确实达到了4k分辨率,但是码率一般只有10Mbps左右,清晰度完全不够。这让很多用户误以为是眼镜分辨本身分辨率不够高:我已经在播放4K视频了,为什么还是不清楚?

而5G普及后,预计可以达到 1Gbps 的实际带宽,这对高清VR视频的传输是极大的利好。这种清晰度的提升,将会引起VR视频行业的质变。届时,可能各种VR直播会兴起,人们不再满足于观看各种平面内容,而是沉浸于各式全景视频中。

时间点?

这可以对照4G发展:2013年,各大运营商获得4G牌照,2016年,基本完成基站建设。

而5G是 2019年,各大运营商拿到牌照,预计2021年完成核心网建设。在有了成熟的5G基础建设,上层应用才会有充分发展的机会。

预测技术发展容易,预测新应用场景则很难。4G促生了移动互联网的发展,各大公司纷纷打起 All in 移动 的旗号,那未来会不会有一天,移动互联网的红利消失殆尽,新的金矿出现在 VR 领域,All in VR 也会应运而生。这一切,让我们拭目以待。


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编辑于 08-17

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