VR暈眩證產(chǎn)生的原因及VR設(shè)備中傳感器的分類介紹

　　作為 VR 設(shè)備中實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能的核心零部件，傳感器應(yīng)用得好與壞，在很大程度上決定了 VR 設(shè)備的用戶體驗(yàn)。 VR 的沉浸式互動(dòng)體驗(yàn)讓使用者津津樂(lè)道，但對(duì)于很多用戶來(lái)說(shuō)，不舒適的眩暈感也成為 VR 飽受詬病的一大障礙。當(dāng)下，頭盔體驗(yàn)過(guò)程中以及隨后的一段時(shí)間，用戶都可能會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)烈的眩暈感，感到疲勞、眼花、惡心等，這些都是 VR 暈動(dòng)癥的表現(xiàn)。 “在業(yè)內(nèi)研討會(huì)上，專家們更喜歡探討諸如如何減輕 VR 頭盔的重量等硬指標(biāo)問(wèn)題，”已經(jīng)體驗(yàn)過(guò)市面上大多數(shù) VR 產(chǎn)品的賽迪顧問(wèn)分析師侯云仙告訴《中國(guó)電子報(bào)》記者，“但我認(rèn)為，VR 產(chǎn)品的眩暈問(wèn)題才是推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展首當(dāng)其沖要解決的問(wèn)題?！?暈眩感是如何產(chǎn)生的？侯云仙解釋道，VR 體驗(yàn)對(duì)性能的要求是普通 PC 游戲的 7 倍，流暢、高分辨率的畫面感對(duì)顯卡性能提出了很高的要求。同時(shí)，在 VR 全視角的屏幕中，當(dāng)人轉(zhuǎn)動(dòng)視角或是移動(dòng)的時(shí)候，畫面呈現(xiàn)的速度跟不上，暈眩感即由此產(chǎn)生。實(shí)驗(yàn)證明，從用戶做出頭部運(yùn)動(dòng)，到其看到相應(yīng)反饋圖像的延遲時(shí)間不能超過(guò) 20ms，否則會(huì)有很明顯的拖影感。作為 Oculus 和索尼第一代 VR 產(chǎn)品的供應(yīng)商，歌爾股份 2016 年的出貨量預(yù)計(jì)將占據(jù)全球高端 VR 市場(chǎng)的 80%。該公司研發(fā)部長(zhǎng)杜洋告訴《中國(guó)電子報(bào)》記者，個(gè)體不同的生理特性決定了對(duì) VR 設(shè)備眩暈感的耐受程度，除此之外，延遲是導(dǎo)致眩暈的最主要原因。對(duì)于 VR 設(shè)備而言，產(chǎn)品體驗(yàn)主要就是動(dòng)作捕捉的準(zhǔn)確性和顯示的延遲這兩方面，而這很大程度上都是由設(shè)備中的 IMU（慣性）傳感器決定的。杜洋指出，降低延遲，提高 IMU 傳感器的精度，以及使用 AMOLED 屏，可以在很大程度上改善眩暈問(wèn)題。 “不眩暈才是真 VR”正是大朋 VR 一體機(jī)的宣傳語(yǔ)。據(jù)悉，大朋 VR 設(shè)備在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的占有率已超過(guò)六成。該公司工程師趙俊也在接受《中國(guó)電子報(bào)》記者采訪時(shí)指出，對(duì)比智能手機(jī)中的傳感器，VR 設(shè)備對(duì)傳感器精度和實(shí)時(shí)性的要求更高，如果精度和實(shí)時(shí)性不夠，就會(huì)直接導(dǎo)致暈動(dòng)癥。 “目前，VR 設(shè)備中的 IMU 傳感器主要用來(lái)捕捉頭部的運(yùn)動(dòng)。而使用者在虛擬世界的物理信息主要就是頭部的朝向姿態(tài)以及所處的物理位置?！壁w俊表示，“因此，IMU 傳感器在 VR 中起著基礎(chǔ)核心的作用。

　　杜洋把 VR 設(shè)備中的傳感器分成三個(gè)大類：最主要的一類是 IMU 傳感器，包括加速度傳感器、陀螺儀和地磁傳感器，用來(lái)捕捉使用者的頭部運(yùn)動(dòng)，特別是轉(zhuǎn)動(dòng)。第二類是動(dòng)作捕捉傳感器，目前的方案有紅外攝像頭和紅外感應(yīng)傳感器等，具體方案不一樣，用到的傳感器也不同，主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)作捕捉，特別是使用者左右前后的移動(dòng)。第三類是 VR 設(shè)備中會(huì)用到的其他類型的傳感器，比方說(shuō)佩戴檢測(cè)用的接近傳感器、觸控板用的電容感應(yīng)傳感器等已經(jīng)被廣泛使用，而眼球追蹤用到的紅外攝像頭，以及實(shí)現(xiàn)手勢(shì)識(shí)別、實(shí)現(xiàn) AR 功能的傳感器等可能會(huì)被應(yīng)用在未來(lái)的 VR 設(shè)備中。不難看出，作為智能終端的一類產(chǎn)品，VR 設(shè)備中應(yīng)用的傳感器本身并未突破現(xiàn)有智能終端傳感器的體系框架。以最重要的 IMU 傳感器來(lái)看，也就是那么幾家主流供應(yīng)商。但是，為何相近性能的傳感器應(yīng)用在不同品牌的 VR 設(shè)備中，用戶體驗(yàn)卻相差巨大？ “傳感器性能其實(shí)都差不多，但算法直接決定了產(chǎn)品的體驗(yàn)?！倍叛蠼忉尩溃皞鞲衅鞅旧砟軐?shí)現(xiàn)的功能比較單一，但結(jié)合算法就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能。比如 HTC Vive 的 Lighthouse 定位方案，就是用紅外激光發(fā)射器配合紅外光傳感器，從而實(shí)現(xiàn)精確的動(dòng)作捕捉和定位。” 傳感器供應(yīng)商并不會(huì)提供算法，算法需要 VR 設(shè)備商自己開發(fā)。上面提到的第一類傳感器的算法已經(jīng)比較成熟，各家方案基本差不多；第二類傳感器目前的使用難度最大，對(duì)算法要求也最高。 “傳感器屬于敏感器件，對(duì)溫度、磁場(chǎng)、重力加速度很敏感，調(diào)校和適應(yīng)不同的環(huán)境因素要花費(fèi)很多精力?！壁w俊表示，“我們?cè)谛?zhǔn)、精度、實(shí)時(shí)性和適應(yīng)不同環(huán)境等方面做了很多工作。”