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移动VR中的定位交互“最优解”是什么?

发布时间:2017-04-01作者:林静

  已过去的2016年,被认为是VR元年,更确切的说,应该是VR技术元年。在所有技术中,交互技术的存在感更强,已走入消费者市场的三大头显在定位交互上拥有较为成熟的方案,HTC Vive更因房间级空间定位方案树立了高端VR体验交互的标准。

  然而PC端VR体验的昂贵成本仍将不少VR爱好者挡在门外,让价格更友好、使用更方便的移动VR具备更完善的空间定位功能,或许才是促进VR普及与发展的正确道路。今天,LYRobotix(凌宇智控)CEO张道宁就与87君聊了聊,移动VR中定位交互那些事儿。

  当Daydream头显只能用来“View”

  目前移动VR头显在全球拥有数千万的存量,其更多地被用来看全景图片、视频、直播等,正如Daydream头显被冠以了“View”的名字。尽管一些头显也可让用户体验轻交互游戏,然而由于画质与交互等方面的局限,体验并不能媲美三大头显。

  张道宁介绍,目前主流移动VR中的交互形式有两种,分别是触摸板和蓝牙体感手柄。这两种方式都只有3DOF姿态信息,无法通过“探头去看”、“伸手去摸”这种符合直觉的方式与虚拟世界进行互动,硬件形态有待完善。

  尽管Gear VR新版、Daydream View在交互方案上没有大突破,张道宁认为,巨头却是在以开放的态度对待第三方移动VR定位方案。“新版的Gear VR四代与之前产品最大的区别是开放OTG接口;Daydream View也没有采用将手机包裹起来的封闭设计,Pixel手机接口可露出连接第三方外设;Cardboard更是开放的。巨头知道自家产品的体验并不完善,而他们也正以开放的姿态拥抱外设厂商。”

  张道宁认为,如果类比PC,现在的移动VR就是只有显示器和主机的PC,而他们开放了USB接口给键盘和鼠标的发明人,提供移动VR中交互解决方案的厂商就是在做三维空间的鼠标和键盘。

  

  三大头显定位方案并不适宜移植到移动VR中

  不少人认为,既然Vive等头显都拥有高质量定位方案,将这些方案移植到移动VR中,是最便利可行的方法。然而,张道宁坦言,三大头显的定位方案与移动VR并不契合。

  张道宁表示,Vive Lighthouse激光定位方案的原理是,两个作为信号源的基站分时工作,完成360度的扫描,Vive头盔与手柄上布满的传感器会记住被基站扫过的时间和角度信息,由此得到大量数据,汇总到连接PC的HUB中,最终将数据传递至PC进行运算。这一定位方案对激光扫描精度要求非常高,需要高精度电机,传感器需实时处理传输数据,需要FPGA芯片,且连接的PC也需要高性能芯片,成本较高,单个基站和手柄价格都超过千元。此外如果将这一方案移植到移动VR中,不仅需要订制布满传感器的移动VR头显,还需在其中集成计算单元,更要保证头显和手柄具有一定体积便于定位,因而成本高,不具可实现性、易用性和便携性。

  Oculus的星座定位方案在数学原理上与Lighthouse相同,不同的是头显和Touch上密密麻麻的红外LED点主动发光,由摄像头捕捉每个点的变化,通过计算机视觉算法做一个刚体的解算,从而把这个刚体在以摄像头为原点的空间坐标系统中的位置解算出来。张道宁认为这套定位方案不适用移动VR最好的证明就是Oculus自家Gear VR也并没有采用,而其原因在于这套方案功耗大,依赖高性能芯片,且成本颇高。

  张道宁说,PSVR定位方案是两种技术的结合,一是双目三角定位,根据手柄相对左右摄像头的不同距离确定相对位置;二是根据手柄光球大小来得到光球的深度信息。而这一定位方案的缺陷在于,定位精度会随着手柄距离双目摄像头的距离的平方衰减,在两三米外就会严重抖动。受限于双目摄像头的视场角,如果采用广角镜头精度就会较差,如果采用窄视角镜头定位范围又会受限,这就需在便携性与定位精度间做取舍。PSVR这套方案不适合移植到移动VR,问题不止上面所说的“定位范围不够”和“产品体积和定位精度取舍”这两个问题,最大的问题是定位器功耗大,无法通过电池供电,需要插电使用,不符合移动VR对易用性的要求。另外,成本是否符合移动VR的成本结构也是较大挑战。

  LYRobotix移动VR定位交互方案NOLO

  在张道宁看来,移动VR中的定位交互方案需要满足以下特点,需要一定定位范围,满足便携性、移动性需求,最重要的是价格友好,符合移动VR特性,与Gear VR、Daydream头显的售价达到同一数量级。

  目前专注移动VR中定位方案的厂商不多,LYRobotix开发的售价99美元的移动VR交互设备NOLO是其中少数具有较高成熟度的产品。NOLO由1个定位基站、1个头盔定位器和2个交互手柄组成,采用LYRobotix自主研发的PolarTraq空间定位技术,可实现6-DoF空间定位与交互,具有超100度FOV,定位范围达六米,定位误差只为几毫米,延迟在20ms以内。

  就技术细节,张道宁提到,NOLO的定位基站担当信源的角色,往空间中广播超声波、红外信号以及无线电信号,而两个手柄和头盔定位器上具有声光电三种传感器,接收到定位基站的广播信号后,解算出相对于定位基站的空间位置,并通过OTG将位置和姿态信息传递至头显中的手机,通过SDK完成与虚拟世界的拟合。

  张道宁表示,这一定位方案功耗低,不依赖高性能芯片,且定位器随放随玩,具有高便捷性。而其99美元的价格更是被外媒评价为“不可战胜”。

  在内容方面,LYRobotix已在与不少优质游戏进行对接。张道宁透露,对于开发者来说,已经在Vive平台上开发完成的游戏,只需花一天的时间就可以完成与NOLO定位系统的适配,让他们的全沉浸式VR游戏也可以运行在所有安卓手机上。而使用NOLO也可让玩家直接玩Steam VR上的游戏,其原理是把在PC上运行的Steam VR游戏,使用WiFi或者连线的方式,投屏到手机屏幕当中,同时结合NOLO定位交互方案,就可把玩家的交互信息反馈到运行的VR游戏中,完成人机交互。

  随着骁龙835的面世,移动VR被认为将拥有愈加完善的体验,而移动VR定位交互方案提供商也将迎来“黄金时代”。此前曾登陆CES舞台并收获不错反响的NOLO也将在本月31日上线Kickstarter众筹平台,并将在 5月走入市场直面VR用户的考验。随着移动处理器性能的提高,以及第三方外设的成熟,移动VR或将在新的一年迎来生机。

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