Steam上有一個(gè)好評率高達(dá)97%的以射箭為主題的VR游戲Holopoint，玩家除了頭部的運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)之外，還需要控制兩個(gè)手柄的移動(dòng)來射箭。那么VR設(shè)備到底是怎么追蹤到VR頭設(shè)和手柄的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)呢？粵嵌西安VR培訓(xùn)來簡單介紹一下。
跟蹤是VR非常重要的技術(shù)指標(biāo)。要做到頭動(dòng)跟蹤，傳統(tǒng)的方法是使用慣性傳感器，就像我們每日都用的智能手機(jī)那樣。但是慣性傳感器只能測出轉(zhuǎn)動(dòng)（rotation），無法測量出移動(dòng)（location）。另外一點(diǎn)，就是慣性傳感器的誤差比較大，想要VR頭顯的誤差達(dá)到理想水平，可能需要洲際導(dǎo)彈上的慣導(dǎo)系統(tǒng)。
所以說更精確和自由的跟蹤頭部甚至手柄的運(yùn)動(dòng)，需要額外手段的輔助。
HTC-Vive使用的這套定位系統(tǒng)叫做Lighthouse，由兩個(gè)基站構(gòu)成：每個(gè)基站里有一個(gè)紅外LED陣列，兩個(gè)轉(zhuǎn)軸互相垂直的旋轉(zhuǎn)的紅外激光發(fā)射器。轉(zhuǎn)速為10ms一圈。基站的工作狀態(tài)是這樣的：20ms為一個(gè)循環(huán)，在循環(huán)開始的時(shí)候紅外LED閃光，10ms內(nèi)X軸的旋轉(zhuǎn)激光掃過整個(gè)空間，Y軸不發(fā)光；下10ms內(nèi)Y軸的旋轉(zhuǎn)激光掃過整個(gè)空間，X軸不發(fā)光。
高速攝影機(jī)下的Lighthouse基站Valve在頭顯和控制器上安裝了很多光敏傳感器。在基站的LED閃光之后就會(huì)同步信號，然后光敏傳感器可以測量出X軸激光和Y軸激光分別到達(dá)傳感器的時(shí)間。這個(gè)時(shí)間就正好是X軸和Y軸激光轉(zhuǎn)到這個(gè)特定的，點(diǎn)亮傳感器的角度的時(shí)間，于是傳感器相對于基站的X軸和Y軸角度也就已知了；分布在頭顯和控制器上的光敏傳感器的位置也是已知的，于是通過各個(gè)傳感器的位置差，就可以計(jì)算出頭顯的位置和運(yùn)動(dòng)軌跡。
從理論來講，Lighthouse的精度依賴于系統(tǒng)的時(shí)間分辨率。所以光敏傳感器的分布之間需要一定的距離，設(shè)備不能制造的太小。光敏傳感器本身也有一定寬度，如果傳感器“擠”在一起，間距達(dá)到了傳感器本身的寬度量級，那么測角本身就會(huì)出現(xiàn)誤差了。Lighthouse具體能支持多高的測角精度，Valve并沒有給出數(shù)據(jù)，但表示，需要至少5個(gè)傳感器才能夠保證一個(gè)剛體的6自由度跟蹤。
粵嵌西安VR培訓(xùn)介紹下這個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)勢。條是其需要的計(jì)算能力非常小。一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)需要進(jìn)行成像，然后程序就需要通過圖像處理的方法來將成像中的馬克點(diǎn)分辨出來。成像的細(xì)節(jié)越豐富，需要的圖像處理計(jì)算能力就越高。所以紅外攝像頭比單色攝像頭簡單，單色攝像頭比彩色攝像頭簡單。Lighthouse使用的僅僅是時(shí)間參數(shù)，那么它就不涉及到圖像處理，對于位置的計(jì)算在設(shè)備本地就可以完成。
第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是其延遲也很小。計(jì)算能力需求高就意味著延遲會(huì)高：圖形處理的大量數(shù)據(jù)要從攝像頭傳輸?shù)诫娔X中，再從電腦傳輸?shù)筋^顯上，就會(huì)增加延遲。而Lighthouse可以直接將位置數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X上，省略了從攝像頭到電腦的高數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟襟E。
Lighthouse需要兩個(gè)基站所以Lighthouse造就了目前的VR體驗(yàn)。Vive的頭動(dòng)跟蹤和手柄跟蹤都非常精確，延遲極低，用戶甚至可以做出將手柄拋來拋去的動(dòng)作。就個(gè)人體驗(yàn)而言，Vive的頭動(dòng)和手柄跟蹤的精確程度已經(jīng)讓人真的產(chǎn)生了“這就是現(xiàn)實(shí)”的錯(cuò)覺，你會(huì)不自覺的對你在整個(gè)環(huán)境中所能做到的事情產(chǎn)生更高的期望，比如大動(dòng)態(tài)的動(dòng)作，試著去伸手夠到遠(yuǎn)方的物體等等。
科學(xué)的每一項(xiàng)巨大成就，都是以大膽的幻想為出發(fā)點(diǎn)的。如今VR能有這么高的質(zhì)量，也是以很多代人的幻想，加上努力才能實(shí)現(xiàn)。粵嵌西安VR培訓(xùn)對Lighthouse的簡單介紹就到這里。