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除了手柄,你还知道那些VR输入设备?(下)

本文作者:柏蓉 2016-01-08 13:16
导语:VR输入设备远远不能达到VR的要求。VR交互设备不仅需要输入还同时需要具备输出功能,这样才能实现全方位的体验。

按:文章的上部分盘点了用于VR的传统手柄和动作感应手柄,本文继续盘点。

除了手柄,你还知道那些VR输入设备?(下)除了手柄,你还知道那些VR输入设备?(下)

这两天的CES展会曝出各种令人兴奋无比的新闻,无论是大有改进的HTC Vive Pre,还是售价599美元(不含税费和运费)的消费者版Oculus Rift头盔,抑或是“利用”英特尔RealSense技术的Yuneec无人机。不过,我们也可以在这些新闻中看日益重要的动作捕捉技术,尤其是Yuneec无人机展示出惊为天人的避障能力。当然,这不是过英特尔为了展示芯片计算能力策划的一次展示。下面让我们回归正题,继续以技术的角度盘点VR输入设备。

第三类是基于计算机视觉的动作捕捉

说到这类动作捕捉系统,这三款产品估计是最有代表性的,分别是Leap Motion、微软的Kinect以及英特尔的RealSense技术。虽然把这三者归为一类可能有些不和谐(Kinect捕捉全身动作,Leap Motion捕捉手势,而RealSense能实现表情和手势识别)。不过,它们的基本原理都是基于计算机视觉(摄像头)。

除了手柄,你还知道那些VR输入设备?(下)

Leap Motion通过红外LED+灰阶摄像头采集数据。具体来说,Leap Motion利用双目IR摄像头形成深度视野,然后通过算法捕捉手势。其官方表示,Leap Motion对手势的追踪可以达到亚毫米精度。2014年,该公司宣布推出一款基座,能够与Oculus Rift等VR设备连接,引入手势操作,实现虚拟和现实的无缝交替。

除了手柄,你还知道那些VR输入设备?(下)

RealSense是普通摄像头与深度摄像头相结合,捕捉范围为0.2~1.2m的物体。具体来说,RealSense采用了“主动立体成像原理”,模仿了人眼的“视差原理”,通过打出一束红外光,以左红外传感器和右红外传感器追踪这束光的位置,然后用三角定位原理来计算出3D图像中的“深度”信息。通过配有深度传感器和全1080p彩色镜头,能够精确识别手势动作、面部特征、前景和背景,进而让设备理解人的动作和情感。

除了手柄,你还知道那些VR输入设备?(下)

至于Kinect则需要分为两个版本说。Kinect第一代名为Microsoft Kinect,第二代名为Microsoft Kinect One。虽然第一代和第二代都具备普通RGB摄像头和深度IR摄像头,但原理不同,前者利用结构光(Structured Light)原理,后者利用采用飞行时间法(Time Of Flight)。具体的区别可以简单理解为结构光首先在空间中打出网格,然后根据物体反射的红外来描述物体的空间信息,而飞行时间法是通过传感器发出的近红外光反射时间来计算被拍摄景物的距离,绘制出物体的三维轮廓。

除了手柄,你还知道那些VR输入设备?(下)

Microsoft Kinect One

其实,这类动作捕捉设备日后会运用到VR领域中,虽然现在大多数都是利用类似Xbox这类手柄。这和VR这个行业的发展有很大的关系,其次还有成本的问题。最后也插入一些八卦。第一代Kinect的技术源于以色列公司PrimeSense。后因PrimeSense被苹果以3.45亿美元收购后涉及商业问题,微软只好宣布停止生产Kinect一代,然后自己做了一套即后来随着Xbox One出现的二代Kinect One。所以,你会看到两代产品所用的原理不一样。

对了,还有一个值得说,当初一代Kinect问世后遭到黑客破解,不仅能在Windows上运行,还能在OS X以及Linux上运行。而微软没有禁止破解行为,还顺便推出官方的开发工具Kinect SDK。除此之外,记者非常想提及一家以色列公司SoftKinetic。这是一家专注飞行时间法技术的厂商,去年的时候被索尼收购。

第四类基于惯性传感器的全身动作捕捉系统

这类厂商有很多比如成立于2001年的美国厂商Inertial Labs的产品3DSuit系统、成立于2000年的美国厂商Xsens(于2014年被半导体公司仙童收购,仙童最近又被国内财团竞购)的Moven系统。在全球范围内,这类厂商比较多,而国内表现出色也是业内认可的是诺亦腾。

诺亦腾不仅与好莱坞著名特效公司TNG Visual Effects、游戏公司Unity Technologies合作,还与国内外一些军方机构有合作。具体可以看下面这个视频(其中一个短打武生的动作追踪的片段,很有中国味~)。

具体来说,基于惯性传感器的全身动捕系统需要在身体的重要关节点佩戴集成加速度计,陀螺仪和磁力计的惯性传感器设备,然后通过算法实现动作的捕捉。原理听起来十分简单,但这类动作捕捉系统要求厂商在算法方面有一定的积累。

第五类基于马克点的光学动作捕捉系统

除了手柄,你还知道那些VR输入设备?(下)

Motion Analysis

这类厂商具有代表性的有英国Oxford Metrics Limited集团旗下的Vicon系统、成立于1997年的NaturalPoint公司的Optitrack,以及美国的Motion Analysis(国内都称它为魔神,很有带感~)。

因为光学+设备安装布置+全身动作捕捉的原因,这类捕捉系统需要占据一定的空间,而且价格也比较昂贵。虽然精确度较高,但用于消费级VR市场的可能性不大。然而,VR主题公园等商用市场则十分适合。从原理上来说,这类基于马克点的光学动作捕捉系统都会使用摄像头和主动或被动马克点进行动作捕捉。

到这里,本文对于VR输入设备的盘点就结束了,但是,这里的每一个分类都需要更加细致的分类。不过,不管怎样的分类,VR类输入设备一定会随着VR头显的发展迎来它的盛世。值得注意的是,这是VR输入设备,即把真实世界的环境数据映射到虚拟世界的设备。这远远不能达到VR的要求。VR交互设备不仅需要输入还同时需要具备输出功能,这样才能实现全方位的体验。

由此,让我们期待VR的发展,将我们带入一个模拟现实的世界,然后在那里实现人类超越现实的欲望和梦想!

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相信未来是VR和AI的结合。
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