cookieOptions = {...}; ‧ 除了手柄,你還知道那些 VR 輸入裝置?(下) - 3S Market「全球智慧科技應用」市場資訊網

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2016年1月11日 星期一

leiphone 柏蓉

按:文章的上部分盤點了用於VR的傳統手柄和動作感應手柄,本文繼續盤點。

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)

這兩天的CES展會曝出各種令人興奮無比的新聞,無論是大有改進的HTC Vive Pre,還是售價599美元(不含稅費和運費)的消費者版Oculus Rift頭盔,抑或是“利用”英特爾RealSense技術的Yuneec無人機

不過,我們也可以在這些新聞中看日益重要的動作捕捉技術,尤其是Yuneec無人機展示出驚為天人的避障能力。當然,這不是過英特爾為了展示晶片計算能力策劃的一次展示。下面讓我們回歸正題,繼續以技術的角度盤點VR輸入裝置。

第三類是基於電腦視覺的動作捕捉
說到這類動作捕捉系統,這三款產品估計是最有代表性的,分別是Leap Motion、微軟的Kinect以及英特爾的RealSense技術。雖然把這三者歸為一類可能有些不和諧(Kinect捕捉全身動作,Leap Motion捕捉手勢,而RealSense能實現表情和手勢辨識)。不過,它們的基本原理都是基於電腦視覺(攝影機)。

除了手柄,你还知道那些VR输入设备?(下)

Leap Motion通過紅外LED+灰階攝影機採集資料。具體來說,Leap Motion利用雙目IR攝像頭形成深度視野,然後通過演算法捕捉手勢。其官方表示,Leap Motion對手勢的追蹤可以達到亞毫米精度。2014年,該公司宣佈推出一款基座,能夠與Oculus RiftVR設備連接,引入手勢操作,實現虛擬和現實的無縫交替。

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RealSense是普通攝影機與深度攝影機相結合,捕捉範圍為0.2~1.2m的物體。具體來說,RealSense採用了“主動立體成像原理”,模仿了人眼的“視差原理”,通過打出一束紅外光,以左紅外感測器和右紅外感測器追蹤這束光的位置,然後用三角定位原理來計算出3D圖像中的“深度”資訊。通過配有深度感測器和全1080p彩色鏡頭,能夠精確識別手勢動作、面部特徵、前景和背景,進而讓設備理解人的動作和情感。

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至於Kinect則需要分為兩個版本說。Kinect第一代名為Microsoft Kinect,第二代名為Microsoft Kinect One。雖然第一代和第二代都具備普通RGB攝影機和深度IR攝影機,但原理不同,前者利用結構光(Structured Light)原理,後者利用採用飛行時間法(Time Of Flight)。

具體的區別可以簡單理解為結構光首先在空間中打出網格,然後根據物體反射的紅外來描述物體的空間資訊,而飛行時間法是通過感測器發出的近紅外光反射時間來計算被拍攝景物的距離,繪製出物體的三維輪廓。

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

其實,這類動作捕捉設備日後會運用到VR領域中,雖然現在大多數都是利用類似Xbox這類手柄。這和VR這個行業的發展有很大的關係,其次還有成本的問題。最後也插入一些八卦。第一代Kinect的技術源於以色列公司PrimeSense

後因PrimeSense被蘋果以3.45億美元收購後涉及商業問題,微軟只好宣佈停止生產Kinect一代,然後自己做了一套即後來隨著Xbox One出現的二代Kinect One。所以,你會看到兩代產品所用的原理不一樣。

對了,還有一個值得說,當初一代Kinect問世後遭到駭客破解,不僅能在Windows上運行,還能在OS X以及Linux上運行。而微軟沒有禁止破解行為,還順便推出官方的開發工具Kinect SDK。除此之外,記者非常想提及一家以色列公司SoftKinetic。這是一家專注飛行時間法技術的廠商,去年的時候被索尼收購。

第四類基於慣性感測器的全身動作捕捉系統
這類廠商有很多比如成立於2001年的美國廠商Inertial Labs的產品3DSuit系統、成立於2000年的美國廠商Xsens(于2014年被半導體公司仙童收購,仙童最近又被中國財團競購)的Moven系統。在全球範圍內,這類廠商比較多,而中國表現較出色也是業內認可的是諾亦騰。

諾亦騰不僅與好萊塢著名特效公司TNG Visual Effects、遊戲公司Unity Technologies合作,還與中國外一些軍方機構有合作。具體可以看下面這個短片(其中一個短打武生的動作追蹤的片段,很有中國味~)。

具體來說,基於慣性感測器的全身動捕系統,需要在身體的重要關節點佩戴整合加速度計,陀螺儀和磁力計的慣性感測器設備,然後通過演算法實現動作的捕捉。原理聽起來十分簡單,但這類動作捕捉系統要求廠商在演算法方面有一定的積累。

第五類基於馬克點的光學動作捕捉系統
Motion Analysis

這類廠商具有代表性的有英國Oxford Metrics Limited集團旗下的Vicon系統、成立於1997年的NaturalPoint公司的Optitrack,以及美國的Motion Analysis(中國都稱它為魔神,很有帶感~)。

因為光學+設備安裝佈置+全身動作捕捉的原因,這類捕捉系統需要佔據一定的空間,而且價格也比較昂貴。雖然精確度較高,但用於消費級VR市場的可能性不大。然而,VR主題公園等商用市場則十分適合。從原理上來說,這類基於馬克點的光學動作捕捉系統,都會使用攝影機和主動或被動馬克點進行動作捕捉。

到這裡,本文對於VR輸入裝置的盤點就結束了,但是,這裡的每一個分類都需要更加細緻的分類。不過,不管怎樣的分類,VR類輸入裝置一定會隨著VR頭顯的發展,迎來它的盛世。值得注意的是,這是VR輸入裝置,即把真實世界的環境資料映射到虛擬世界的設備。這遠遠不能達到VR的要求。VR交互設備不僅需要輸入,還同時需要具備輸出功能,這樣才能實現全方位的體驗。

由此,讓我們期待VR的發展,將我們帶入一個模擬現實的世界,然後在那裡實現人類超越現實的欲望和夢想!

                                                                                                                                                                                                                            

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