一文解析VR輸入技術(shù)

還是從VR的基本特性講起：VR的三大特性——沉浸感、交互性、想象性，其中影響沉浸感和交互性的重要技術(shù)是VR的輸入技術(shù) ，今天我們就來(lái)談?wù)刅R輸入技術(shù)。

VR輸入設(shè)備如動(dòng)作捕捉、手勢(shì)識(shí)別、聲音感知等體感類(lèi)設(shè)備（主要用來(lái)輸入消費(fèi)者動(dòng)作數(shù)據(jù)，達(dá)成互動(dòng)體驗(yàn)或者用于內(nèi)容制作），通過(guò)感知用戶輸入信息，與虛擬世界進(jìn)行交互，輸入設(shè)備是實(shí)現(xiàn)消費(fèi)者交互、沉浸感的重要技術(shù)。

這些外設(shè)類(lèi)的輸入設(shè)備有較高的技術(shù)要求，只有動(dòng)作可輸入并且可在內(nèi)容中進(jìn)行互動(dòng)，才算是真正意義的VR。早期的電影制作產(chǎn)業(yè)早就已經(jīng)應(yīng)用了動(dòng)作捕捉。

傳統(tǒng)的輸入設(shè)備有鼠標(biāo)、鍵盤(pán)等。在二維屏幕交互中，幾乎所有的控制命令都可以抽象為按鍵和滑動(dòng)動(dòng)作。而對(duì)于VR輸入設(shè)備來(lái)說(shuō)，更重要的是實(shí)現(xiàn)自然交互，更真實(shí)的把人的動(dòng)作體現(xiàn)到三維立體的內(nèi)容空間，從而實(shí)現(xiàn)沉浸感更高、效率更高、學(xué)習(xí)成本更低。

根據(jù)人類(lèi)自然交互方式，VR輸入技術(shù)主要有兩大類(lèi)：動(dòng)作輸入和聲音輸入。從目前行業(yè)整體發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，主要是動(dòng)作輸入，聲音目前在輸出設(shè)備方面比較多（如全景音耳機(jī)、音響等），這里我們主要討論VR的動(dòng)作輸入技術(shù)。

當(dāng)前的輸入設(shè)備主要包括如下兩種：動(dòng)捕設(shè)備和動(dòng)控設(shè)備，如下面思維導(dǎo)圖所示：

一種是動(dòng)作控制設(shè)備，即傳統(tǒng)的鍵盤(pán)、方向盤(pán)、操縱桿類(lèi)設(shè)備。動(dòng)作控制設(shè)備比較簡(jiǎn)單，更注重功能性，主要靠動(dòng)作跟蹤和按鍵控制來(lái)進(jìn)行交互，這類(lèi)設(shè)備主要在國(guó)外的一些游戲公司生產(chǎn)，配合其游戲進(jìn)行使用。代表性的產(chǎn)品有Stem、Hydra、Wii、方向盤(pán)、體感槍等。

VR方向盤(pán)：主要用在賽車(chē)游戲里，通過(guò)方向盤(pán)、剎車(chē)、油門(mén)等輸入設(shè)備控制游戲里的車(chē)。

VR體感槍?zhuān)汗δ芘cVR方向盤(pán)類(lèi)似，主要用于游戲領(lǐng)域。

另一種是動(dòng)作捕捉設(shè)備，通過(guò)動(dòng)作捕捉設(shè)備采集肢體動(dòng)作進(jìn)而在虛擬世界進(jìn)行交互。動(dòng)作捕捉設(shè)備強(qiáng)調(diào)身體的沉浸感，代表性產(chǎn)品有Leap Motion、Nimble Sense、Prio VR 、Control VR、Kinect、Omni等。國(guó)內(nèi)具有代表性的是Noitom、Ximmerse、Vidoo、Dexmo和uSens。下面對(duì)這幾家中國(guó)公司做一個(gè)簡(jiǎn)單介紹。

1、NOITOM（諾亦騰）

提到動(dòng)作捕捉設(shè)備，不得說(shuō)一下NOITOM，北京諾亦騰科技有限公司是一家在動(dòng)作捕捉領(lǐng)域具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的公司。公司核心團(tuán)隊(duì)由一群具有世界頂尖水準(zhǔn)的工程師組成，研究領(lǐng)域涉及傳感器、模態(tài)識(shí)別、運(yùn)動(dòng)科學(xué)、有限元分析、生物力學(xué)以及虛擬現(xiàn)實(shí)等。諾亦騰開(kāi)發(fā)了具有國(guó)際領(lǐng)先水平的“基于MEMS慣性傳感器的動(dòng)作捕捉技術(shù)”，并在此基礎(chǔ)上形成了一系列具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的低成本高精度動(dòng)作捕捉產(chǎn)品。已經(jīng)成功應(yīng)用于動(dòng)畫(huà)與游戲制作、體育訓(xùn)練、醫(yī)療診斷、虛擬現(xiàn) 實(shí)以及機(jī)器人等領(lǐng)域，并得到全球業(yè)內(nèi)的高度認(rèn)可?！癗oitom”是英文“運(yùn)動(dòng)”（Motion）單詞的倒序拼寫(xiě)，代表了公司目標(biāo)：顛覆運(yùn)動(dòng)捕捉行業(yè)格局。

2、XIMMERSE

XIMMERSE即廣州虛擬現(xiàn)實(shí)科技有限公司，在全球具有一定的知名度，專(zhuān)注于精準(zhǔn)的全身動(dòng)作捕捉技術(shù)解決方案和相關(guān)產(chǎn)品。目前XIMMERSE主要有三款產(chǎn)品：X-HAWK、X-Cobra和X-Swift。三款產(chǎn)品可以獨(dú)立使用，配合使用效果更佳，其產(chǎn)品在移動(dòng)VR領(lǐng)域做得很成功。

3、DEXMO（Dexta Robotics）

Dexmo是Dexta Robotics公司的重要產(chǎn)品，這是一款可捕捉手部動(dòng)作的機(jī)械外骨骼設(shè)備，同時(shí)，Dexmo提供力反饋來(lái)產(chǎn)生真實(shí)的觸感。通過(guò)提供觸覺(jué)，Dexmo攻破了虛擬世界和現(xiàn)實(shí)世界的界限。 目前Dexmo主要有Dexmo Classic、Dexmo F2兩款產(chǎn)品。

Dexmo Classic以11個(gè)自由度捕獲手部動(dòng)作。其中有3個(gè)自由度捕捉拇指的動(dòng)作，同時(shí)檢測(cè)剩余四指的彎曲和分合。這些數(shù)據(jù)會(huì)在SDK中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)運(yùn)算，并提供給開(kāi)發(fā)者精準(zhǔn)的手部模型骨架，或?qū)崟r(shí)在虛擬現(xiàn)實(shí)中顯示精細(xì)的手部姿態(tài)。

Dexmo F2擁有Dexmo Classic的全部功能，同時(shí)，Dexmo F2提供開(kāi)關(guān)型的力反饋功能。在拇指和食指的外骨骼上，添加有潛心開(kāi)發(fā)的力反饋模塊。模塊內(nèi)部有一組小型的齒輪嚙合制動(dòng)設(shè)備。當(dāng)您操作的化身觸碰到一個(gè)虛擬物體時(shí)，信號(hào)會(huì)通過(guò)SDK返回Dexmo F2，使外骨骼被鎖死，產(chǎn)生觸感。

余下全文

4、Vidoo（微動(dòng)）

微動(dòng)是VR手勢(shì)識(shí)別領(lǐng)域的創(chuàng)業(yè)者，但其技術(shù)實(shí)力不容小覷。我們看看其產(chǎn)品的主要參數(shù)：

從性能和易用性講， Vidoo確實(shí)做得很好：

5、uSens

uSens是中國(guó)人在美國(guó)加州創(chuàng)辦的一家VR/AR公司，中文名為“凌感科技”，團(tuán)隊(duì)技術(shù)實(shí)力雄厚，而且具備硅谷得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。其Impression Pi這款VR HMD在國(guó)外具備較高的名氣，但其背后還是依靠過(guò)硬的交互技術(shù)作支撐。uSens在交互方面主要做手勢(shì)識(shí)別和位置追蹤等技術(shù)。

（Founded in 2013，Silicon Valley-based uSens Inc. creates 3D Human-Computer Interaction solution for augmented and virtual reality. As a domain expert in 3D graphics，Computer Vision and Artificial Intelligence, uSens is one of the first companies to provide inside-out 3D hand tracking as well as 6DOF head position tracking for both mobile and tethered AR/VR systems，allowing end users to immerse themselves in what uSens calls “Super Reality”，the most naturally interactive digital experience.）

以上介紹的5家公司在業(yè)內(nèi)都是具備一定名氣且專(zhuān)注于做動(dòng)作捕捉的公司，當(dāng)然還有一些其他公司也有做這方面的工作，如Depth-VR（主要做空間定位）、Nibiru（在這方面開(kāi)發(fā)了交互SDK）等。從以上幾家公司可以看出中國(guó)在這個(gè)領(lǐng)域還是具備一定的實(shí)力，而且從技術(shù)研發(fā)方面也有部分走在了世界前列，期待更多的中國(guó)公司能夠潛心做高精尖技術(shù)方面的工作，為中國(guó)的VR行業(yè)做一份貢獻(xiàn)。