酷炫的Cloud VR,架构是什么样的?

云计算随着发展由2C逐渐转入2B,与产业结合也愈加紧密。受疫情影响,更多企业不再将上云视为可有可无的选项,而是思考如何更好上云、现有系统如何利用云更好地优化业务、企业自有数据如何建立模型,以充分利用IT大发展的红利。且政府近期接连发文支撑5G、云数据中心在内的新基建,也助推了云计算与产业融合落地。

其中,云计算与VR结合发展出来的Cloud VR技术一经提出就展现出了极大的商业前景和想象空间。

“Cloud VR是将云计算的理念引用到VR业务中,借助高速稳定的承载网络,使得云端的显示以及输出和声音的输出等经过编码压缩后传输到用户的终端处,实现VR业务的内容上云、渲染上云。”

对比于现在行动不便的VR,Cloud VR不仅无绳化轻便方便,使得更多类型终端的接入,还能提升用户体验、降低VR消费成本、保护VR内容的版权以及加速VR的各类商业场景的普及。

在VR市场中,国外的高端市场有HTC、索尼和Oculus,国内的头部厂商主要包括华为、小米、爱奇艺。尤其是华为,从芯片到VRGlass,从GPU云渲染到CDN分发,具备全栈的XR能力,但其生态建设也是刚刚起步,内容丰富与品质方面需要进一步加强。

如下图所示,Cloud VR的架构分别为内容层、平台层、网络层、终端层。

位于顶端的内容层主要负责向平台提供VR内容,包含内容提供方和内容聚合方,VR的主要内容包括Cloud VR的视频业务及Cloud VR的强交互业务。

而位于之下的是平台层,平台层对Cloud VR视频业务和强交互业务提供云渲染、流化、转码、存储、编码等功能。

而与内容层和平台层密切相关的Cloud VR视频业务平台和Cloud VR强交互业务在整个过程中又担任了什么样的角色呢?Cloud VR视频业务平台负责VR视频的导入、转码、存储和播控分发处理,包含VR点播系统、VR直播系统、MDN&CDN等。而Cloud VR视频业务平台需要支持全景视频数据传输,需要布局FOV传输的能力。Cloud VR强交互业务平台,则负责对强交互业务进行渲染,包含实例运行、逻辑计算、实时渲染等功能,为每个用户在云端生成一个应用实例,对其VR画面进行实时渲染、编码和推流等。

在平台层之后的是负责为Cloud VR业务提供大带宽,低时延的稳定传输的网络层。网络层包含的是骨干网、城域网、接入网及家庭网络四部分。

与平台层相连的便是终端层,顾名思义,与各类终端相连实现VR内容呈现,家庭网络接入以及用户健全等动能,通过WiFi/5G接入网络层。

在Cloud VR架构当中,关系最为密切的就是Cloud VR视频业务和Cloud VR强交互业务,对其最大的约束是时延(MTP)。而时延的偏差会导致用户的体验感极差,出现晕动症等现象,而从现有的VR状态中看,MTP的值控制在20ms以内,可以得到理想的体验。但是在Cloud VR视频业务中对时延的要求远没有在Cloud VR强交互业务高。

相对于Cloud VR视频业务,CloudVR强交互的可实施难度系数更高,但是适用的场景和范围却更广泛。Cloud VR强交互业务方案包含的三大部分,分别为Cloud VR强交互业务平台、网络、Cloud VR终端。

Cloud VR强交互平台由VR中心管理系统和及VR云渲染系统组成,主要负责Cloud VR强交互业务的管理,存储和云渲染。在网络层面会为了能够低成本快速部署Cloud VR业务,根据所需的带宽以及MTP进行相应的局部调整。由于Cloud VR终端要求采用WiFi的家庭网实现,所以会在提高和调整的方向上对WI-Fi进行优化。而在Cloud VR中依旧会以VR一体机为主,主要负责控制信令采集、视频解码、屏幕呈现、接入网络等。下图是关于强交互业务的实施方案:

前文中提到的云渲染技术,在实现的同时还要考虑MTP≤20ms这一保证体验的前提下,产生了端云异步渲染技术,使得MTP时间不再依赖于网络和云渲染,可以由终端来保证MTP≤20ms。但是一个完整的CloudVR处理包括云渲染及流化以及终端刷新显示两个过程。

虽然云渲染及流化的时延不会影响MTP,但是时延的长短依旧会影响到用户的体验,为了避免黑边和画面质量问题,依旧需要对对云渲染及流化实验进行相应的约束。

首先了解一下,关于Cloud VR处理的这两个过程的具体过程有哪些。关于云渲染及流化,大概是Cloud VR终端进行动作捕捉并将捕捉到的信息经过网络通过上行传输到云端,并在云端进行相应的逻辑运算、实时渲染及编码压缩后,再次通过网络进行下行传输至终端进解码。

另外一部分便是在终端处实现刷新呈现。在端云异步渲染方案下的MTP主要包括动作捕捉、二次渲染&动作扭曲以及最后的刷新呈现。操作响应下的时延则是由云渲染及流化时延,加上终端的二次渲染、异步扭曲和刷新呈现构成。但是在端部依云渲染下,对于MTP、云渲染及流化、操作响应时延都有保证用户体验程度的相应要求。MTP≤20ms,云渲染及流化的时延要求在30ms~70ms,操作响应时延要求≤100ms。

来源:腾讯网

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