当前位置：
科普：虚拟现实头显和传感器原理详解
虽然虚拟现实头戴显示器是下一个消费电子热点，但大家对于其复杂的硬件构造、运行原理可能并不是十分了解。今天，我们就来看看虚拟现实头戴中究竟藏着什么秘密。
　　OFweek网讯 头戴显示器是目前最热门的数码设备，已经上市，即将发货，索尼Playstation 也将于夏天正式发售，不论是PC、游戏主机用户都可以体验到游戏的震撼。当然，智能手机也可以通过外设来实现入门级的虚拟现实体验，如谷歌纸板眼镜、 等等。　　虽然虚拟现实头戴显示器是下一个消费电子热点，但大家对于其复杂的硬件构造、运行原理可能并不是十分了解。今天，我们就来看看虚拟现实头戴中究竟藏着什么秘密。　　基本技术特性　　首先，可以肯定的是虚拟现实头戴是一种显示器，头戴型的显示器，它本身并不是能够独立运行某种系统的便携电脑。一个典型的例子便是微软的增强现实眼镜HoloLens，很多朋友会把它与头戴显示器混淆；但实际上，它不是显示器，而是一个完整的计算机硬件，内置处理器、RAM、显卡，可独立运行应用程序， Rift们却不行。　　大部分虚拟现实头戴显示器的主要购置其实都很相似，首先需要两块镜片、镜片后设置OLED屏幕，两者配合来实现沉浸式的3D画面感。其中，桌面级产品（、和索尼Playstation VR）都内置了屏幕，需要通过HDMI连接主机（PC、PS4）；而 VR等手机端的产品则仅有镜片，需要将手机作为屏幕和主机实现显示、运行应用。　　至于视觉效果方面，镜片配合屏幕可以实现100度或是110度的视野率，以此实现沉浸式体验。360度视野？暂时是不必要的。另外，60fps帧速率是虚拟现实头戴的入门标准，这是为了避免卡顿、眩晕等问题。　　头部追踪　　为了模拟人类自然的视角转换效果，虚拟现实头戴们都内置了头部运动追踪功能，即6轴追踪，可以实现X、Y、Z轴及前后侧面追踪。另外，头戴们也内置了诸如陀螺仪、加速度计和磁力计来模拟转动速度等细节，我们可以在 Rift、HTC Vive和索尼Playstation VR上看到一些LED或是激光传感器，可以降低信号延迟。　　运动追踪　　运动追踪方面，基本上都是通过配件来实现，毕竟虚拟现实显示器只是头戴型显示器而已。在这方面，每家公司的实现形式略有差异。　　其中，Oculus Rift需要通过Touch手柄来实现控制，手柄上内置了大量传感器，可以监测手部运动，实现特定操作。索尼Playstation VR则是通过PS Camera和Move手柄来实现运动追踪操作，相对来说稍微落后一些，毕竟这套解决方案早已存在。HTC Vive的运动追踪功能最为全面，通过在房间设置两颗激光追踪镜头来扫描头戴上、手柄上的激光传感器，以此实现场景式的追踪效果。　　眼动追踪　　除了主流的头部、运动追踪，还有一些厂商另辟蹊径，希望带来更酷的、更逼真的虚拟现实体验，FOVE便是一个例子，它能够实现眼动追踪功能。具体来说，是通过在头戴显示器中加入红外追踪传感器，来追踪眼球移动，这意味着用户可以不必转头来移动视角，更符合现实生活中的感觉。　　另外，FOVE的眼动追踪还能够实现景深式体验，简单来说就像你的眼睛可以变焦（看愿景近景模糊、反之亦然），这种感觉无疑更加逼真，对于虚拟现实技术提升临场感具有巨大意义。　　小结　　虚拟现实技术目前尚处发展期，目前的第一代产品们还有巨大的改善空间。未来，头戴显示器必将更加轻便、逼真，可穿戴式的全身运动追踪系统也是一个值得期待的部分，超越现实，可能是虚拟现实技术的终极目标。
责任编辑：Spring
免责声明：
本文仅代表作者个人观点，与
OFweek可穿戴设备网
无关。其原创性以及文中陈述文字和内容未经本站证实，
对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺，请读者仅
作参考，并请自行核实相关内容。
邮箱/用户名：
忘记密码？
用其他账号登录： QQ
请输入评论
广东省/深圳市
四川省/成都市
广东省/深圳市
广东省/深圳市
广东省/深圳市
广东省/深圳市
北京市/海淀区
广东省/深圳市
广东省/深圳市
广东省/惠州市
*文字标题：
*纠错内容：
联系邮箱：
*验 证 码：说得出三大VR头显的名称，也得知道VR输入设备该是什么样
我的图书馆
说得出三大VR头显的名称，也得知道VR输入设备该是什么样
近日，USPTO（美国专利商标局）的文件泄露了 Sony 的一项手套式控制器专利，根据该项专利，使用 PSVR 的用户可以不用手握一对控制器，而是带上手套，通过自然的手势操作，就能完成虚拟现实的交互。而这三项专利分别是 1）手指弯曲传感器，用以识别手指的弯曲部分，并生成弯曲传感数据；2）独立的接触传感器，在使用者接触物件时生成数据；3）通讯模块，用以传输手指弯曲传感器和接触传感器的数据，经算法计算出手势，同步呈现在头显设备的虚拟环境中。据文件，目前在这个系统中能够识别的手势暂时有枪、花、剑；以及打电话、拍照和暂停。事实上，这项专利早在 日 就被 Sony 提交申请了，这个时间也是在发布 Project Morpheus 项目之后的几个月。很明显，Sony 在 PSVR 的发展上早有谋划，而这套系统或将成为其在 VR 输入设备上的潜在方案。不过目前，PSVR 的输入设备仍是 PS Move，这款手柄内置惯性传感器，不仅会辨识的动作，还会感应手腕的角度变化，其使用 RGB LED 发光源的灯泡作为主动马克点，通过与头显的 PS Eye（摄像头）进行信息收发，从而确定其在三维空间中的位置。Oculus Touch、HTC Vive (Controller)、Gear VR Rink在此也比较一下 Oculus、HTC Vive 和 Gear VR 的手柄设备，它们的技术框架也与 VR 设备的技术原理相匹配。Oculus TouchOculus Touch 采用了类似手环的设计，允许摄像机对用户的手部进行追踪，传感器也可以追踪手指运动，同时还为用户带来便利的抓握方式，用户展开手掌时，借助手环的支撑，手柄仍然可以保持原位。关于 Touch 的技术，据雷锋网，自 Christoph Bregler 离开 Oculus 后，意味着 Oculus 对姿态跟踪的技术思路可能是 Marker-based Mocap，并可能大量用 “不依赖光学传感” 传感器及信息融合。而在擅长 Sensor&fusion、magnetic&drift&correction 和 kinematic&modeling 的&Steve laValle 主导下，Touch 的基本技术框架是 “多模式传感融合 + 手势识别”。经算法优化，Touch 也主要应用了 “星座” 位置追踪系统，同样是用于 Oculus 头显设备的技术，其机制是 LED 间歇地发射红外线，而安置在房间角落的相机站可以感觉到头显 IR 灯光细节的改变，通过红外定位来计算位置和转动，另外，Touch 还应用有 EKF 多传感器融合、&IMU&解算。HTC Vive 的手柄看起来 HTC Vive 的手柄外观还是最常见的样式。HTC Vive 的手柄布满了传感器，基于自身的追踪系统 Lighthouse 实现动作捕捉，其原理是利用激光在固定空间进行高频扫描，然后通过头盔及双手柄上的传感器进行多点定位，来探测室内佩戴 VR 设备的玩家的位置和动作变化，并将其模拟在 3D 空间中。据悉，Lighthouse 是一个基于 15×15 英尺的空间追踪系统，空间的对角会安置两个激光发射器（基站），并不断发射光线扫描整个空间，Vive 头盔和手柄上有超过 70 个光敏传感器，激光扫过的同时，头盔和手柄开始像秒表一样计数，看哪一个传感器先接收到激光，然后利用传感器位置和接收激光时间的关系，计算相对于激光发射器的准确位置。这种方式相对其他 VR 设备来说技术原理更简单，运算效率高，延迟低，而 HTC Vive 体验效果也相对更好。不过，用户的手指运动不能通过 Lighthouse 来捕捉，因此 HTC Vive 还是要通过手柄按键等来实现手指操作。Gear VR Rink三星为 Gear VR 也研发过一款无线手柄控制器 Rink，出自三星创意实验室 C-Lab&R&D。至于 Rink 的技术原理，其设备上集成了各种传感器，通过使用数据编码磁场来跟踪控制器的移动，经蓝牙连接后，位于头戴式设备上方的 Rink 发射器发送磁信号到手机接收器，Rink 的位置信息也由此发送出，能否接收到信息取决于物体距离控制器多远，控制器的感应范围大约 1 米约和伸展双臂的长度。同时，Rink 不仅可以检测出手（整体）的运动，还能通过嵌入到装置侧面的红外传感器，具体识别出手指的位置，红外灯发出光波并被弹回，由此控制器让应用程序知道有手指的动作。手柄之外，其它的 VR 输入设备目前 VR 的输入设备尚没有同一标准，除三大厂商外，还有不同的公司在尝试创造新的方案，不过可知的是，未来的输入设备必然会朝着最自然的方式演化，比如手势输入（“裸手输入”）。手套式（穿戴型）VR 输入设备比较知名的是 Manus 这款无线 VR 手套，源于荷兰初创公司&Manus&Machina，它通过传感器把手套的动作映射到 VR 中。不过，Manus 能够做到的是追踪手部的动作，而关于整只手臂、整个人在空间中的移动和方向变化，还是要和现有的 VR 设备及控制器配套使用，在早期，Manus 的无线蓝牙传输功能对应的是三星 Gear&VR，也曾被改造运用到 HTC Vive。再来还有 Power&Claw，相比 Manus，Power&Claw 是有线传输，并能给用户带来冷热、震动和粗糙感等皮肤触觉。据悉，在该手套的拇指、食指及中指有三个传动器,可以通过电子电路将不同感觉的信号传回电脑，除了应用于 VR，Power&Claw 也希望被用于有关教育、医学等更具意义的场景中。Gest 还算不上 VR 输入设备，它是一款动作追踪手套，由戴在手掌上的主体和四指上的手环组成，Gest 的 CEO 和联合创始人 Mike&Pfister 将其描述为鼠标和键盘的替代品，目前主要用于 PS 的各种操作，不过，这家名为 Apotact 的实验室也表示，Gest 未来将加入虚拟现实功能，也许凌空动动手指就能开启一扇密码门锁。基于动作感测 VR 输入设备最典型便是，现采用 TOF（光线飞行时间法）技术，通过深度摄像头对用户进行即时动态捕捉，即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。而凭借&Kinect&奠定运动感知系统专家的地位，&，该系统可在仅利用一个深度摄像头的情况下对复杂手势进行精确重构。由此也得提到，这款达到亚毫米精度的手势动作捕捉设备，通过红外 LED+ 灰阶摄像头采集数据，其利用双目 IR 摄像头形成深度视野，然后通过算法捕捉手势。Leap Motion 还曾推出一款基座，能够与 Oculus&Rift 等 VR 设备连接，引入手势操作实现虚拟和现实交互。另外还有英特尔的&，其摄像技术是集成了&3D&深度和&2D&镜头模块的&RealSense&3D&摄像头，采用 “主动立体成像原理”，模仿人眼 “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。它能实现高度精确的手势识别、面部特征识别，将帮助机器理解人的动作和情感。基于动作捕捉 VR 输入设备基于动作捕捉的系统，需要在运动物体的关键部位佩戴跟踪器，由 Motion&capture 系统捕捉跟踪器位置，再经过计算机处理后得到三维空间坐标的数据。而动作捕捉包括很多种类，比如机械式、光学式、声学式、电磁式和惯性导航式。比较常见的惯性导航式和光学式动作捕捉，前者需要在运动物体的关键部位设置如集成加速度计，陀螺仪和磁力计等惯性传感器设备，而后者则需要在身体的关键部位贴上特殊标志，比如发光点，通过对特定光点的监视和跟踪来完成运动捕捉的任务。基于惯性动作捕捉的系统提供商，国内知名的如，，其自主研发的动作捕捉系统 Perception Neuron 曾助《权力的游戏》斩获最佳视觉效果的奖项，同时它也研发了全球首款全无线人体动作捕捉系统 Perception Legacy，用于影视、动画和游戏等。在 VR 输入设备尚不成熟之际，诺亦腾想以惯性动捕技术，融合光学动捕方案，来打造符合人类直觉的自然交互方式。原创文章，作者：孝羽，如若转载，请注明出处：/p/5043850.html“看完这篇还不够？如果你也在创业，并且希望自己的项目被报道，请告诉我们！”
TA的最新馆藏}