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VR体验:光学空间定位技术或是主流

简介:

缓解眩晕症,增强沉浸感,这些都离不开准确稳定的空间定位,纵观现在的VR行业,基于光学的空间定位技术或是主流方案。

VR体验:光学空间定位技术或是主流

最近,Oculus Rift对其内容平台Oculus Home和固件进行了升级,这次的固件升级后Rift可以同时连接四个追踪摄像头,也间接验证了Oculus Touch应该不会跳票了。

相比较HTC Vive的激光定位技术,Oculus单个摄像头不容易捕捉头显或者手柄的信号,所以每增加一个摄像头就意味着更大的信号可捕捉范围,并且能够增加定位的准确性。现在其支持连接四个摄像头后,类似HTC Vive,便可以通过空间定位的方式得到用户位置,从而实现之前Rift无法支持的房型体验(Room-scale)。

基于光学的空间定位技术

VR体验:光学空间定位技术或是主流

Oculus Rift的位置追踪技术采用的是主动式红外光学定位技术,其头显和手柄上放置的并非红外反光点,而是可以发出红外光的“红外灯”。再利用加装了红外光滤波片的摄像机进行拍摄,因为是主动式的,所以摄像机只能捕捉到头显或者手柄发出的红外光,随后再利用程序计算得到头显它们的空间坐标。

这里提一则去年的新闻,在大多数VR从业者耳中应该不会陌生:来自澳大利亚的Zero Latency成为了全世界第一家虚拟现实游戏体验中心,它占地400平方米左右,由129个PS Eye摄像头组成,同时支持6名玩家同场进行游戏。

VR体验:光学空间定位技术或是主流

没错,这个体验中心相比之前的VR应用,其最大的卖点就是可以允许玩家在虚拟空间中自由行走。其中类似于Oculus Rift的位置追踪技术,PS Move设备(包括PS Eye摄像头,以及装备了标记光球的Move手柄)是这一技术的核心所在。

VR体验:光学空间定位技术或是主流

但与Oculus的红外方案不同的是,PS Move设备采用的是可见光方案。如之前Zero Latency体验中心的游戏效果图所示,不同颜色的光球在PS Eye摄像头中可以呈现出显著不同于背景画面的图像,从而方便通过计算机视觉(CV)算法将它提取出来。

当然,不管是哪种方案,仅有一个摄像头的话,是无法得到玩家的三维空间信息的。此时需要有不止一个摄像头去捕捉玩家的光球在屏幕空间的位置,然后通过空中三角测量的算法,取得玩家在世界坐标系当中的真实位置。

基于光学的VR空间定位的前景

除了HTC和Oculus这样的VR硬件公司,还有一些基于光学VR空间定位方案的技术提供商,首推的当然是老牌的OptiTrack。他们在摄像头的周围采用红外LED进行补光,并且采用高反射率的材质来制作玩家佩戴的标记点。根据目前已知的一些信息,包括The Void主题公园,以及诺亦腾的Project Alice,都是采用了OptiTrack的空间定位方案,这也无疑证明了这种方案的可靠性。只是与之相对的,往往是高昂的成本(如下图,一台摄像头的价格都是以数万人民币计算的,而构建一个规则空间起码需要4台这样的摄像头,以及软件系统)。

VR体验:光学空间定位技术或是主流

不过,因为光学定位的方法具有相当的准确度和稳定性,通过摄像头参数的调校也可以达到很低的延迟,并且在理论上可以扩展到无限的空间,因此它也确实成为了目前很多VR体验馆搭建者的首选。

然而,通过标记点来识别多名玩家还是具有很大的局限性,因为标记点不可能无限组合下去,两组标记点靠得过近的话(例如背靠背作战的两位玩家),也很容易发生误测或者无法识别的情形。此外,过于复杂的场馆环境也会让标记点更容易被障碍物遮挡,从而发生漏测问题,因此目前我们所见的多家采用光学定位的体验馆,都是在一个空旷的规则房间内进行游戏的。

最后聊聊空间定位是VR体验的充要条件吗?

无论是Oculus光学空间定位技术,还是HTC Vive的激光定位技术,对于高端VR设备来说,空间定位是他们最核心的竞争点之一,因为空间定位技术将会解决VR体验中的两大难题——VR眩晕症和沉浸感。

其中VR眩晕症有很大的原因在于大脑感知和身体的不一致。在虚拟现实里,你的眼和大脑接收到讯号,认为自己在移动,但是你的身体却没有任何的移动,这种矛盾的状态就会让你感到晕眩。而有了准确的大范围的位置追踪,用户就可以在真实世界做同比例幅度的动作,从而在生理上减缓这种症状。

一旦做到在现实世界的大范围移动,也就相应的增强了用户在虚拟现实中的沉浸感。换句话说,拥有了精度高,稳定性强和可活动范围大的空间定位技术,可以让VR体验上升到一个更高的层次。


原文发布时间:2016-07-20 12:56
本文作者:巫盼
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