Microsoft má dlhoročnú tradíciu okoreniť pomerne nudné produktové oznámenia pútavými technologickými ukážkami a oznámenie pre Windows 10 nebolo výnimkou. Softvérový gigant využil túto príležitosť a vytvoril poriadny rozruch okolo HoloLens, futuristického headsetu, ktorý ponúka pohľad do budúcnosti rozšírenej reality (AR). Microsoft má však tiež tradíciu veľkolepých hardwarových prepadákov, ktoré vrcholili za Ballmerovho režimu. Pamätáte si telefón Kin? Ja tiež nie.

Zavedenie HoloLens pravdepodobne to nebude taký prepadák z mnohých dôvodov. Najskôr musí byť pred objektívom HoloLens ešte dlhá cesta, kým sa z neho stane komerčne životaschopné zariadenie - môže to byť asi pár štvrťrokov alebo pár rokov. Po druhé, koncepcia, ktorá za tým stojí, je solídna a stavia na niekoľkých sľubných nastupujúcich priemyselných trendoch, ako sú nositeľné technológie a headsety pre virtuálnu realitu (VR). HoloLens sa snaží byť trochu odlišný tým, že spája veľa funkcií do jedného zariadenia, ale v tejto recenzii Microsoft HoloLens sa pozrieme na to, čo už existuje a na čom pracuje.

Pretože sa jedná o technický blog určený pre VR profesionáli a ďalšími inžiniermi, nebudem tráviť veľa času odpovedaním na otázku „Čo je to HoloLens?“ a vysvetlenie rozdielu medzi AR a VR. Technológia rozšírenej reality má celý rad potenciálnych aplikácií v rôznych priemyselných odvetviach, ale obmedzené aplikácie v oblasti zábavy. Virtuálna realita je viac zameraná na zábavu, hoci má aj niektoré profesionálne aplikácie.

Obidve technológie majú stále veľa obmedzení a je potrebné prekonať množstvo technických výziev, aby sa získala masová atraktívnosť trhu. Toto je postupný proces, ktorý bude trvať skôr roky ako mesiace. Technológia potrebná na vytvorenie takýchto produktov bez rozbitia banky jednoducho nie je pripravená, ale pomaly sa tam dostáva.

Poďme sa pozrieť na to, čo je vonku a čo chýba.

Hardvérové ​​obmedzenia - Google Glass vs. Oculus Rift vs. Microsoft HoloLens

Spoločnosť Google Glass bola uvedená začiatkom roka 2012 a začala sa dodávať o rok neskôr za cenu 1 500 dolárov. Vysoká cena znamenala, že bola vyhradená pre veľmi malú časť - subjekty, ktoré zavčasu zaviedli technológiu PR a marketing spoločnosti Google a označili ich ako „prieskumníkov“. Zariadenie ponúkalo obmedzenú funkčnosť AR a obsahovalo malý hranolový projektor s rozlíšením 640x360 pixelov, ktorý poháňal zastaraný procesor.

Aj keď dokázala na chvíľu zaujať verejnosť, Google Glass sa dá len ťažko označiť za úspech. Vývojári aplikácií, ktorí chceli naskočiť do rozbehnutého vlaku, začali strácať záujem spolu s „prieskumníkmi“, ktorí sa zjavne dostali z módy v priebehu niekoľkých mesiacov. Najnovšie správy hovoria o novej verzii skla Google Glass s kremíkom Intel vo vnútri, takže na nekrológ bude možno príliš skoro. Tak či onak, Google Glass nemal veľký úspech bez ohľadu na to, ako sa na to pozeráte.

Oculus Rift je v súčasnosti azda najviac hovoreným systémom o VR, ale na rozdiel od Google Glass sa ešte musí spustiť. Oculus VR pracuje na zariadení roky a v procese prešla spoločnosť dvoma generáciami vývojových súprav. Spotrebná verzia sa má predstaviť niekedy v roku 2015 s revidovanou špecifikáciou. V marci 2014 kúpil Oculus VR Facebook za viac ako 2 miliardy dolárov v hotovosti a akcie Facebooku.

Samsung Gear VR ponúka odlišný prístup, pretože namiesto zabudovanej obrazovky využíva phablet Galaxy Note 4, ale spolieha sa na niektoré technológie vyvinuté spoločnosťou Oculus. Považujem modulárny koncept za zaujímavý, pretože podobný prístup by sa dal uplatniť pri rade mobilných zariadení od rôznych dodávateľov, ktoré by používateľom umožnili efektívne inovovať hardvér zakaždým, keď dostanú nový telefón. Qualcomm’s Vuforia Platforma sa môže pochváliť sľubnými funkciami pre mobilné zariadenia a potenciálne aplikácie AR / VR.

Takže, čo chýba? Jednoduchou odpoveďou môže byť výkon procesora, ale je to o niečo komplikovanejšie.

Problém oboch konceptov spočíva v tom, že stále predbiehajú dobu a technológia musí stále doháňať náskok. Microsoft HoloLens bude určite trpieť rovnakými problémami s prerezávaním zubov, koncept Microsoftu je však trochu odlišný, a preto ponúka šancu prekonať aspoň niektoré z týchto problémov.

Google Glass bol navrhnutý ako ľahké nositeľné zariadenie, čo vyústilo do množstva kompromisov. Zariadenie malo jeden displej na hrubom hranole pred pravým okom používateľa. Rozlíšenie bolo vzhľadom na zorné pole (FOV) veľmi obmedzené. Napríklad displeje inteligentných hodiniek majú tendenciu mať podobné vertikálne rozlíšenia pre zariadenie, ktoré zaberá iba pár stupňov zorného poľa používateľa. Google Glass bol založený na zastaranom systéme System on Chip (SoC) a mal obmedzenú výdrž batérie.

Navrhovanie mobilných zariadení nie je ľahké a vždy zahŕňa niekoľko kompromisov. Displeje s vyšším rozlíšením vyžadujú viac výkonu GPU, čo si vyžaduje použitie väčších SoC s výkonnejšími GPU pracujúcimi s vyššou záťažou, čo si potom vyžaduje väčšiu batériu atď. Je to jemné vyváženie a náhlavná súprava AR je jednoducho príliš malá na to, aby pojala veľkú batériu, aká sa používa v tabletoch s vysokým rozlíšením.

Na prvý pohľad sa nezdá, že by Oculus Rift trpel podobnými nedostatkami na prednej strane hardvéru, pretože kvôli životnosti batérie a prenosnosti nemá kompromisy. Nespolieha sa na integrovaný SoC a znie 1080p displej žiaduce; ale v skutočnosti to na fotorealizmus nestačí. Zariadenie má veľmi veľké zorné pole a hustota pixelov je stále nedostatočná.

Na prekonanie tohto problému by zariadenia VR museli niekedy v budúcnosti používať displeje s rozlíšením 4K / UHD alebo dokonca 8K. Táto technológia je takmer tam, ale nie je lacná a nie je prenosná.

Ak chcete prevádzkovať najnovšie hry AAA na 4K displeji s čo najvyšším nastavením detailov, potrebujete dve špičkové samostatné grafické karty. Napríklad karty Nvidia a AMD založené na vlajkových lodiach GPU Maxwell a Hawaii. Aby ste zabránili roztrhnutiu rámu (pomocou technológií podobných technológii Nvidia G-Sync alebo AMD FreeSync), potrebujete trochu viac energie a na správne 3D pre obe oči potrebujete ešte viac energie GPU.

Záverom je: na napájanie zariadenia s rozlíšením 4K VR pomocou aktuálne dostupnej technológie by ste potrebovali najmenej dva GPU s celkovým počtom tranzistorov 12 - 14 miliárd v 28 nm, ktoré by spotrebovali výkon 350 W až 500 W, bez započítania CPU a zvyšku systému . Toto je konzervatívny odhad založený na momentálne dostupných grafických procesoroch a procesoroch - a to ešte nebudeme diskutovať o myšlienke napájania dvoch obrazoviek 4K, jednej na oko.

Najnovšie mobilné SoC od spoločnosti Nvidia, 64-bitová Tegra K1 používaná v Google Nexus 9, obsahuje 192 CUDA jadier založených na architektúre Kepler, nie efektívnejší Maxwell. Súčasná vlajková loď samostatných grafických kariet spoločnosti obsahuje 2 048 jadier Maxwell CUDA s vyššími hodinami ako jadrá Kepler v mobilných procesoroch Tegra.

Prenosné zariadenia VR s fotorealistickou grafikou sú zjavne nedostupné pre nadchádzajúce roky a dokonca aj drôtové zariadenia ako Oculus Rift majú pred sebou ešte dlhú cestu. Ďalším problémom sú celkové náklady na platformu. Herné počítače schopné odčerpať hrateľné snímkové frekvencie pri rozlíšení 1080p sú pomerne lacné, pretože bežné GPU sú dostatočne rýchle na to, aby zvládli svoju prácu. Ale v rozlíšení 2160p potrebujete štvornásobok výkonu GPU, ktorý je podporený väčšou pamäťou a rýchlejším procesorom.

Existuje ešte jeden spôsob riešenia tohto problému, a tým sa budem zaoberať neskôr.

Čo teda spoločnosť Microsoft napravila?

Pamätaj Oculus Rift na Facebooku dohoda, ktorú som už spomínal? Len pár dní po oznámení sa ukázalo, že Microsoft kúpil od spoločnosti Microsoft aktíva duševného vlastníctva súvisiace s rozšírenou realitou a prenosnými počítačmi. Osterhout Design Group (ODG). Niektoré z patentov zakrývali „priehľadné okuliare na pozorovanie blízkych očí“ čiastočne vysielajúcim optickým prvkom.

Inými slovami, Microsoft kúpil IP potrebné na vytvorenie HoloLens; a dohoda sa údajne týkala desiatok patentov ODG vrátane niekoľkých desiatok ďalších prebiehajúcich patentových prihlášok. Medzitým sa hovorí, že Oculus VR má iba jeden patent, ktorý neurčito popisuje „náhlavnú súpravu pre virtuálnu realitu“.

Zdá sa, že sa Microsoft snaží získať to najlepšie z oboch svetov - široké zorné pole, ktoré sa zvyčajne spája so zariadeniami VR, a priehľadný povrch displeja vhodný pre aplikácie AR. Tento prístup by mal umožniť spoločnosti HoloLens využívať oveľa menší výpočtový výkon ako zariadenia VR a súčasne ponúkať viac funkcií vďaka širokému zornému poli. Namiesto toho, aby sa HoloLens pokúsil vykresliť fotorealistický obsah, mohol kvôli obmedzenej nepriehľadnosti zobrazeného obsahu uniknúť s mierne nižším rozlíšením a kvalitou obrazu. Nie je potrebné vytvárať ilúziu reality, takže je zapojených oveľa menej hardvérových réžií. Mnoho hotových technológií by mohlo HoloLens umožniť znížiť alebo vylúčiť aliasing a generovať dobre vyzerajúce kompozity, pretože pozadie už existuje.

Táto skutočnosť obmedzuje príťažlivosť spoločnosti HoloLens v oblasti zábavy na rozdiel od skutočných náhlavných súprav VR; ale otvára množstvo možností v iných priemyselných odvetviach, od strojárstva a zdravotníctva po architektúru a obranu. HoloLens by sa mohol použiť na pomoc zdravotníckym pracovníkom, inžinierom, operátorom priemyselných strojov, vojakom a orgánom činným v trestnom konaní.

HoloLens má však stále aplikácie v spotrebiteľskom priestore. Phil Spencer z Microsoftu uviedol, že HoloLens musí byť úspešným samostatným produktom a dodáva, že spoločnosť už hľadá spôsoby, ako ho používať v zhode s počítačmi a konzolami Xbox One. Toto zariadenie by mohlo slúžiť ako heads up displej (HUD) pre hráčov alebo dokonca pre fanúšikov fitness v telocvičniach.

Hardvérový hlavolam HoloLens

Spoločnosť Microsoft nezverejnila presné hardvérové ​​špecifikácie, takže stále celkom nevieme, čo môžeme čakať. O rozlíšení displeja, GPU GFLOP, pripojiteľnosti či výdrži batérie sa nehovorí. To ponecháva veľa priestoru na špekulácie, ktoré technický tlač rád vyplní palcami stĺpcov a clickbaitom, zatiaľ však nič nie je oficiálne.

Ako som povedal, HoloLens by nemal vyžadovať takmer toľko výkonu GPU ako Oculus Rift a podobné produkty VR. To však neznamená, že Microsoftu môže uniknúť lacný SoC, aký sa bežne používa v mobilných produktoch. Microsoft v súčasnosti používa celý rad čipov od rôznych dodávateľov - Qualcomm Snapdragon SoC s integrovaným 4G / LTE pre mobilné telefóny, čipy Intel pre tablety Surface Pro (spolu s Nvidia SoC na zaniknutých produktoch Surface RT), spolu s vlastnými AMD APU v Xbox One .

Z hľadiska napájania by najjasnejšou voľbou bol Snapdragon SoC, podobný tým, ktoré sa používajú v telefónoch Lumia. To neznamená, že by HoloLens bol rovnako poddimenzovaný ako Google Glass. HoloLens je oveľa väčšie zariadenie s priestorom pre väčšiu batériu; a najnovšie SoC Snapdragon sú oveľa výkonnejšie ako čipset používaný v aplikácii Google Glass (ktorý je výrazne pomalší ako čipy používané v inteligentných hodinkách). Skoré referenčné hodnoty naznačujú, že grafický procesor Adreno 430 používaný v nadchádzajúcich vlajkových počítačoch SoC od spoločnosti Qualcomm, ako je Snapdragon 810, je výkonnou jednotkou schopnou spracovať rozlíšenie 4K a vykresliť pomerne zložitý 3D obsah v rozlíšení 1080p.

Nejde len o čistý výkon vykresľovania. GPU ponúkajú veľa výpočtového potenciálu a dajú sa využiť oveľa viac ako na hranie hier. Google použil Tegra K1 na Projekt Tango , ktorá sa tiež zaoberá množstvom technológií, ktoré by mohli byť pre zariadenia AR alebo VR veľmi užitočné - automatizácia, autá bez vodičov atď. Už som spomínal Vuforiu a v GPU priemysle sú aj ďalší hráči, ale Nvidia má výhodu v použití jadier CUDA - je to už roky líder na trhu profesionálnej grafiky a výpočtových trhov GPGPU.

Nemali by sme sa však sústrediť na myslenie „čo je tam vonku“. Chvíľu potrvá, kým sa HoloLens začne predávať, a nasledujúce generácie budú určite vybavené ešte výkonnejším hardvérom. Nové 14nm atómy spoločnosti Intel čoskoro dorazia, zatiaľ čo 14nm a 16nm SoC založené na ARM by sa mali objaviť o pár štvrtín neskôr. Nové neplanárne uzly umožnia ešte vyšší výkon na watt, čo drasticky zlepší celkový výkon bez toho, aby sa znížila životnosť batérie.

Streamovanie ako alternatíva

Existuje aj alternatíva, ktorú som už spomínal - cloudové výpočty a streamovanie by sa mohli použiť na zobrazenie zložitého 3D obsahu náročného na zdroje. Najnovšie SoC sú vybavené bezdrôtovým pripojením 802.11ac a rýchlymi modemami LTE, čo postačuje na streamovanie vo vysokom rozlíšení. Nevýhodou tohto prístupu, najmä LTE, je zaostávanie.

Ak sa ďalší obsah vykresľuje lokálne, na pracovnej stanici pre PC alebo dokonca na konzole Xbox One, oneskorenie by malo byť obmedzené, ale vzdialené cloudové vykreslenie by sa mohlo javiť ako problematické. Napríklad Nvidia sa snaží tento problém vyriešiť nastavením GRID servery na strategických miestach v snahe pokryť najväčšie trhy streamovaním hier s nízkym oneskorením. Iba niekoľko milisekúnd dodatočného oneskorenia by mohlo narušiť používateľský zážitok z aplikácie AR.

Mobilný SoC by mal stačiť na väčšinu každodenných úloh, ako je Skype a niektoré obmedzené aplikácie v rozšírenej realite. Ak však chce architekt vstúpiť na stavenisko a zistiť, ako bude hotová budova vyzerať pomocou rozšírenej reality, bude musieť byť HoloLens podporený ďalším hardvérom; vykreslenie zložitých scén so státisícmi alebo miliónmi polygónov, pokročilými svetelnými efektmi atď.

Výhodou je, že HoloLens môže ponúkať veľa funkcií hneď po vybalení z krabice, s relatívne výkonným integrovaným GPU schopným zvládnuť množstvo každodenných úloh, ako je streamovanie videa vo vysokom rozlíšení, prehliadanie webu a dokonca aj príležitostné hranie. Na druhej strane by profesionáli mohli na prenos zložitejšieho obsahu vykresľovaného na diaľku používať 802.11ac alebo LTE.

Spoločnosť Microsoft by mohla prakticky využívať rovnakú hardvérovú platformu pre domácich používateľov a profesionálov, pričom títo používajúci miestne alebo cloudové streamovanie pre pokročilejšie úlohy náročné na zdroje.

Existuje prípad použitia a trh pre HoloLens?

Spoločnosť Microsoft predviedla HoloLens v mnohých rôznych scenároch. Aj keď boli ukážky celkom zaujímavé, nevyjasňovali presne realistický a komerčne životaschopný prípad použitia nového zariadenia.

Na HoloLens sa mi páči skutočnosť, že je na pol ceste medzi skutočnými nositeľnými zariadeniami, ako je Google Glass, a káblovými riešeniami VR, ako je Oculus Rift. HoloLens nemusí byť dostatočne ľahký a prenosný na nosenie na ulici, ale zároveň nemusí byť pripútaný k počítaču alebo externému zdroju napájania - to najlepšie z oboch svetov. Páči sa mi tiež to, že sa spoločnosť Microsoft rozhodla skôr viesť ako nasledovať. HoloLens sa líši od existujúcich konceptov a produktov; je inovatívny, futuristický a originálny - závan čerstvého vzduchu z Redmondu.

Tento prístup však tiež nastoľuje niekoľko dôležitých otázok týkajúcich sa prípadu použitia pre HoloLens a veľkosti trhu. Nemôže nahradiť displej ako riešenia VR, ale vzhľadom na jeho veľkosť a vzhľad ho nemožno použiť v každodenných situáciách. Aj keď možno uvidíte niektorých dochádzajúcich a športovcov, ktorí používajú inteligentné okuliare, pravdepodobne neuvidíte lyžiarov alebo bežcov, ktorí majú na sebe náhlavnú súpravu HoloLens.

Čo môžu bežní používatelia urobiť s HoloLens? Aký druh softvérových platforiem a operačných systémov bude podporovaný? A čo profesionálne aplikácie? Ako je to s funkciami pre rôzne platformy HoloLens, hardvérovými špecifikáciami, maloobchodnou cenou a kusovníkom (BOM)?

Je ešte potrebné zodpovedať veľa otázok a pravdepodobne chvíľu potrvá, kým Microsoft zverejní všetky informácie.

Spoločnosť Microsoft bude musieť zacieliť na bežné a profesionálne trhy súčasne s rovnakým hardvérom. V závislosti od ceny a kusovníka by spoločnosť Microsoft mohla využiť svoju používateľskú základňu pre Xbox a tiež segment herného trhu s PC na to, aby priniesla produkty HoloLens bežným používateľom. Marketing takéhoto produktu nebude jednoduchý, ak bude cena príliš vysoká, ale užívateľská základňa je tu - a je ochotná minúť veľa peňazí na nové pomôcky. Prístup hlavného trhu by tiež pomohol získať viac vývojových pracovníkov, čím by sa rozšíril ekosystém a vytvorili sa nové prípady použitia.

Ak však budú mať produkty HoloLens ceny pre hlavný trh, ako bude spoločnosť Microsoft postupovať po profesionálnom trhu a zarobiť pri tom nejaké peniaze?

Pred rokmi som sa živil offline 3D grafikou a v HoloLens vidím veľký potenciál. Existuje veľa používateľov 3D / CAD a veľa z nich by súhlasilo. Znamená to, že každý dizajnér bude môcť vyzdvihnúť zariadenie HoloLens s cenou pre hlavný trh a používať ho na prácu? Možno, ale asi nie.

V tomto priestore existujú aj iné spôsoby marketingu produktov. Priestoru GPU sa venujem roky a za ten čas som sa dozvedel niečo o tom, ako toto odvetvie funguje. Aj keď špičkové grafické karty pre hráčov dostávajú všetky titulky, skutočnými kravami pre Nvidia a AMD sú profesionálne grafické a výpočtové riešenia. V tomto duopole sú neopísanými hrdinami. Kusovník pre spotrebiteľskú kartu a profesionálnu kartu založenú na rovnakom GPU je zhruba rovnaký, ale profesionálne karty stoja oveľa viac, rádovo viac. Poskytujú obrovské marže a vytvárajú veľké výnosy a zisk aj napriek nízkym celkovým objemom - ďalšie informácie nájdete v ľubovoľnom štvrťročnom výkaze príjmov spoločnosti Nvidia.

Microsoft by sa mohol uchýliť k podobnému prístupu. Spoločnosť HoloLens mohla na oboch trhoch používať rovnaký hardvér, obmedziť funkčnosť spotrebiteľských modelov a rozšíriť ho o profesionálne produkty prostredníctvom rôznych úrovní licencií.

Samozrejme, v tomto okamihu sú to iba špekulácie - ale takto funguje tento trh. Microsoft nemusí znovu objavovať koleso.