Valve、HTC:Vive 是這樣煉成的

Sanji Feng
Sanji Feng
2016年03月22日, 上午 10:00
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在 Vive 誕生很久以前,其實身為軟體開發商的 Valve 和手機大廠之一的 HTC,就早已各自踏上了 VR 的求索之路。

2012 年的時候,Oculus Rift 橫空出世,讓沉寂許久的虛擬現實技術,重又回到了人們的視野。是年五月,id Software 聯合創始人 John Carmack 展示了一台可以運行《Doom 3》的改版 Oculus Rift。一個月之後,他又將這款裝置帶去了更大的 E3 舞台。接著到了八月,Palmer Luckey 正式在 Kickstarter 上啟動了眾籌計畫,然後就是網站募資紀錄被破,Rift 一下從頗具潛力的原型機,變成了幾乎已經要觸手可及的現實。而在這一切發生的時候,Valve 實際上已經在暗暗發力了。

Valve,在與 HTC 相逢以前...

回過頭看,Valve 在 VR 原型機上所做的努力其實都是有跡可循的。2012 年時,他們開發了一套由相機和 AprilTag 組成的簡易頭戴顯示系統(HMD)。所謂的 AprilTag,其實可以理解為尺寸更大但更簡化的 QR 碼。它們能用於擴增實境(AR)、相機校準或機器人開發,像是之前 Boston Dynamic 放出的 Atlas 短片,裡面就能看到不少這類技術的運用。而在當時,開發團隊其實也沒有刻意去保密,那邊廂 Oculus Rift 儘管搶佔了各種頭條,但 Valve 的 VR 試作品,其實也有登上過《紐約時報》的版面。

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Valve 早期的 VR 原型機(圖片來源:紐約時報

在解決了追蹤的問題以後,Valve 面前還有一個障礙,那就是 HMD 顯示的圖像依舊比較模糊。在之後的開發過程中,團隊意識到低視覺暫留(low-persistence)的顯示器,對遊戲效果會起到至關重要的作用。而 Valve 當時要實現的,是讓面板在亮起 1 毫秒後再熄滅 9 毫秒,他們希望以此來防止殘影的產生。為了證實自己的想法,其先做出了一款能讓佩戴者看到另一個三維空間的「望遠鏡」,然後再基於現成的 AMOLED 面板,設計出了高幀率、低暫留的顯示板。

最終的成品,用遊戲設計師 Chet Faliszek 的原話來說,就是個「又大又醜的頭戴裝置」。而隨著測試的進行,他也坦言「自己不確定希望達成的效果是否真的能做到」。Valve 想要的,是那種能讓你在「整個房間」裡自由活動的 VR。「它作為商品的屬性以及自身的品質,都讓我們很是擔心。畢竟沒人會願意把自己家裡的牆面弄成那個樣子(貼上 AprilTag),而我們一時也找不到合適的輸入方案。」此時此刻,開發團隊在困境前一籌莫展,但所幸的是,很快他們就不用再獨自面對了。

邂逅 Valve 前的 HTC

在 2013 年初時,HTC 打算不再只做一家手機公司。「我們很清楚當時的 VR 跟早期的智慧型手機非常相似。」VR 副總裁 Daniel O'Brien 說,「這是一種新的媒介,它正在起勢,我們深知這一點,所以一定要衝在前面。」言下之意,就是 HTC 也要開始做原型機了。

負責這個計畫的,是以 One 系列手機而為人所熟知的設計師 Claude Zellweger(現任 HTC 設計總監)。「我被周永明(前任 CEO)委任,去開拓智慧型手機以外的其它科技產品,之後便組建起了這支先進理念團隊。」Zellweger 如此介紹道。之前的 Re CameraRe Grip 都是他們的作品,但毫無疑問,Vive 是其至今為止面臨的最大挑戰。

實際上,HTC 原本是想把裝置命名為 Re Vive,符合規律的同時,也能表達重振公司士氣的含義。但隨著之後行銷的進行,前面的「Re」逐漸被淡化,最終只留下了簡潔的後半部分。而在這期間,周永明也從 CEO 的位置上退了下來,開始更深入地參與進來,並將團隊的名稱正式改為了「HTC Future Development Lab」。


Re Camera

最初的時候,他們對 AR 和 VR 都有所嘗試,但最終還是決定將後者作為發展的重點。有趣的是,在 Samsung 打出了 Gear VR 這張牌後,HTC 迅速對這種手機 + 外殼的設計表達了不屑。「我們從一開始就認定這是一種新的品類,而它需要有一套完全屬於自己的解決方案。」Zellweger 說道,「我們從未考慮過將手機和頭戴螢幕結合在一起的做法。」最終,他們選擇了一條跟當初由代工行業投身手機市場時一樣的路:搶佔先機,並以高階產品致勝。

而 HTC 初試 VR 的高潮,按照 Zellweger 的說法,「正巧」就發生在跟 Valve 相遇的那一刻。

關於 Oculus Rift

Valve 直到 2013 年所獲得的成果,已經證明 VR 中的即時追蹤技術是一套完全可行的方案。但就算這層基石已經壘好,他們卻依然不急於打造自己的硬體。的確,在大多數人已經把(鈔)票投給 Oculus 的前提下,似乎真的沒有那樣的必要。而 2014 年一月 Valve 宣佈與 Oculus「合作推進 PC VR」的舉動,更是將這種訊號明確地傳達了出來(他們當時聲稱自己沒有製作 VR 裝置的計畫,儘管後面也補了一句「未來可能會改變」...)。

不過,之後 Valve 跟 Oculus 的劇情並沒有順利往下發展,兩者最終分道揚鑣,而原因多半是起於雙方打造 VR 時的不同理念(在產品上有很好的體現)。除此之外,Facebook 對 Oculus 的驚天大收購可能也起到了一定影響,但總之結果就是,Valve 最後不得不另尋拍檔。當然,此中經過可能要等到多年之後才會為外人所知曉。而我們現在唯一可以確定的,就是在一月還被 Palmer Luckey 稱作「世界最佳 VR demo」的技術,其締造者在同年秋天,已經坐到了談判桌前,HTC 的對面。



那次會面的細節自然是沒有對外公佈,但根據 Zellweger 的說法,兩邊的一把手王雪紅及 Gabe Newell,經歷了一次面對面的交流。至於結果,大家現在也都已經看到了。

終成眷屬

在協議簽訂以後,開發者裝置的製作就被排上了日程。「一週後我們便飛往舊金山(Zellweger 辦公室所在地),去那裡佈置了一個貼了 tag 能用來測試的房間。」Faliszek 說,「關於產品,他們(HTC)已經有了很多設計想法,效率實在是太高了。」那段快節奏的回憶,對 Zellweger 來講也是印象深刻:「有那麼一回,我們把自己對產品的看法告訴了 Valve,正好跟他們初期的追蹤方案不謀而合... 大家當時都覺得,可能會做出一個很棒的結果。」

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HTC 設計辦公室內的白板,畫滿了原型機的構思

之後的公開展示最然還是基於 2012 年的那套系統來做,但 Valve 已經開始逐漸放棄了不太實際的 AprilTag 方案。這個時候,擺在他們面前的,是點追蹤和雷射追蹤這兩種全新的備選技術。前者如你所想,會在控制器和頭戴裝置上佈滿定位點,然後由固定的相機利用機器視覺來確定這些點的即時位置。而雷射追蹤,則是在頭戴裝置和控制器上裝設感應器,另外還需要一個專門的獨立雷射發射站。

就精準度來說,雷射追蹤的效果是最好的,但要達到整個房間都能輕鬆應用的水準,頭戴裝置的設計、製作難度就會很高。這是因為,發射站會高速輪轉向屋內射出雷射,同時其內建的 LED 還會以每秒 60 次的頻率閃爍。而頭戴裝置上的感應器,則會探測到人眼看不見的光束變化,它會根據雷射、LED 被捕捉到的時間間隔,來確定佩戴者的位置和朝向。那麼,要在整個房間裡順利實施這樣的追蹤方案,就必須有足夠多的感應器來覆蓋到各個不同的方向。



選定雷射追蹤作為開發目標後,Valve 就設法做出了一台原型機。不過,雖然它可以正常工作,但外觀粗糙,而且表面佈滿了外露的電線,接下來就要靠 HTC 來把它轉化為真正的產品,Zellweger 的團隊藉助了 3D 列印等技術來確定感應器的位置,期間設計更改了多次,原型機也在 Valve 總部、HTC 舊金山辦公室及台灣總部間不停往返。

「追蹤表現必須是完美的,我們會對頭戴裝置進行調整,但不會在追蹤這件事上做任何妥協。」O'Brien 這麼說道。的確,從上面的工程機解構圖裡,很容易看出 Valve 和 HTC 打造產品時「功能先於外型」的出發點。這台 3D 列印出來的實驗機,是為了測試感應器佈局的效果而做。儘管它的身上幾乎沒有設計的痕跡,但 Vive 的雛形,其實已經可以略窺一二了。

關於控制器

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Valve 一開始所做的 VR 控制器,就完成度來說其實是比較低的,最初公佈的那款,看上去好像就只是在 Steam Controller 上隨意做了點修改。換到最原始的那套雷射追蹤系統,他們的做法也還是一樣。開發團隊在普通的遊戲手把上蓋了層天線似的感應器,但很快他們意識到這樣不行,因為這一次,需要做的是完全不同的東西。

「這是我們第一次從零開始做一件產品。」Faliszek 解釋道,「它不會有 X、A、B、Y 鍵,是專門為我們在做的東西而生的。」而後來的成品,可以稱之為兩款現有裝置的結合。Vive 的控制器基本形態跟 Sony 在 2010 年推出的 PS Move 很像,但它加上了 Steam Controller 的觸控板,當然,雷射追蹤感應器也是不會少的。

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對一款初代機來講,能做成這樣已屬不錯。但如前文所說,它也是從簡陋的原型階段一步步進化而來的。Valve 最終將其命名為「Sombrero(墨西哥寬邊帽)」,取的是追蹤環相似的造型。而它也確實沒幾個按鍵,但這在一開始,也讓許多開發者抱怨不已。「他們一上來就會說『按鍵不夠多』。」Faliszek 說道,「但到了第二週,又會變成『好像我也用不到幾顆按鍵,其實一顆都不用好像也行?』」

實際上,許多之前要靠專門按鍵來完成的操作,在 Sombrero 上都變成了靠手勢、動作來實現。比如說以前在遊戲裡你可能要按 I(Inventory)鍵來查看物品,現在只需將手伸到腦後,就好像真的要去背包裡取東西一樣。

關於開發者

在 HTC 和 Valve 合作了近六個月以後,他們決定開始將自己的作品小範圍地拿出來跟別人分享了。2014 年 10 月 20 日,一批經過挑選的開發者被邀請到了 Valve 的華盛頓辦公室,專程去體驗了一下尚未對外公開的 Vive。「當時連看保密合約這件事都要讓他們簽署保密合約。」Faliszek 笑著說,「每個人都覺得奇怪,但好在最終他們都來了。」

在初次見面後,Valve 和 HTC 蒐集到了許多回饋。活動參與者都堅持認為,廠方無需去劃分產品線,不要讓買家在類似 180 度還是 360 度追蹤、帶不帶控制器等諸多選項裡進行選擇。一款產品,一種規格,那就是全部。「其實我們原來就有類似的想法。」Faliszek 補充道,「聽到這些後就變得更加堅定了。」

在 2014 年十二月的時候,第一批 Vive 開發者裝置「-v1」正式登場。它們都是用手工製作,由 Valve 的工作人員親自送遞、安裝。過了一週後,HTC 的生產線開始運轉,出自工廠的產品也被送到了更多開發者的手上。

作為一家手機廠商,HTC 對如何避免新機未發表便遭洩這件事,絕對是有著很大的發言權。但幸而在 Vive 身上,類似經歷並未再重演。「其實,這款產品涉及到的公司共有 20 多家,但他們無一例外,通通都守口如瓶。」O'Brien 這麼說道。至於這背後的原因,Faliszek 把它歸功於開發方之間的同志情誼。當時能接觸到 Vive 的人其實非常有限,而 Valve 為他們專門做了一個私密的論壇,讓大家可以分享看法、互相幫忙。

在這個小群體中,所有成員都無懼於指出別人所犯的錯誤,但重要的是,交流氣氛並不會受到影響。當有人拿出點新東西的時候,你聽到的更多是「這太棒了」而非「你在亂搞,這完全不行,必須要重新做過」。鼓勵而非挖苦,推進著開發不斷向前。

公之於眾

在有了開發者的貢獻之後,整個計畫的發展進度一下子被帶了起來。最終 HTC 和 Valve 選擇了讓 Vive 在去年的 MWC 上隆重登場,而於兩週後舉行的 GDC 2015,則成了相關遊戲內容方展示各自作品的舞台。就結果來說,這兩下組合拳收穫了相當不錯的反響,許多對 VR 有深入了解的記者,都對 Vive 的適用空間、追蹤精度讚不絕口。一年之後,產品的預售正式啟動,市售版本再度於 MWC 和 GDC 上亮相,之後的事情,就差生產出來賣了。

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Vive 開發者版

值得一提的是,在這一系列過程中,Vive 其實又經歷了一次迭代。CES 2016 的時候,出現了幾可等同於正式版的 Vive Pre。 乍看之下,其造型好像並沒有很大變化,但在仔細觀察後你便會發現,幾乎沒有東西還跟原來一樣。相較而言,Pre 和後續的市售型號更小、更輕,頭帶也經過了重新設計。由此帶來的結果,就是裝置的重心會更加靠近面部,其好處在於能讓 Vive 在用戶活動時更加穩定。另外,感應器都被藏到了不顯眼的地方,線纜更輕(但存在感依然很強),鏡片和綁帶的鬆緊度也都有了不同程度的改進。

除了提升舒適度外,HTC 和 Valve 後續也引入了前置相機和麥克風這兩個很重要的新組件。前者是為 Chaperone 而設,讓你能方便地切換真實、虛擬視野。而後者的存在,讓用戶在無需摘下裝置的前提下,也可以方便地接聽來電。有趣的是,這兩樣東西其實很早就出現在了開發過程中,開發版的 Vive 前面已經留有相機的位置,而麥克風則是由於軟體問題,才沒在公佈售價的活動中一併介紹。

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配上手把和雷射發射站後的市售版 Vive

後續

Faliszek、O'Brien 和 Zellweger 都坦言,打造 Vive 的過程基本上都是順風順水。的確,在如此短的開發週期裡(HTC 和 Valve 真正開始合作才過去了大約兩年),能完成這些事實屬不易。Vive 的三個部分:頭戴裝置、控制器和發射站,如今都已在工廠裡量產。至於具體的銷售數字雖然目前還沒有公佈,但可以確定的是,四月份的庫存已經賣完。



那麼,假設 Vive 最終取得了巨大成功,消費者一般會等多久,才去升級到下一代的「Vive 2」呢?主機用八年,頂級遊戲電腦可以撐五年,手機兩年就要換,Vive 的生命週期,暫時還真是沒法判斷。HTC 和 Valve 對此也不願細說,或許還是想讓產品本身來找出答案吧。

其實對兩家公司來說,哪怕是現在,要造出一台更強的 VR 產品其實並非什麼難事。比如說單眼 1,200 x 1,080 的解析度,就依然有能提升的空間。只是,目前真正的瓶頸在於跟裝置連接的電腦,其帶來的成本著實太高。以顯示卡為例,目前的要求已經是 AMD Radeon R9 290 或 NVIDIA GeForce GTX 970 這樣的級別,哪怕是過幾年後,其售價可能還是難以讓人輕鬆接受。「我們的想法,是以現時超高階的硬體來作為規格標準,這樣在一年左右的時間裡,可能就會有足夠多的人能負擔起成本,用我們的產品了。」Faliszek 說道。

但不管怎麼說,Vive 2(或是其它什麼名字)終究是會有的。「到了某個時刻,你就會想要去提高裝置的解析度。」Faliszek 說,「我們會去學習更多的東西,試圖找一些有趣的想法,但那(發表一款新品)並不是一件輕易就做成的事情。」當電腦顯卡足以在高解析度面板上推動每秒 90 幀畫面的時候,或許新的 Vive 便會來臨。但與此同時,老用戶也不用擔心,HTC 和 Valve 已經做出了負責到底的承諾。

「我們明確地表達過,當市售版的 Vive 出來以後,Pre、v1 開發者裝置和 -v1s 將都會一起共存。」O'Brien 說,「我們所設計的系統擁有很好的向下支援能力,而這也是我們未來想要一直保持的目標。」他說完之後,Faliszek 又再補充了一番:「我們推出的產品,都是有『生命』的東西。更新不會斷,我們會一直照顧好它們。發完之後就丟去一旁不管,那不是我們想要做的。」
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