Matthew Ball ：硬件设备在元宇宙中的作用

如果说NFT的出现给“元宇宙”带来了经济系统的基础，那么硬件技术的发展则是我们开启“元宇宙”大门的钥匙

原文标题：《Hardware and the Metaverse》

原文来源：Matthew Ball，前亚马逊工作室战略主管

原文编译：律动 0x21

每年上百家顶级的游戏公司、影视公司和硬件设备公司致力于为用户打造一个多维虚拟世界的概念，如 Epic Games 打造的虚幻 5 引擎，让用户在百亿级别的三角面情况下仍然完成实时的光线追踪，Next Mind 开发的头戴配件配合 Oculus Quest 2 VR 后能够通过电极完成大脑检测，转换成数字信号，让玩家用「意念」控制游戏。这些技术的发展无疑让电影中的场景正在一步一步向现实迈进，理想的多维虚拟世界近期被冠以「元宇宙」的总称。

如果说 NFT 的出现给「元宇宙」带来了经济系统的基础，那么硬件技术的发展则是我们开启「元宇宙」大门的钥匙。本文作者为前亚马逊工作室战略主管 Matthew Ball，他通过消费类硬件的技术发展与工业级硬件技术两方面，为读者阐述了硬件设备置于元宇宙的重要地位。

律动原文翻译如下：

在这里，硬件被定义为「物理技术层面的、可以用于售卖或支持的、可被接入访问的、与元宇宙发展交互的硬件设备。这里包括但不限于面向消费者的硬件（例如 VR 头戴设备，手机，触感手套），企业级的硬件（例如，用于操作创建虚拟场景的设备或是类似于 AR 一样的，基于现实环境基础的硬件，比如工业级摄像机，投影仪，追踪系统，和扫描仪传感器）。这个类别不包含计算机专用硬件，例如 GPU 芯片、服务器以及网络专业硬件，光纤或无线芯片模组。」

消费类硬件

每年，消费类的电子产品都伴随着更好更强大的传感器、更长的电池寿命、更复杂多样化的触感体验、更清晰的屏幕、更复杂的摄像头等等硬件的升级而随之发展。我们也能看到越来越多的智能设备诸如智能手表、VR 头戴设备和不久将会出现的 AR 眼镜。尽管用户在实际体验中感受到的「魔力」是源于软件方面的提升，但是硬件的进步更能够增强并拓展用户的沉浸和体验感。

举一个有限的例子，实时面部捕捉生成头像的应用程序，例如 Bitmoji、Animoji 和 Snapchat AR 等为。这些应用是强大的 CPU/GPU 以及复杂的软件相结合而成的，尽管然如，他们仍然需要强大的面部跟踪摄像头和传感器硬件来丰富体验。较新的 iPhone 型号可以通过红外传感器使用 3 万个追踪点来跟踪面部，尽管这些功能通常用于 Face ID 功能，但是现在它可以连接到如 Epic Games 中如的 Live Link Face 这样的应用程序中，这样可以让任何的消费者能够创建（直播流）一个实时的，以虚幻引擎为基础的高质量，高保真的动态捕捉形象。很明显，Epic 的下一步是用此功能在《堡垒之夜》的游戏中，把玩家的面部映射到游戏角色中。

与此同时，苹果公司的物体捕捉扫描功能，允许客户在几分钟的时间里，通过基于 iPhone 中的照片而创建一个高质量的虚拟物体，这些虚拟物品可以被合成到一个虚拟环境中，或是真实环境中。这样既能够降低制作成本，又能提高虚拟物体的精度。这个功能在艺术、设计和 AR 领域中带来全新的体验。

很多新出的智能手机，包括 iPhone11 和 iPhone12，都采用了新的超宽带芯片，每秒钟能够发送 5 亿次的雷达脉冲，同时接收器也能高效的处理和返回这些信息。这使得用户通过智能手机就能够创建一个宽阔的雷达地图，这些地图相比以往的本地设备，其数据能够精确到厘米，用户无论是在家里、办公室或是街道都能被捕捉到地图当中。这意味着，当接你接近家门时，你能解锁或是反锁你的家门。你甚至不需要摘下 VR 头戴设备就能轻松的使用实时雷达地图导航的各种地方。

通过消费级别的硬件让这一切变得可能，这种功能是惊人的发展，以至于在我们的日常生活中的作用越来越大，这也解释了为什么 iPhone 能够将其平均销售价格从 2007 年的 450 美元左右提高到 2021 年的 750 美元以上，而不仅仅是以同样的价格提供更大的功能。

XR 头戴设备是另一个伟大的典范，阐述了科技的进步带来的硬件发展需求。Oculus 设备（2016 年）的第一个头戴产品的分辨率为每只眼睛 1080×1200，而四年后发布的 Oculus Quest 2 每只眼睛的分辨率为 1832×1920（大致相当于 4K）。Oculus 的创始人之一 Palmer Luckey 认为，VR 要克服像素化并成为主流设备，需要两倍以上的分辨率。Oculus Rift 也将 刷新率提高到了 72hz 的峰值，而最新版本达到 90hz，通过 Oculus Link 连接到游戏 PC 时最高可达 120hz。许多人认为 120hz 是避免一些用户因为 3D 眩晕而导致的恶心和迷失方位的最低阀值。理想情况下，这能够在非游戏级电脑和复杂线路的情况下实现。

虽然人类的视野可以看到平均 210°，而微软的 HoloLens 2 头戴设备显示屏只能覆盖 52°（高于 34°）。而 Snap 即将推出的设备也只有 26.3°。为了发展，我们可能需要更广泛的视野覆盖。但这些主要是源于硬件设备的攻坚，而非软件。更重要的是，我们需要取得这些进步，同时提高可穿戴设备内其他硬件的质量（例如扬声器、处理器、电池），并且最好也能缩小这些硬件的体积。

另一个例子是谷歌的项目 Starline，一个基于硬件的平台，设计初衷是为了在视频电话时你和另一个参与者能够感觉在同一个房间，这个设备由十几个深度传感器和摄像头为主，和一个基于矢量的多维光场显示屏和空间音频扬声器。虽然设备使用矢量数据处理和压缩，然后通过 WebRTC 交付的。但硬件对于捕获和呈现「看似真实」的细节水平至关重要。

非消费类硬件

相比消费级设备的普遍性，工业/企业级别硬件的价格和设备体积都会让人大吃一惊。Leica 现在销售价值 20,000 美元的摄影测量相机，其\"激光扫描功能能够每秒扫描 360,000 次，其设计用于捕捉整个商场、建筑物和住宅，其清晰度和细节比一般人亲眼看到的要更清晰。与此同时，Epic Games 的 Quixel 专业相机，这个「巨型扫描仪」在计算环境时，能够生成由数百亿像素组成的三角面（三角面：3D 引擎中的构建方式）。

这些设备使很多影视级公司更容易和更便宜地生产高质量的「镜像世界」或「数字复制」，以及基于现实世界的扫描来生产更高质量和更便宜的虚拟场景。15 年前，我们被谷歌捕捉世界每条街道的 360°的 2D 图像的能力所惊艳。如今，许多企业可以购买激光雷达相机和扫描仪，以构建地球上任何事物，基于 3D 测量而制作的复制场景，能够达到让人身临其境程度。

当这些相机的功能逐渐超越静态图像捕获，走向虚拟化、实时渲染和同步更新现实世界场景时，它们变得特别有趣。例如，如今亚马逊 Go 零售商店的摄像头将同时通过代码跟踪数十名消费者。将来，这种跟踪系统将用于在虚拟镜像世界中实时复制这些用户。然后，随着谷歌的 Starline 等技术，将允许远程用户足不出户就能在手机面前从某个元宇宙中心「出现」在自己的家里，「出现」在商店（或博物馆、或 DMV 或赌场）

当你去迪斯尼乐园，你也许能够看到你的朋友在家中使用虚拟角色（甚至机器人），和你一起游玩，你们一同击败奥创或收集无限宝石。这些体验需要的远不止硬件的支撑，但受到到硬件约束，通过硬件启动，并通过硬件实现。

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