Matthew Ball ：硬件設備在元宇宙中的作用

原文標題：《Hardware and the Metaverse》

原文來源：Matthew Ball，前亞馬遜工作室戰略主管

原文編譯：律動 0x21

每年上百家頂級的遊戲公司、影視公司和硬件設備公司致力於爲用戶打造一個多維虛擬世界的概念，如 Epic Games 打造的虛幻 5 引擎，讓用戶在百億級別的三角面情況下仍然完成實時的光線追蹤，Next Mind 開發的頭戴配件配合 Oculus Quest 2 VR 後能夠通過電極完成大腦檢測，轉換成數字信號，讓玩家用「意念」控制遊戲。這些技術的發展無疑讓電影中的場景正在一步一步向現實邁進，理想的多維虛擬世界近期被冠以「元宇宙」的總稱。

如果說 NFT 的出現給「元宇宙」帶來了經濟系統的基礎，那麼硬件技術的發展則是我們開啓「元宇宙」大門的鑰匙。本文作者爲前亞馬遜工作室戰略主管 Matthew Ball，他通過消費類硬件的技術發展與工業級硬件技術兩方面，爲讀者闡述了硬件設備置於元宇宙的重要地位。

律動原文翻譯如下：

在這裏，硬件被定義爲「物理技術層面的、可以用於售賣或支持的、可被接入訪問的、與元宇宙發展交互的硬件設備。這裏包括但不限於面向消費者的硬件（例如 VR 頭戴設備，手機，觸感手套），企業級的硬件（例如，用於操作創建虛擬場景的設備或是類似於 AR 一樣的，基於現實環境基礎的硬件，比如工業級攝像機，投影儀，追蹤系統，和掃描儀傳感器）。這個類別不包含計算機專用硬件，例如 GPU 芯片、服務器以及網絡專業硬件，光纖或無線芯片模組。」

消費類硬件

每年，消費類的電子產品都伴隨着更好更強大的傳感器、更長的電池壽命、更復雜多樣化的觸感體驗、更清晰的屏幕、更復雜的攝像頭等等硬件的升級而隨之發展。我們也能看到越來越多的智能設備諸如智能手錶、VR 頭戴設備和不久將會出現的 AR 眼鏡。儘管用戶在實際體驗中感受到的「魔力」是源於軟件方面的提升，但是硬件的進步更能夠增強並拓展用戶的沉浸和體驗感。

舉一個有限的例子，實時面部捕捉生成頭像的應用程序，例如 Bitmoji、Animoji 和 Snapchat AR 等爲。這些應用是強大的 CPU/GPU 以及複雜的軟件相結合而成的，儘管然如，他們仍然需要強大的面部跟蹤攝像頭和傳感器硬件來豐富體驗。較新的 iPhone 型號可以通過紅外傳感器使用 3 萬個追蹤點來跟蹤面部，儘管這些功能通常用於 Face ID 功能，但是現在它可以連接到如 Epic Games 中如的 Live Link Face 這樣的應用程序中，這樣可以讓任何的消費者能夠創建（直播流）一個實時的，以虛幻引擎爲基礎的高質量，高保真的動態捕捉形象。很明顯，Epic 的下一步是用此功能在《堡壘之夜》的遊戲中，把玩家的面部映射到遊戲角色中。

與此同時，蘋果公司的物體捕捉掃描功能，允許客戶在幾分鐘的時間裏，通過基於 iPhone 中的照片而創建一個高質量的虛擬物體，這些虛擬物品可以被合成到一個虛擬環境中，或是真實環境中。這樣既能夠降低製作成本，又能提高虛擬物體的精度。這個功能在藝術、設計和 AR 領域中帶來全新的體驗。

很多新出的智能手機，包括 iPhone11 和 iPhone12，都採用了新的超寬帶芯片，每秒鐘能夠發送 5 億次的雷達脈衝，同時接收器也能高效的處理和返回這些信息。這使得用戶通過智能手機就能夠創建一個寬闊的雷達地圖，這些地圖相比以往的本地設備，其數據能夠精確到釐米，用戶無論是在家裏、辦公室或是街道都能被捕捉到地圖當中。這意味着，當接你接近家門時，你能解鎖或是反鎖你的家門。你甚至不需要摘下 VR 頭戴設備就能輕鬆的使用實時雷達地圖導航的各種地方。

通過消費級別的硬件讓這一切變得可能，這種功能是驚人的發展，以至於在我們的日常生活中的作用越來越大，這也解釋了爲什麼 iPhone 能夠將其平均銷售價格從 2007 年的 450 美元左右提高到 2021 年的 750 美元以上，而不僅僅是以同樣的價格提供更大的功能。

XR 頭戴設備是另一個偉大的典範，闡述了科技的進步帶來的硬件發展需求。Oculus 設備（2016 年）的第一個頭戴產品的分辨率爲每隻眼睛 1080×1200，而四年後發佈的 Oculus Quest 2 每隻眼睛的分辨率爲 1832×1920（大致相當於 4K）。Oculus 的創始人之一 Palmer Luckey 認爲，VR 要克服像素化併成爲主流設備，需要兩倍以上的分辨率。Oculus Rift 也將 刷新率提高到了 72hz 的峯值，而最新版本達到 90hz，通過 Oculus Link 連接到遊戲 PC 時最高可達 120hz。許多人認爲 120hz 是避免一些用戶因爲 3D 眩暈而導致的噁心和迷失方位的最低閥值。理想情況下，這能夠在非遊戲級電腦和複雜線路的情況下實現。

雖然人類的視野可以看到平均 210°，而微軟的 HoloLens 2 頭戴設備顯示屏只能覆蓋 52°（高於 34°）。而 Snap 即將推出的設備也只有 26.3°。爲了發展，我們可能需要更廣泛的視野覆蓋。但這些主要是源於硬件設備的攻堅，而非軟件。更重要的是，我們需要取得這些進步，同時提高可穿戴設備內其他硬件的質量（例如揚聲器、處理器、電池），並且最好也能縮小這些硬件的體積。

另一個例子是谷歌的項目 Starline，一個基於硬件的平臺，設計初衷是爲了在視頻電話時你和另一個參與者能夠感覺在同一個房間，這個設備由十幾個深度傳感器和攝像頭爲主，和一個基於矢量的多維光場顯示屏和空間音頻揚聲器。雖然設備使用矢量數據處理和壓縮，然後通過 WebRTC 交付的。但硬件對於捕獲和呈現「看似真實」的細節水平至關重要。

非消費類硬件

相比消費級設備的普遍性，工業/企業級別硬件的價格和設備體積都會讓人大吃一驚。Leica 現在銷售價值 20,000 美元的攝影測量相機，其"激光掃描功能能夠每秒掃描 360,000 次，其設計用於捕捉整個商場、建築物和住宅，其清晰度和細節比一般人親眼看到的要更清晰。與此同時，Epic Games 的 Quixel 專業相機，這個「巨型掃描儀」在計算環境時，能夠生成由數百億像素組成的三角面（三角面：3D 引擎中的構建方式）。

這些設備使很多影視級公司更容易和更便宜地生產高質量的「鏡像世界」或「數字複製」，以及基於現實世界的掃描來生產更高質量和更便宜的虛擬場景。15 年前，我們被谷歌捕捉世界每條街道的 360°的 2D 圖像的能力所驚豔。如今，許多企業可以購買激光雷達相機和掃描儀，以構建地球上任何事物，基於 3D 測量而製作的複製場景，能夠達到讓人身臨其境程度。

當這些相機的功能逐漸超越靜態圖像捕獲，走向虛擬化、實時渲染和同步更新現實世界場景時，它們變得特別有趣。例如，如今亞馬遜 Go 零售商店的攝像頭將同時通過代碼跟蹤數十名消費者。將來，這種跟蹤系統將用於在虛擬鏡像世界中實時複製這些用戶。然後，隨着谷歌的 Starline 等技術，將允許遠程用戶足不出戶就能在手機面前從某個元宇宙中心「出現」在自己的家裏，「出現」在商店（或博物館、或 DMV 或賭場）

當你去迪斯尼樂園，你也許能夠看到你的朋友在家中使用虛擬角色（甚至機器人），和你一起遊玩，你們一同擊敗奧創或收集無限寶石。這些體驗需要的遠不止硬件的支撐，但受到到硬件約束，通過硬件啓動，並通過硬件實現。

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