還你自由的VR體驗！VirtualLink標準初探
原標題：還你自由的VR體驗！VirtualLink標準初探
VR技術在經過了之前的火爆之後，近期逐漸進入了平靜期。雖然VR行業本身的發展方向沒有問題，但是目前的技術條件和硬體條件限制過多，無法賦予VR設備良好的使用體驗才是VR逐漸沉寂的關鍵。在這種情況下，一些業內大佬聯合起來，希望通過新的標準來改善VR的使用體驗，這種改善，首先就從VR的線纜鏈接開始。
VR技術和相關產品在2015年開始嶄露頭角，隨著HTC VIVE和Oculus Rift等VR產品的發布，VR開始火爆並逐漸走近普通玩家。從2015年到2016年，VR產品以其獨特的體驗和開拓全新市場的可能，成為了各大企業乃至各個國家追逐的熱點。
不過，這股VR風潮在2017年後逐漸冷卻，其中一個重要原因就是VR產品非常難以使用，且不用說HTC和Oculus兩家VR頭盔的顯示質量，就是佩戴時的重量、感受，以及體驗VR產品需要的那一整套線纜拉扯，就顯得頗為讓人難受。
從實際產品來看，目前和PC顯卡連接的VR頭盔需要連接至少三組線纜：電源線、USB控制線和HDMI數據線，對於固定的設備來說，這樣的線纜連接到沒什麼，但是對需要時刻移動的設備來說，尤其是頭戴設備，不但存在重量問題，還有牽拉壓力等存在，非常不方便。
VirtualLink聯盟現身
讓VR連接有據可依
線纜雖小，影響卻大，較重的粗長線纜和大量的介面，不但使得產品體積縮小困難，也大大限制了VR設備的適用範圍。為了能夠顯著提高VR設備在線纜方面的兼容性和舒適度，推動VR產品在形態和實用性上進一步優化，近期，VR產業舉足輕重的幾家巨頭級廠商包括英偉達、AMD、Oculus、Valve和微軟決定成立一個名為VirtualLink的聯盟，用於制定有關VR產品在頭戴設備連接方面的兼容性、介面等問題。
▲Oculus Rift這樣的產品出現，讓人們感受到了初代VR的魅力。
說到這個「近期」就有意思了，有多近期呢？VirtualLink標準尚未正式發布，甚至連官網都沒有準備好，官網頁面一些簡單的介紹。不過，官網內容還是給出了一些信息，說明了VirtualLink的優勢。
●連接簡單。VirtualLink採用了USB Type-C介面和單個線纜替代了過去的多個介面、多個線纜，無論是連接還是設計都更為簡單。
●面向未來：VirtualLink的設計是面向未來的，包括功耗、顯示和數據帶寬等，都充分考慮了未來設備的需求。其中VirtualLink可以支持最高27W的功率輸出和最高4個HBR3 DP通道等，為VR設備的未來拓展留下了充足的空間。
●面向更多設備：VirtualLink目前的方案是為支持PC設計，考慮到USB Type-C口的優勢，未來可能會有更多的設備通過VirtualLink連接VR頭戴顯示器，更為簡單方便。
●標準更開放：VirtualLink組織目前有英偉達、Oculus、Vavle、微軟和AMD等廠商，未來還可能加入更多嘗試，並且標準是完全開放的，各個VR顯示設備生產廠商、OEM廠商、軟硬體開發商和消費者都可以自由使用VirtualLink的內容。
VirtualLink目前尚處於制定階段，有關VirtualLink的優勢，本刊將會持續跟蹤。那麼，VirtualLink是如何做到只是用USB Type-C介面和線纜就徹底替換之前的HDMI+電源+USB三個介面呢？
▲無論是Rift還是Vive，數據線的連接都非常麻煩，並且很重。
初探VirtualLink
USB Type-C立功
要說清楚VirtualLink在技術選擇上的秘密，還得從產品說起。VR產品早期採用三根線纜的原因是有據可以的，其中VR頭戴顯示器需要供電，HDMI或DP介面本身微弱的供電能力無法滿足需求，另外，頭戴顯示器定位和操作信息等數據需要傳輸，電源和HDMI介面並不能夠傳遞這些數據，或者說可以傳遞這些數據但是沒有統一的標準，因此最終還是使用USB來完成這方面的工作，這就使得目前的VR頭戴設備不得不選擇三線纜的設計方案。
▲VirtualLink的LOGO，就是環繞VR的線纜，簡單明了。
▲VirtualLink聯盟的主頁，只有一頁簡單的說明，尚未徹底建設完成。
如果要更改設計，採用更簡單的方案，就需要選擇替代的介面。在這裡，USB Type-C幾乎成為了唯一的選擇。因為沒有別的介面標準像USB Type-C那樣，不但自身被行業廣泛替代使用，兼容性良好，還能夠和DP介面數據互通，實現數據傳遞，另外，USB Type-C的能夠承載多個數據通道和一定的功耗，這一點也至關重要。
官方VirtualLink的標準需要6個高速數據通道，其中4個用於DisplayPort HBR3傳輸視頻，2個通道分配給USB 3.1 Gen 2，用於傳輸各種數據，另外還能夠提供15W的功耗，這可以用於驅動VR設備。這裡需要說明的是，這種配置方案僅僅面向DisplayPort HBR3配置。
▲VirtualLink的官方宣傳圖，各種線纜構成的VR世界。
所謂DisplayPort HBR3，是指DisplayPort High Bit Rate 3，也就是人們常說的DisplayPort 1.4版本，DisplayPort HBR3相比之前的DisplayPort HBR2等規範，加入了顯示壓縮串流（Display Stream Compression，簡稱DSC，壓縮比高達3:1）技術，並加入了前向錯誤更正、高動態數據封包等功能。
加入了DisplayPort HBR3後，數據傳輸的最大帶寬可達32.4Gbps，數據傳輸能夠接受4K（4096x2160）@120Hz或者8K（7680X4320）@60Hz的超高解析度。這樣的設計顯然是為未來的高清晰VR準備的，目前的VR顯示器解析度還達不到這麼高。
當然，用戶也可以不使用DisplayPort HBR3功能轉而啟用USB Type-C的兼容模式，這個時候USB -C提供的高速通道只有4個，配置方式就變成了要麼4通道被傳統DP介面獨佔，代價是不使用所有的USB 3.1功能；要麼DP佔據2個通道，同時保留USB 3.1功能。在這兩種配置下，USB Type-C介面的最大功耗都可以提升至100W。
▲VirtualLink採用了USB Type-C介面作為物理介面。
除了介面方案外，USB組織去年在發布新版本USB Type-C 1.3的時候，也通過一些更改使得VirtualLink在音頻傳輸上更為方便。去年發布的USB Type-C 1.3標準中，USB組織對備用模式做了一些細小的改變，可能不太有人注意，實際上這是為今年的VirtualLink埋下伏筆。
▲USB Type-C引腳定義
簡而言之，新的規範改善之處在於，對於直連設備，也就是那些直接連接至USB Type-C埠而不通過集線器或者其他擴展器、中繼器的設備而言，允許這些設備重新配置4個USB2.0的引腳，用於（A6/A7/B6/B7）設備握手。這意味著在VirtualLink中，VR耳機可以使用者額外的USB引腳，通過重新定義來傳輸信息，包括視頻數據、供電等內容。因為對VirtualLink來說，USB 2.0的引腳的確沒有太大意義，其速度過慢，如果重新定義用於傳輸音頻那麼再好不過了。
▲VirtualLink的引腳配置方案
除了用做VR耳機傳輸外，這四個USB 2.0引腳實際上已經變成一組高速差分通道，讓兼容模式下的USB Type-C提供6個高速通道。通常這4個引腳在USB Type-C電纜中使用簡單的非屏蔽雙絞線，這足夠傳輸USB 2.0數據，但是高速通道要求屏蔽差分對，這並非基本電纜規範的一部分，但是就直連設備而言，往往會帶有自己的電纜和定義，供應商能夠改用更高速、更高質量的電纜和連接方式來傳輸高速數據。
從定義角度來看，VirtualLink實現了一個非常有前瞻性的標準。僅僅其中的4路DP HBR3視頻數據就相當於納入了一個DP 1.4介面，正如前文所說，它可以為4K@120Hz在8bpc的色彩下提供足夠的視頻貸款支持，這個帶寬是使用HDMI 1.3的Vive和Rift的2倍還多。
▲DisplayPort HBR3通過高壓縮得到了大帶寬
當然，這裡的另一個需要深入探討的問題是指在經過了多年發展後，視頻可能會轉向DisplayPort，出現這樣的變化的原因除了DP介面本身是免費開放標準外，另外一個重要的原因是DP介面的傳輸方式是基於數據包的傳輸，這和經典的HDMI基於像素的TMDS傳輸方式完全不同，在降低延遲的方面，DP介面具有更好的、更顯著的優勢。
▲DisplayPort和USB Type-C相互兼容
另外一個非常重要的問題是數據線的長度。目前的VirtualLink規範中，要求使用完整的USB 3.1規範，這要求數據傳輸速率達到10Gbps，但是過長的線纜將導致信號衰減，目前USB 3.1 Gen 2的數據線通常只能在1米的範圍內保持高速傳輸，這意味著VR設備的連接線將非常短，達不到使用要求，目前還不是很清楚VirtualLink是如何解決這個問題的。
▲USB Type-C本身就可以傳輸視頻信息
在功率方面，目前的VirtualLink支持15W功耗，但是可選27W。從功耗角度來看，諸如Rift和Vive這樣已經上市的產品功耗要求還不算很高，但是考慮到未來會加入更大功率的耳機或者更精細的顯示屏幕等，支持更高的功耗是有意義的。有關電壓方面，目前VirtualLink沒有給出電壓數值，但是從USB規範來看，15W功耗對應的是5V、3A，27W功耗對應9V、3A，同樣要求數據線能夠應對較大電流的傳輸。
介面
VirtualLink USB Type-C到底布置哪裡？
說完了有關數據傳輸和線纜的相關問題，再來看看未來VirtualLink介面設計的問題。目前一個核心的內容就是：VirtualLink的介面到底將布置在哪裡?
之前的三個介面分別是電源、HDMI和USB，因此會分別和電源、顯卡、主板連接。對VirtualLink而言，和主板連接則意味著顯示信息要從顯卡的PCI-E傳輸至主板再輸出，顯然在延遲和帶寬上都不是很好的選擇。那麼將VirtualLink的介面布置在顯卡上則是合乎邏輯的選擇了，尤其是目前USB Type-C大有取代DP介面的趨勢。只不過目前主流顯卡上極少出現USB Type-C介面，一些廠商曾經試圖推出過這樣的產品，但最終也幾乎沒有上市。
▲之前廠商推出的GTX 1080Ti顯卡，帶有USB Type-C介面。
如果要在顯卡上布置USB Type-C介面，那麼主要是AMD和英偉達要提供相應的支持，這兩家廠商和其合作夥伴需要在顯卡上提供USB 3.1控制器和介面，已提供必要的數據連接。從理論上來說，這樣做的難度並不大。
無獨有偶，我們在最新的暴露出來的英偉達的新一代的公版顯卡的PCB上就找到了USB Type-C介面的身影，很可能廠商正在為這個新的變化做準備或者已經準備好了。可想而知，一旦USB Type-C介面準備完畢，我們將看到繼VGA轉向DVI、在轉向HDMI和DP之後，顯卡介面發展史上最大的變革。尤其是在VR設備普及後，顯卡需要VirtualLink介面以實現音頻、視頻的統一傳輸。
▲之前曝光的英偉達新一代顯卡PCB，正面左下方介面部分赫然顯現USB Type-C介面。
除了台式機外，移動設備也是VR的目標市場。對筆記本電腦而言，USB Type-C埠並不是難題，已經是非常常見的介面了，不過主要問題還是筆記本上的USB Type-C埠是從主板還是顯卡引出，可能廠商需要額外加入新的支持VirtualLink的USB Type-C介面。不過受制於VR比較狹小的市場，VirtualLink聯盟是否能夠說服筆記本電腦廠商在設計中加入支持VirtualLink規範的USB Type-C介面將成為關鍵，或者我們將只有在一些高端遊戲筆記本電腦上才能看到這樣的產品。
總的來看，VirtualLink是一個非常受歡迎的規範，它的出現重新定義了VR鏈接的方法，雖然目前VR並沒有像之前期待的那樣大受歡迎，但實際上各種VR技術和產品正在穩健的增長，更新一代的頭戴VR設備也會在這些新技術的引領下完成對老產品各種缺陷的修復，尤其是線纜連接方面VirtualLink的出現會徹底改革數據連接和佩戴體驗，這肯定會得到用戶的關注和青睞，畢竟誰不想使用更為輕巧自由的VR產品呢？。
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