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深度拆解YVR DK1— 超稳定的追踪是如何炼成?!?

女性心理学 浏览量:0 | 2023-09-19 14:35
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导言

目前VR硬件市场的情况已经逐渐明朗。一体机将是大势所趋,在2021年底。玩出梦想集团最后赶上了末班车,发布了YVR DK1这款产品。那么它的表现如何呢?








!!! 看了一圈评测和游戏表现。真的很强?!至少评测看起来是这样的。不过最终或是要看实际上手的表现。那么刚好上个月玩出梦想给我送来了YVR DK1一体机给我测试。熟悉我的朋友知道,我喜欢拆解,那么我们来从拆解来看看它是如何做到如此稳定的?!
一,公司背景挖掘

首先我们来看看出品这款产品的公司。
很多人对这个牌子的横空出世感到很迷茫,无论是YVR或是玩出梦想,这两个名字对VR圈子的人来说十分陌生。
但提到网鱼网咖,大家可能有所耳闻。
在前几年的电竞潮流中,这家王思聪、黄晓明这样自带话题性的大股东投资的公司,就带了一波流量。


根据包装上的信息,查到这家2020年10月成立的公司。


其之上的投资股东正是网鱼网咖的董事长,黄锋先生。也就是下面这家网鱼信息科技的实际控制人。


这说明YVR,虽然成立还不到2年,其实是有一定背景的”创业“公司。
既然有深厚的底蕴,那么一家网咖公司,为啥要进入这个VR市场呢。


他们是这样告诉我的,VR就是下一代计算平台。就如同黄老板在1998年创业的网吧一样,那时候个人电脑,正在进入千家万户之前的时代。而且VR这个平台,正如之前的电脑一样,在爆发的前夜。
黄锋先生于2015年开始在全球范围内考察VR行业,并先后主导开发了VR线下体验店、VR输入设备等,并于2020年成立YVR,涉足VR智能硬件的自主研发和销售。
既然有钱又对VR的未来很看好,砸钱开路呗。砸在哪呢。


YVR于2020年5月正式成立,产品和技术团队核心成员来自美国硅谷顶尖人工智能算法团队和国内VR行业一线企业以及字节跳动、网易等,均拥有7年以上VR行业的沉淀,团队聚集了全球化人才,包括工业设计、光学、硬件、软件、算法、供应链等领域,是国内最强的独立VR产品研发团队之一,拥有VR领域的国际专利。
正是这只团队才能让玩出梦想公司在2021年底发布自研的第一代VR一体机产品——“头手6DOF YVR1 眼镜”,目前团队正在进行第二代及第三代VR眼镜的研发。
我还在资深看到招聘的文章。


看日期是21年的6月,应该是硬件定型之后的事情了。
那么我们来具体看看这台机器的表现。先看一段宣传片。

玩出梦想 YVR DK1 宣传视频
https://www.zhihu.com/video/1488275328422850560
从名字就可以看出DK1,就是实验机,开发机的意思,不是消费机,量产机。不然应该叫CV1。3999元的价格,也是相对目前的高销量机器贵了一倍的价格。但这台机器本身就没有针对这个消费者市场。它还没准备好,需要外练筋骨皮,内练一口气。把内功做好,再闯荡天下。
二,外观开箱





第一眼就非常熟悉,看起来想国内某个大厂的产品设计。
不过,实际仔细看或是有点区别的,也证实了上面所说的,有从国内VR行业一线企业挖过来的人才。


上方的散热孔开的不算大,玩的时候并没有特别感觉到噪音。






音量键 充电口 电源键中规中矩,底部有三个麦克风阵列,保证收音质量。少了耳机孔有点奇怪,不过目前手机都没耳机孔,有转化器就行,目前红米也是标配的。






头戴部分我不是很满意,是不可向上翻转的硬质头戴,虽然有后置旋钮,省事佩戴,但这种不可翻转加上侧边薄薄的塑料带子,对于戴眼镜的我来说,不是很好的佩戴体验,而且由于电池不是后置的,前面要承受近600克的重量。前后不均衡。






手柄的造型看起来和主流的摄像头红外追踪手柄没有区别。




按键布局也一样。看起来设计和quest1代差不多。这也造成有些人说这是拿了quest1的模具,甚至说是拆解了quest1的内在套了新壳子==/
实际或是明显不同的。



手柄采用充电设计,重量仅有109克。比quest2带电池152克,轻了三分之一。在握持的时候手感更好。但,也是充电设计,这个手柄居然没有手绳。这就很容易在使用的时候飞出去。幸好它的手柄还有防滑设计,我们拆解部分看。
外观看完了,我们来看看内部。
三,内部拆解

拆解之前,我们过一下机器的参数。
屏幕:2.89寸 Fast-LCD x 2、菲涅尔镜片
分辨率:单眼2160 X 2160
PPI: 1058
FOV:100°
PPD:22.5
刷新率:90HZ
头部电池容量: 4200mAh; 最大快充27W (5V/3A; 9V/3A)
手柄电池容量: 600mAh; 最大快充2.25W (5V/0.45A)
芯 片:高通骁龙XR2 八核处理器, 7nm制程
运行内存:8G
存储内存:128G
整机重量(含电池): 595g
单手柄重量(含电池): 109g
单从参数上看,可能屏幕分辨率比较亮眼。内存比一般目前其他机器多了2G运存。
让我们从手柄开始。
1,手柄拆解

根据专利申请,早在2021年2月份,手柄就应该就定型了。




拆的稀烂后,我们来看看细节部分。






可以看到手柄的开模成本不低,内部结构比较复杂,外皮加了一层防滑层,可以解决上面说的没有手绳的问题。






拆开圆环后,可以看到FPC柔性电路板上有15颗红外LED灯珠,他们的作用通过特定频率发射红外光,给头盔摄像头定位手柄用,这里注意一台细节,这条FPC是直接一条绕整个圆环的,而其他我拆解的手柄,都是两条分离的,这意味着,这条元器件是用了新设计,不是拿了现有的供应链,这会造成成本比较高,可能是因为这样性能更好,或是这样可以让手柄主板更紧凑,我倾向性后者。


拆下电池,可以看到手柄电池是600mah的电池。可以看到是比亚迪(BYD)提供的。


手柄的尾电路板,我们可以看到是type-C接口,其中有一台芯片,我们放大来看




是一颗支持快充的电池充放电管理芯片,价格还不菲,而且查到官方还缺货。但看到YVR说的手柄充电功率是2.25W,也就是1C充电,需要一小时才能手柄充满电。就比较疑惑,为啥用了快充芯片,不整个5W甚至10W充电,可以充电5分钟,畅玩几小时呢?


一颗LRA线性振动马达。线性谐振传动器或者共振执行器,它给VR带来了触觉(haptics)效果。可增强使用者的临场感和沉浸感。这颗马达应该是通用型号,我在其他VR产品的手柄上看到过它。


来到正餐环节 — 手柄主板。
看下上方主板指示灯下方的芯片。




又一颗TI的芯片,看来要不就是团队中的工程师特别钟爱TI的芯片,要不就是YVR的供应链和TI关系匪浅。
这是一颗触摸芯片,虽然这个功能不常用,但未来应该比较有前途,它可以赋予VR手柄,能感应到用户的手柄有没有放在手柄按钮,扳机摇杆上面。这有什么用?实际用处是可以追踪用户的手指,达到做出一些手势出来。



oculus touch的演示

在其他手柄一般使用Microchip的ATTINY1616这颗芯片,这或是第一次看到不同的芯片。



ICM-42686-P

其实对这款芯片,之前在没拿到设备之前就确认过了一次,但那时候没拆解,目前确认了。来看下这颗芯片的参数。


这是TDK最新也最强的芯片了,虽然在数据噪音和温漂方面不是最强的,但最高采样和最高加速极限方面,是技压群雄,是同系列其他芯片的1倍。这两个指标对VR体验来说非常重要,特别是对光剑这类游戏,在那群近乎非人的光剑玩家手里,还能保持稳定,这款芯片居功至伟。Oculus Quest2手柄也是同款芯片,而国产VR一体机的手柄用的都是ICM-42688-P这款芯片。我之前一度以为是独家垄断,目前看来,可能是垄断期过了,或者是YVR供应链人员强大,可以拿到这款芯片。



NRF52833 2.4G无线芯片

这款芯片相比其他手柄上的NRF52832芯片是新一代芯片,它的RAM运存大了一倍,而且集成了前端模块,不需要SKY66111-11前端芯片。可以让主板上芯片的数量更少,使手柄PCB板更紧凑。
我们都知道手柄的数据发给头盔处理速度很重要,这加强一倍的运存,可能可以让手柄的IMU数据更快的传输到头盔进行解析,从而带来手柄精度的提升。
好了,我们拆解了手柄后,看完了芯片组,可以看到YVR设计团队在用料方面很猛,可以说硬件参数为国内第一,这也为手柄定位追踪的稳定打下了基础。
2.头盔拆解



拆解过程十分的不顺,最后还掰断了两侧的头戴塑料带子。


成了这个样子。不过这倒是下次拆解的时候知道如何拆了。


前面有一台LED矩阵,照在前面,可以浮现YVR字样。深得苹果LOGO精髓。


<爱尬聊_让生活聊出新高度>拆掉前壳,可以看到散热系统直接在核心板上,周围是密密麻麻的各种排线。


先回到后面,拆掉面罩,可以看到菲涅尔镜片和屏幕组成的显示模组,YVR DK1的显示屏是独立两块屏幕组成的,可以看到实际模组中间或是有一些空间可以放下瞳距调节装置的。但遗憾的是,没有瞳距调节功能,而且使用菲涅尔透镜,体积比较大不说,甜蜜点范围也比较小,自适应瞳距范围很小。我自个理解是,这是模具复杂度的原因,如果加上机械瞳距调节功能,会大为减少生产良率。为了尽快上市,省下的成本和时间给其他部件加料。


拆下镜框固定和防尘网。
用防尘纱网,既可以透气,又可以减轻重量。


拆下两个显示模组。
菲涅尔镜片设计的很保守,FOV只有100度。不过这样也保证了显示不会出现很大炫光,畸变和色散现象,算是一台中规中矩的取舍。


屏幕是目前VR设备中,LCD屏幕的顶级。夏普的2160*2160分辨率的fast LCD屏幕。这款屏幕之前在惠普的G2和梦想绽放公司的奇遇3出现过。


单眼1058PPI,加上100度的FOV,拥有超过绝大多数VR设备的清晰度,PPD达到22.5。90hz的刷新,也能保证体验不眩晕。
不过上次在奇遇3的文章说过,如果这款屏幕做瞳距调节,还做大FOV,可能会出现灾难性后果,会出现屏幕大畸变和色散问题。所以采用了这款屏幕,不做瞳距调节,也是一种取舍。


拆下头盔的上下盖子,可能看到下盖集成了电源,音量按键,type-C接口,并且有三个贴片麦克风。
而上盖只有一台进出风口,上面有纱网,防止进灰。




可以看到为了压住高通骁龙XR2芯片,YVR在散热上下了功夫,这个均热板加相对其他设备的大风扇。有效兼顾了散热和噪音。虽然都是XR2,但其他VR一体机,是近4K的单屏幕,负载压力会小一些,而使用双屏幕真4K的显示会要求XR2运行在更大功耗上,这对散热提出的了要求。在奇遇3那边就出现了,风扇小,但热量高的情况,后来更新,让风扇速度提高,也出现了噪音问题。
不过如果能把导热硅胶垫改成硅脂就更好了。我拆完之后就换上了暴力熊散热硅脂,以后测试下。


左右两个音箱单元体积很大,占了头盔很大空间,并且通过头戴延申到耳朵旁边。由于音箱单元体积优势加上空间音效技术,所以YVR DK1的音效特别好。


距离传感器集成在电池保护框上,它的作用是检测你是否佩戴设备,以达到休眠识别,节约电池电量的作用。


拆下电池和它的保护框,可以看到容量是4200mAh,单看片的续航是2.5小时。生产商是比亚迪公司。此电池支持快充,16.4Wh,使用27W充电,应该40分钟内充满。
再次说下YVR DK1电池放在前部,导致前后重量不均,佩戴久了会比较难受。或是比较喜欢电池后置的设计的。


拆下中框,这是整台机器的核心构建,所有的其他构建围绕它展开。
从铭牌上可以看到,它是由镁铝合金压铸而成。它比塑料轻20%并坚固500%,增加了稳固的同时让头显整体重量更加轻盈。


镁铝合金另一台优势,就是疏导四颗摄像头产生的热量,毕竟四颗摄像头实时工作时,热量持续产生,需要良好散热才能工作。而这也是塑料材质不具备的优势。


四个摄像头可以拍到里面有红外的滤光片。四个摄像头的参数应该是60fps,200W像素。


我们看到四颗摄像头是两两一组接到两个FPC接口,接到核心板的。其中在左右两侧,看到有两个IMU芯片。这让我很诧异,一般的VR头盔只使用一颗IMU就可以了,而YVR DK1使用了两颗。
IMU的型号是上面我在手柄的IMU说过的ICM-42688-P。它的数据噪音和温漂方面是目前最强的,虽然加速度和采样不是最强的,但对头盔来说够用,一般用一台就够用了,为啥用两颗呢。
查阅资料后,优点有两个。一台就是双IMU冗余设计,如果其中一颗IMU受到磁场或者其他因素影响,出现较大漂移,那么另外一颗可以进行弥补,算法实时监测两个IMU的状态,在当前IMU传感器出现异常时,系统立即切换到备份IMU。第二个是双IMU积分算法防抖,由于一台IMU测试的数据需要多次测试才可以用积分算法测出3dof位置信息,那么如果用两个,那么获取位置的速度会更快。而且数据会更稳定。
所以在大疆的高级系列无人机飞控其实也是双IMU设计。








在其他评测视频里,这位大哥不停的摇头晃头,但画面恢复的很快,并且没有出现丢失的情况。实际头部的3dof定位对于防止眩晕十分重要,如果在玩的时候3dof定位漂移或者跟不上头的转动,会出现画面延迟于实际动作的情况,那么人就会出现眩晕的情况。而YVR DK1目前看起来很稳。


最后,也是最重要的,核心板。我们可以看到核心板的集成度非常高,上面有很多芯片,FPC和天线接口。
我们一台一台的来看。


核心板中间就是最核心主芯片,上图看到就是SK海力士的8G运存芯片,这个芯片下面就是高通骁龙XR2芯片,因为没那个工具和手艺,所以无法把XR2的真容给大家呈现了。


在主芯片下方就是128G的存储内存芯片,也是由SK海力士提供。


在核心部分的左边,就是无线芯片,和手柄同款,是用来和手柄沟通控制的。




在其下方,就是电源管理芯片,看到他们被大量电容电阻围绕。其中SMB1390这款芯片是一台电荷泵。


这款电荷泵最早出目前小米9上,让设备支持了高通QC4.0+的快充标准,充电功率达到27W,所以充电器也奢华的配备了65W的充电器。而且由于使用电荷泵技术,所以充电效率几乎达到100%,让充电的时候,设备不再那么发热。






在核心板右边是QCA6391 Wi-Fi 6/BT 5.1 SoC及其2个射频前端芯片,最高速度支持到1.774Gbps,可以让无线串流延迟更低。


在核心板背面,有大量的被动元器件和几个电源芯片,电源芯片就不说了,重要芯片有两个。




这款解码芯片非常给力,能提供HIFI级别的解码,特别是支持DSD格式的音乐。也就是说YVR DK1外接耳机应该也非常棒。




这款USB芯片其中最让人注意是10Gbps的超高速度。这个速度已经超过了DP1.4接口单线(8.1Gbps)的速度了。
查了下果然支持了DP1.4输出,但遗憾的是不支持DP1.4的输入,我期待在接下来的更新系统,或者第二三代能够支持DP直连。
不过有10Gbps的速率,等YVR官方的串流软件出来后,可以好好利用,带来更好的有线串流体验。
3.硬件总结



好了,在我们把设备拆了干净之后,我们来总结下。
DK1的硬件的确是非常堆料,在无线通讯,充电,内存,音频,屏幕,定位芯片等方面都做到了极致,但在模具设计方面略显保守,总得来说,其硬件堆料,对得起价格,甚至因为量产数量的问题,我认为完全是亏本的。
四,软件算法

上面说了硬件堆料是真下本,但消费者要的不是你的堆料,是要你的产品带来的好的体验。最终落地,要看软件算法加持,才能得到稳定的体验。
1.团队优势

俗话说“火车跑得快,全靠车头带”,YVR是一家成立不到两年的新公司,人才队伍经验肯定很少吧,其实不然。
在玩出梦想公司的重金求才之后,一名重量级的人才加入研发队伍,带领大家进行软件算法研发。
由于保密原因,这位CTO大神的名字不能说,但我可以说下简历。
复旦大学物理系学士, 君政学者, Rice 大学物理系博士,空间物理方向, 曾任职多家公司美国研究所, 8项美国发明专利, 三维用户界面算法专家。
可以说他的专业非常契合VR的软件算法,并且他还从美国硅谷带来一只顶尖人工智能算法团队。
2.Inside-out(由内向外追踪) 技术原理

在说明YVR团队如何让定位相对其他国产公司更稳之前,我们来说下Inside-out(由内向外追踪)技术的原理。
所谓Inside-out就是从内向外追踪。它通过用于确定物体在空间中位置的相机或其他传感器的位置,将自个与由外向内跟踪区分开来。在由内而外的位置跟踪中,摄像头或传感器位于被跟踪的设备(例如HMD)上,而在由外而内,传感器放置在静止位置。
使用计算机视觉和视觉惯性同时定位和制图(SLAM)技术进行跟踪,依靠多个广角摄像头来跟踪控制器位置以及您在房间中的相对位置。但是,为了VR追踪运行在移动处理器上并不是一件容易的事,因为它与实时3D空间映射的大量计算要求相同,而要命的是“空间AI”系统需要达到亚毫米级的精确度。


并且VR的追踪系统需要同时追踪三样东西,即:VR头显和两个手柄,而且还需要保证实时的准确性。


而且你可能会想到,广角摄像头在手柄远近时候看到的红外光斑也是不同的,这加大了定位困难度。
那么如果解决这些问题呢?
通用的方案就是,采用多个传感器,需要从头显和手柄的观星测量单元中提取加速和速度数据。
这个时候,上述说的头盔和手柄中的异于其他VR设备的IMU就可以派上用场了。通过这些IMU,可以让头盔和手柄的3dof追踪精度提高,进而减少对6dof算法的压力。


然后在摄像头这边动了心思,由于高通的驱动不靠谱,这也是大部分VR一体机追踪一团糟的原因,头部就不稳定,谈何体验?所以改为了使用外置MCU进行摄像头控制,这样就让摄像头追踪更灵敏,帮助了软件算法团队,减少了阻力。目前也就只有oculus解决了硬同步的问题,YVR应该算第二个,不过他们也承认这个MCU固件不是自个的。要等二三代才能上自个的。
有了这些基础后,软件团队开发了一台优化追踪系统准确度和速度的计算机视觉算法,然后搭建不同的场景,在里面测试。


在录制了来自大量不同样品环境的数千小时视频,用这些视频训练算法去识别环境中的特征。
在识别到环境特征后,可通过追踪沙发的角落或桌子边缘,用三角测量法实时捕捉用户在房间内的具体位置,原理类似于人眼通过识别周围物体来确定方向。
接着,为了进一步将计算机视觉算法的精准度提高到毫米级别,团队还采用多个OptiTrack动捕传感器来对比追踪定位的结果。一种用于好莱坞视觉特效制作的相同类型设备。通过对比OptiTrack和YVR DK1的测量数据,工程人员能够微调系统的计算机视觉算法,从而实现毫米以内的追踪精度。
经过如此打磨后,其头部Vslam算法误差,达到一台比较完美的程度,这种算法保证了用户体验起码不晕,不会出现漂移问题。
对于手柄的追踪,有两个问题要解决。
如何在摄像头拍摄的图像中准确获取控制器LED发光光斑,而不是环境光的干扰光斑?
对于这个问题YVR也有杀手锏。


上面说了头部摄像头使用外置MCU控制,那么其曝光时间也可以拉的很短,我们知道,曝光越短,进光量越少,那么受普通可见光的影响越小。这就从根本上解决了大部分这类判断问题,给追踪算法的压力更小。
上图是oculus DK1上的红外LED灯。然后说如果曝光时间越短,越不会出现环境光干扰的情况。


更低的曝光时间更能专注红外LED(绿色标记)的斑点。
当然这只是基础,算法团队还得解决。
1、复杂光照环境下的控制器追踪定位 ;
2、距离头戴远近的控制器追踪定位;
3、在高速运动下图像模糊的控制器追踪定位。
从大神评测室的前面头盔和手柄快速拉近的测试可以看到,解决的不错。
那么如果头盔看不到手柄呢?所以第二个挑战就是如何利用IMU惯导信息结合光学数据进行控制器6DoF计算与追踪?


虽然由于四个广角摄像头的布置,DK1的摄像头FOV比其他一体机大了一些,但毕竟脑后面没有摄像头,总有一些死角。那么在死角部分,就需要结合IMU,通过预测算法,来补充手柄位置信息。这就涉及团队采用的紧耦合融合算法。
与“紧耦合算法”同门的还有“松耦合算法”,“松耦合算法”只需要传感摄像头光学数据就能解算出控制器的6DoF位姿信息,但是精度误差会比较大,然后再利用IMU传感器惯性数据进行后期优化,希望使得最终6DoF位姿信息更精确。
与“松耦合算法”不同的是,“紧耦合算法”是同时利用IMU传感器惯性数据和传感摄像头光学数据去求解控制器的6DoF位姿信息,这也就是YVR团队采用的算法。这样的设计方案可以简单理解为包含参数因子“IMU传感器惯性数据”和参数因子“传感摄像头光学数据”的二元数学方程,但又不仅仅是简单的二元数学方程,因为“IMU传感器惯性数据”和“传感摄像头光学数据”都还包含了非常多的特征参数,这使得求解该方程变得异常复杂。
这样的方程很复杂,不同的团队可以设计出不同的方程,也就是不同的求解算法,最终的追踪效果也有差异。
3.软件算法总结

上面一大堆可以看的云里雾里,反正YVR团队牛逼就完事了。 DK1的实际表现可圈可点,在大神评测中得到了这样的评价。


五,总结与未来期望

我一直认为VR的评定只有两个指标。沉浸度是VR唯一的硬件指标。内容是VR唯一的发展指标。
YVR DK1在第一台指标上已经达到了我的要求了。相当于已经有了前面的1。
但在内容上的N个0要做到发展起来,还需要很大的努力,特别是在一体机上。


首先在操作系统上,希望有更多样的场景主题切换。


观影希望支持手势交互。


在目前商店只有5款游戏的情况下,串流PC游戏是一台很好的内容补充,但其使用的是开源的ALVR方案。不仅没有让游戏体验提升,反而让游戏体验大为下降,卡顿,延迟,按键错误,带来了一系列反向体验。希望YVR能加快自个的串流软件研发,或者寻求和VD作者合作,进行适配。
总而言之,在玩出梦想公司的推动下,YVR团队凭借氪金硬件,不断的堆料交出了令人满意的沉浸度体验,但其在游戏内容生态,功能方面,还需要加大努力。
希望YVR再接再厉,我相信下次再合作的时候不是说未来可期,下次一定。而是这次一定!会直接购买支持它的产品,并对其他人推广。
参考资料:
网鱼网咖老板的创业之路:https://m.5636.com/netbar/article/arc/26567
Oculus Insight定位系统大揭秘:未来还将用于AR眼镜
https://baijiahao.baidu.com/s?id=1642917521394733261&amp;wfr=spider&amp;for=pc
文章剩余50%

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