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VR体感互动技术原理详解

VR体感互动,未屿科技,

· 行业动态

目前主流的体感互动设备中,除了三大(HTC vive、Oculus rift、PS VR)头显外,大部分的VR头显都不具备配套的VR体感互动配套功能(需要第三方配套设备),而正因为缺少了体感互动,使得这些设备未能构成完善的虚拟现实互动系统。

VR体感互动

支持VR体感互动的设备能有效降低晕动症的发生,并大大提高沉浸感,其中最关键就是可以让你的身体跟虚拟世界中的各种场景互动。在体感互动技术中又可以细分出各种类别及产品,比如:体感座椅、跑步机、体感衣服、空间定位技术、动作捕捉技术等。

1.激光定位技术

基本原理就是在空间内安装数个可发射激光的装置,对空间发射横竖两个方向扫射的激光,被定位的物体上放置了多个激光感应接收器,通过计算两束光线到达定位物体的角度差,从而得到物体的三维坐标,物体在移动时三维坐标也会跟着变化,便得到了动作信息,完成动作的捕捉。

代表:HTC Vive - Lighthouse定位技术

AR体感互动

优缺点

激光定位技术的优势在于相对其他定位技术来说成本较低,定位精度高,不会因为遮挡而无法定位,宽容度高,也避免了复杂的程序运算,所以反应速度极快,几乎无延迟,同时可支持多个目标定位,可移动范围广。

不足的是,其利用机械方式来控制激光扫描,稳定性和耐用性较差,比如在使用HTC Vive时,如果灯塔抖动严重,可能会导致无法定位,随着使用时间的加长,机械结构磨损,也会导致定位失灵等故障。

2.红外光学定位技术

这种VR体感互动技术的基本原理是通过在空间内安装多个红外发射摄像头,从而对整个空间进行覆盖拍摄,被定位的物体表面则安装了红外反光点,摄像头发出的红外光再经反光点反射,随后捕捉到这些经反射的红外光,配合多个摄像头工作再通过后续程序计算后便能得到被定位物体的空间坐标。

红外光学定位技术

代表: Oculus Rift主动式红外光学定位技术+九轴定位系统

优缺点

标准的红外光学定位技术同样有着非常高的定位精度,而且延迟率也很低,不足的是这全套设备加起来成本非常高,而且使用起来很麻烦,需要在空间内搭建非常多的摄像机,所以这技术目前一般为商业使用。

而Oculus Rift的主动式红外光学定位技术+九轴定位系统则大大降低了红外光学定位技术的复杂程度,其不用在摄像头上安装红外发射器,也不用散布太多的摄像头(只有两个),使用起来很方便,同时相对HTC Vive的灯塔也有着很长的使用寿命。

不足的是,由于摄像头的视角有限,Oculus Rift不能在太大的活动范围使用,可交互的面积大概为1.5米*1.5米,此外也不支持太多物体的定位。

3.可见光定位技术

可见光VR体感互动定位技术的原理和红外光学定位技术有点相似,同样采用摄像头捕捉被追踪物体的位置信息,只是其不再利用红外光,而是直接利用可见光,在不同的被追踪物体上安装能发出不同颜色的发光灯,摄像头捕捉到这些颜色光点从而区分不同的被追踪物体以及位置信息。

可见光定位技术

代表:PS VR

优缺点

相比前面两种技术,可见光定位技术的造价成本最低,而且无需后续复杂的算法,技术实现难度不大,这也就为什么PS VR能买这么便宜的其中一个原因,而且灵敏度很高,稳定性和耐用性强,是最容易普及的一种方案。

不足的是这种技术定位精度相对较差,抗遮挡性差,如果灯光被遮挡则位置信息无法确认;而且对环境也有一定的使用限制,假如周围光线太强,灯光被削弱,可能无法定位,如果使用空气有相同色光则可能导致定位错乱;同时也由于摄像头视角原因,可移动范围小,灯光数量有限,可追踪目标不多。

4.计算机视觉动作捕捉技术

这项技术基于计算机视觉原理,其由多个高速相机从不同角度对运动目标进行拍摄,当目标的运动轨迹被多台摄像机获取后,通过后续程序的运算,便能在电脑中得到目标的轨迹信息,也就完成了动作的捕捉。

计算机视觉动作捕捉技术

代表:Leap Motion手势识别技术

优缺点

采用这种VR体感互动技术的好处是可以利用少量的摄像机对监测区域的多目标进行动作捕捉,大物体定位精度高,同时被监测对象不需要穿戴和拿取任何定位设备,约束性小,更接近真实的体感交互体验。

不足的是,这种技术需要庞大的程序计算量,对硬件设备有一定配置要求,同时受外界环境影响大,比如环境光线昏暗、背景杂乱、有遮挡物等都无法很好的完成动作捕捉;此外捕捉的动作如果不是合理的摄像机视角以及程序处理影响等,对于比较精细的动作可能无法准确捕捉。

未屿科技-VR体感互动定制专家
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