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Valve、HTC:Vive 是这样炼成的

Sanji Feng
2016 年 3 月 22 日, 早上 10:00


在 Vive 诞生很久以前,其实身为软件开发商的 Valve 和手机大厂之一的 HTC,就早已各自踏上了 VR 的求索之路。

2012 年的时候,Oculus Rift 横空出世,让沉寂许久的虚拟现实技术,重又回到了人们的视野。是年五月,id Software 联合创始人 John Carmack 展示了一台可以运行《Doom 3》的改版 Oculus Rift。一个月之后,他又将这款设备带去了更大的 E3 舞台。接着到了八月,Palmer Luckey 正式在 Kickstarter 上启动了众筹计划,然后就是网站募资纪录被破,Rift 一下从颇具潜力的原型机,变成了几乎已经要触手可及的现实。而在这一切发生的时候,Valve 实际上已经在暗暗发力了。

Valve,在与 HTC 相逢以前...

回过头看,Valve 在 VR 原型机上所做的努力其实都是有迹可循的。2012 年时,他们开发了一套由相机和 AprilTag 组成的简易头戴显示系统(HMD)。所谓的 AprilTag,其实可以理解为尺寸更大但更简化的 QR 码。它们能用于增强现实(AR)、相机校准或机器人开发,像是之前 Boston Dynamic 放出的 Atlas 短片,里面就能看到不少这类技术的运用。而在当时,开发团队其实也没有刻意去保密,那边厢 Oculus Rift 尽管抢占了各种头条,但 Valve 的 VR 试作品,其实也有登上过《纽约时报》的版面。


Valve 早期的 VR 原型机(图片来源:纽约时报

在解决了追踪的问题以后,Valve 面前还有一个障碍,那就是 HMD 显示的图像依旧比较模糊。在之后的开发过程中,团队意识到低视觉暂留(low-persistence)的显示器,对游戏效果会起到至关重要的作用。而 Valve 当时要实现的,是让面板在亮起 1 毫秒后再熄灭 9 毫秒,他们希望以此来防止残影的产生。为了证实自己的想法,其先做出了一款能让佩戴者看到另一个三维空间的「望远镜」,然后再基于现成的 AMOLED 面板,设计出了高帧率、低暂留的显示板。

最终的成品,用游戏设计师 Chet Faliszek 的原话来说,就是个「又大又丑的头戴设备」。而随着测试的进行,他也坦言「自己不确定希望达成的效果是否真的能做到」。Valve 想要的,是那种能让你在「整个房间」里自由活动的 VR。「它作为商品的属性以及自身的品质,都让我们很是担心。毕竟没人会愿意把自己家里的墙面弄成那个样子(贴上 AprilTag),而我们一时也找不到合适的输入方案。」此时此刻,开发团队在困境前一筹莫展,但所幸的是,很快他们就不用再独自面对了。

邂逅 Valve 前的 HTC

在 2013 年初时,HTC 打算不再只做一家手机公司。「我们很清楚当时的 VR 跟早期的智能手机非常相似。」VR 副总裁 Daniel O'Brien 说,「这是一种新的媒介,它正在起势,我们深知这一点,所以一定要冲在前面。」言下之意,就是 HTC 也要开始做原型机了。

负责这个计划的,是以 One 系列手机而为人所熟知的设计师 Claude Zellweger(现任 HTC 设计总监)。「我被周永明(前任 CEO)委任,去开拓智能手机以外的其它科技产品,之后便组建起了这支先进理念团队。」Zellweger 如此介绍道。之前的 Re CameraRe Grip 都是他们的作品,但毫无疑问,Vive 是其至今为止面临的最大挑战。

实际上,HTC 原本是想把设备命名为 Re Vive,符合规律的同时,也能表达重振公司士气的含义。但随着之后营销的进行,前面的「Re」逐渐被淡化,最终只留下了简洁的后半部分。而在这期间,周永明也从 CEO 的位置上退了下来,开始更深入地参与进来,并将团队的名称正式改为了「HTC Future Development Lab」。


Re Camera

最初的时候,他们对 AR 和 VR 都有所尝试,但最终还是决定将后者作为发展的重点。有趣的是,在 Samsung 打出了 Gear VR 这张牌后,HTC 迅速对这种手机 + 外壳的设计表达了不屑。「我们从一开始就认定这是一种新的品类,而它需要有一套完全属于自己的解决方案。」Zellweger 说道,「我们从未考虑过将手机和头戴屏幕结合在一起的做法。」最终,他们选择了一条跟当初由代工行业投身手机市场时一样的路:抢占先机,并以高端产品致胜。

而 HTC 初试 VR 的高潮,按照 Zellweger 的说法,「正巧」就发生在跟 Valve 相遇的那一刻。

关于 Oculus Rift

Valve 直到 2013 年所获得的成果,已经证明 VR 中的即时追踪技术是一套完全可行的方案。但就算这层基石已经垒好,他们却依然不急于打造自己的硬件。的确,在大多数人已经把(钞)票投给 Oculus 的前提下,似乎真的没有那样的必要。而 2014 年一月 Valve 宣布与 Oculus「合作推进 PC VR」的举动,更是将这种讯号明确地传达了出来(他们当时声称自己没有制作 VR 设备的计划,尽管后面也补了一句「未来可能会改变」...)。

不过,之后 Valve 跟 Oculus 的剧情并没有顺利往下发展,两者最终分道扬镳,而原因多半是起于双方打造 VR 时的不同理念(在产品上有很好的体现)。除此之外,Facebook 对 Oculus 的惊天大收购可能也起到了一定影响,但总之结果就是,Valve 最后不得不另寻拍档。当然,此中经过可能要等到多年之后才会为外人所知晓。而我们现在唯一可以确定的,就是在一月还被 Palmer Luckey 称作「世界最佳 VR demo」的技术,其缔造者在同年秋天,已经坐到了谈判桌前,HTC 的对面。



那次会面的细节自然是没有对外公布,但根据 Zellweger 的说法,两边的一把手王雪红及 Gabe Newell,经历了一次面对面的交流。至于结果,大家现在也都已经看到了。

终成眷属

在协议签订以后,开发者设备的制作就被排上了日程。「一周后我们便飞往旧金山(Zellweger 办公室所在地),去那里布置了一个贴了 tag 能用来测试的房间。」Faliszek 说,「关于产品,他们(HTC)已经有了很多设计想法,效率实在是太高了。」那段快节奏的回忆,对 Zellweger 来讲也是印象深刻:「有那么一回,我们把自己对产品的看法告诉了 Valve,正好跟他们初期的追踪方案不谋而合... 大家当时都觉得,可能会做出一个很棒的结果。」


HTC 设计办公室内的白板,画满了原型机的构思

之后的公开展示最然还是基于 2012 年的那套系统来做,但 Valve 已经开始逐渐放弃了不太实际的 AprilTag 方案。这个时候,摆在他们面前的,是点追踪和激光追踪这两种全新的备选技术。前者如你所想,会在控制器和头戴设备上布满定位点,然后由固定的相机利用机器视觉来确定这些点的即时位置。而激光追踪,则是在头戴设备和控制器上装设感应器,另外还需要一个专门的独立激光发射站。

就精准度来说,激光追踪的效果是最好的,但要达到整个房间都能轻松应用的水准,头戴设备的设计、制作难度就会很高。这是因为,发射站会高速轮转向屋内射出镭射,同时其内建的 LED 还会以每秒 60 次的频率闪烁。而头戴设备上的感应器,则会探测到人眼看不见的光束变化,它会根据激光、LED 被捕捉到的时间间隔,来确定佩戴者的位置和朝向。那么,要在整个房间里顺利实施这样的追踪方案,就必须有足够多的感应器来覆盖到各个不同的方向。



选定激光追踪作为开发目标后,Valve 就设法做出了一台原型机。不过,虽然它可以正常工作,但外观粗糙,而且表面布满了外露的电线,接下来就要靠 HTC 来把它转化为真正的产品,Zellweger 的团队借助了 3D 打印等技术来确定感应器的位置,期间设计更改了多次,原型机也在 Valve 总部、HTC 旧金山办公室及台湾总部间不停往返。

「追踪表现必须是完美的,我们会对头戴设备进行调整,但不会在追踪这件事上做任何妥协。」O'Brien 这么说道。的确,从上面的工程机解构图里,很容易看出 Valve 和 HTC 打造产品时「功能先于外型」的出发点。这台 3D 打印出来的实验机,是为了测试感应器布局的效果而做。尽管它的身上几乎没有设计的痕迹,但 Vive 的雏形,其实已经可以略窥一二了。

关于控制器


Valve 一开始所做的 VR 控制器,就完成度来说其实是比较低的,最初公布的那款,看上去好像就只是在 Steam Controller 上随意做了点修改。换到最原始的那套激光追踪系统,他们的做法也还是一样。开发团队在普通的游戏手柄上盖了层天线似的感应器,但很快他们意识到这样不行,因为这一次,需要做的是完全不同的东西。

「这是我们第一次从零开始做一件产品。」Faliszek 解释道,「它不会有 X、A、B、Y 键,是专门为我们在做的东西而生的。」而后来的成品,可以称之为两款现有设备的结合。Vive 的控制器基本形态跟索尼在 2010 年推出的 PS Move 很像,但它加上了 Steam Controller 的触控板,当然,激光追踪感应器也是不会少的。



对一款初代机来讲,能做成这样已属不错。但如前文所说,它也是从简陋的原型阶段一步步进化而来的。Valve 最终将其命名为「Sombrero(墨西哥宽边帽)」,取的是追踪环相似的造型。而它也确实没几个按键,但这在一开始,也让许多开发者抱怨不已。「他们一上来就会说『按键不够多』。」Faliszek 说道,「但到了第二周,又会变成『好像我也用不到几颗按键,其实一颗都不用好像也行?』」

实际上,许多之前要靠专门按键来完成的操作,在 Sombrero 上都变成了靠手势、动作来实现。比如说以前在游戏里你可能要按 I(Inventory)键来查看物品,现在只需将手伸到脑后,就好像真的要去背包里取东西一样。

关于开发者

在 HTC 和 Valve 合作了近六个月以后,他们决定开始将自己的作品小范围地拿出来跟别人分享了。2014 年 10 月 20 日,一批经过挑选的开发者被邀请到了 Valve 的华盛顿办公室,专程去体验了一下尚未对外公开的 Vive。「当时连看保密合约这件事都要让他们签署保密合约。」Faliszek 笑着说,「每个人都觉得奇怪,但好在最终他们都来了。」

在初次见面后,Valve 和 HTC 搜集到了许多回馈。活动参与者都坚持认为,厂方无需去划分产品线,不要让买家在类似 180 度还是 360 度追踪、带不带控制器等诸多选项里进行选择。一款产品,一种规格,那就是全部。「其实我们原来就有类似的想法。」Faliszek 补充道,「听到这些后就变得更加坚定了。」

在 2014 年十二月的时候,第一批 Vive 开发者设备「-v1」正式登场。它们都是用手工制作,由 Valve 的工作人员亲自送递、安装。过了一周后,HTC 的生产线开始运转,出自工厂的产品也被送到了更多开发者的手上。

作为一家手机厂商,HTC 对如何避免新机未发布便遭泄这件事,绝对是有着很大的发言权。但幸而在 Vive 身上,类似经历并未再重演。「其实,这款产品涉及到的公司共有 20 多家,但他们无一例外,通通都守口如瓶。」O'Brien 这么说道。至于这背后的原因,Faliszek 把它归功于开发方之间的同志情谊。当时能接触到 Vive 的人其实非常有限,而 Valve 为他们专门做了一个私密的论坛,让大家可以分享看法、互相帮忙。

在这个小群体中,所有成员都无惧于指出别人所犯的错误,但重要的是,交流气氛并不会受到影响。当有人拿出点新东西的时候,你听到的更多是「这太棒了」而非「你在乱搞,这完全不行,必须要重新做过」。鼓励而非挖苦,推进着开发不断向前。

公之于众

在有了开发者的贡献之后,整个计划的发展进度一下子被带了起来。最终 HTC 和 Valve 选择了让 Vive 在去年的 MWC 上隆重登场,而于两周后举行的 GDC 2015,则成了相关游戏内容方展示各自作品的舞台。就结果来说,这两下组合拳收获了相当不错的反响,许多对 VR 有深入了解的记者,都对 Vive 的适用空间、追踪精度赞不绝口。一年之后,产品的预售正式启动,市售版本再度于 MWC 和 GDC 上亮相,之后的事情,就差生产出来卖了。


Vive 开发者版

值得一提的是,在这一系列过程中,Vive 其实又经历了一次迭代。CES 2016 的时候,出现了几可等同于正式版的 Vive Pre。 乍看之下,其造型好像并没有很大变化,但在仔细观察后你便会发现,几乎没有东西还跟原来一样。相较而言,Pre 和后续的市售型号更小、更轻,头带也经过了重新设计。由此带来的结果,就是设备的重心会更加靠近面部,其好处在于能让 Vive 在用户活动时更加稳定。另外,感应器都被藏到了不显眼的地方,线缆更轻(但存在感依然很强),镜片和绑带的松紧度也都有了不同程度的改进。

除了提升舒适度外,HTC 和 Valve 后续也引入了前置相机和麦克风这两个很重要的新零件。前者是为 Chaperone 而设,让你能方便地切换真实、虚拟视野。而后者的存在,让用户在无需摘下设备的前提下,也可以方便地接听来电。有趣的是,这两样东西其实很早就出现在了开发过程中,开发版的 Vive 前面已经留有相机的位置,而麦克风则是由于软件问题,才没在公布售价的活动中一并介绍。


配上手柄和镭射发射站后的市售版 Vive

后续

Faliszek、O'Brien 和 Zellweger 都坦言,打造 Vive 的过程基本上都是顺风顺水。的确,在如此短的开发周期里(HTC 和 Valve 真正开始合作才过去了大约两年),能完成这些事实属不易。Vive 的三个部分:头戴设备、控制器和发射站,如今都已在工厂里量产。至于具体的销售数字虽然目前还没有公布,但可以确定的是,四月份的库存已经卖完。



那么,假设 Vive 最终取得了巨大成功,消费者一般会等多久,才去升级到下一代的「Vive 2」呢?主机用八年,顶级游戏电脑可以撑五年,手机两年就要换,Vive 的生命周期,暂时还真是没法判断。HTC 和 Valve 对此也不愿细说,或许还是想让产品本身来找出答案吧。

其实对两家公司来说,哪怕是现在,要造出一台更强的 VR 产品其实并非什么难事。比如说单眼 1,200 x 1,080 的分辨率,就依然有能提升的空间。只是,目前真正的瓶颈在于跟设备连接的电脑,其带来的成本着实太高。以显卡为例,目前的要求已经是 AMD Radeon R9 290 或 NVIDIA GeForce GTX 970 这样的级别,哪怕是过几年后,其售价可能还是难以让人轻松接受。「我们的想法,是以现时超高端的硬件来作为规格标准,这样在一年左右的时间里,可能就会有足够多的人能负担起成本,用我们的产品了。」Faliszek 说道。

但不管怎么说,Vive 2(或是其它什么名字)终究是会有的。「到了某个时刻,你就会想要去提高设备的分辨率。」Faliszek 说,「我们会去学习更多的东西,试图找一些有趣的想法,但那(发布一款新品)并不是一件轻易就做成的事情。」当电脑显卡足以在高分辨率面板上推动每秒 90 帧画面的时候,或许新的 Vive 便会来临。但与此同时,老用户也不用担心,HTC 和 Valve 已经做出了负责到底的承诺。

「我们明确地表达过,当市售版的 Vive 出来以后,Pre、v1 开发者设备和 -v1s 将都会一起共存。」O'Brien 说,「我们所设计的系统拥有很好的向下支持能力,而这也是我们未来想要一直保持的目标。」他说完之后,Faliszek 又再补充了一番:「我们推出的产品,都是有『生命』的东西。更新不会断,我们会一直照顾好它们。发完之后就丢去一旁不管,那不是我们想要做的。」

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