HYPEREAL VR的空間定位技術(shù)發(fā)展與分析

　　根本目標(biāo)：用跟蹤技術(shù)為用戶帶來沉浸感

　　陳：VR的終極目的是為了完全接管人體所有的感知器官，然后通過計算機模擬的方式去提供反饋，讓用戶形成一種很強烈的沉浸和臨場感。除了視覺顯示，還要用到跟蹤技術(shù)。跟蹤技術(shù)的意義是能夠把真實世界的東西帶到虛擬世界當(dāng)中去。畢竟人的身體，包括一些周圍的環(huán)境都還是在真實世界當(dāng)中，所以必須要用跟蹤技術(shù)來使得真實世界的東西在虛擬場景中有一個對應(yīng)，以及和虛擬場景發(fā)生交互。

　　跟蹤技術(shù)

　　跟蹤技術(shù)是分階段的。最初級階段，便是實現(xiàn)頭盔旋轉(zhuǎn)的跟蹤?，F(xiàn)在移動端大部分產(chǎn)品，基本上都能實現(xiàn)這一點，通過追蹤頭部旋轉(zhuǎn)，已經(jīng)可以達到一定的沉浸感。但問題是，當(dāng)用戶看到VR場景之后，接下來的需求就是希望與這個虛擬場景進行交互。這其中，交互的方式有很多種，包括用手，或者用身體，這就是為什么現(xiàn)在所有的PC的方案基本上都會有頭部的平移以及手柄的跟蹤，這會給用戶提供更好的沉浸感，因為他可以感到他身體的一部分——頭部和兩只手，可以和虛擬當(dāng)中的物體發(fā)生交互。

　　誠然，為了達到完美的沉浸感和逼真的效果，還有很多東西需要做，比如說手指、全身、眼球的跟蹤，以及對周圍環(huán)境的感知。這些也都是大家能看得到的VR的發(fā)展方向，我們也在同時研究和關(guān)注這些技術(shù)。

　　我們今天介紹的HyTrack跟蹤系統(tǒng)主要是側(cè)重于解決PC方案中頭盔和手柄的運動跟蹤問題。

　　HyTrack——最精確的毫米級定位系統(tǒng)

　　在講解了跟蹤技術(shù)之后，陳祿介紹了HYPEREAL自主研發(fā)的燈塔技術(shù)原理。

　　燈塔跟蹤技術(shù)的前世今生

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　　燈塔定位技術(shù)的最早原型是在1989年被提出的Minnesota Scanner，其原理就是利用掃描激光面對于空間進行編碼進而對物體做跟蹤。而后有很多人基于相似原理做了改進用于不同領(lǐng)域的應(yīng)用中。Valve之前首先把它成功的帶到了VR消費電子領(lǐng)域。

　　陳：這是我們公司自己研發(fā)的比較早期的原型，做得比較裸。左邊是燈塔，有兩個電機，電機上面有透鏡，這里有一個小動畫演示燈塔的結(jié)構(gòu)，可以看到通過透鏡把一束激光變?yōu)橐粋€扇面，再利用電機使得激光面勻速掃描。中間的部分是我們頭顯的早期原型，上面有很多小的線路板就是我們自己制作的傳感器模塊，每一個中心有一個光電二極管。傳感器把光信號轉(zhuǎn)成電信號再到數(shù)字信號，然后傳到計算機里?；驹砣缟蠄D，左邊這一塊是激光掃描扇面的頂視圖，激光會從一個基準位置開始向下掃。在掃過基準位置時刻，我們會發(fā)射一個無線同步信號。藍線是掃到每個光電二極管的激光面。右邊的圖是傳感器上面的時序圖，從收到無線同步信號的時候開始計時，當(dāng)被光掃過的時候，會留下一個很小的間距的光脈沖，測量脈沖中點時刻，結(jié)合電機轉(zhuǎn)速，我們可以計算得到該掃描面相對基準平面的夾角。這樣我們就知道這個點處在空間當(dāng)中哪一個平面上。通過兩個方向的掃描，被照到的傳感器點我們可以確定其在空間當(dāng)中的某條直線上。在這里我們和VIVE采用了不同的技術(shù)方案，他們使用的光同步，燈塔會有LED燈。無線同步的好處是，燈塔之間不用同步線連接了，或者燈塔不用互相對著擺放。兩種方案在工程實現(xiàn)上的區(qū)別很大，測量手段也會不一樣，但是本質(zhì)上都是為了獲得同步信號時間。

　　HyTrack早期原型、基本原理