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| 本文作者： 柏蓉 | 2016-01-08 13:16 |
按：文章的上部分盤點(diǎn)了用于VR的傳統(tǒng)手柄和動(dòng)作感應(yīng)手柄，本文繼續(xù)盤點(diǎn)。
這兩天的CES展會(huì)曝出各種令人興奮無比的新聞，無論是大有改進(jìn)的HTC Vive Pre，還是售價(jià)599美元（不含稅費(fèi)和運(yùn)費(fèi)）的消費(fèi)者版Oculus Rift頭盔，抑或是“利用”英特爾RealSense技術(shù)的Yuneec無人機(jī)。不過，我們也可以在這些新聞中看日益重要的動(dòng)作捕捉技術(shù)，尤其是Yuneec無人機(jī)展示出驚為天人的避障能力。當(dāng)然，這不是過英特爾為了展示芯片計(jì)算能力策劃的一次展示。下面讓我們回歸正題，繼續(xù)以技術(shù)的角度盤點(diǎn)VR輸入設(shè)備。
說到這類動(dòng)作捕捉系統(tǒng)，這三款產(chǎn)品估計(jì)是最有代表性的，分別是Leap Motion、微軟的Kinect以及英特爾的RealSense技術(shù)。雖然把這三者歸為一類可能有些不和諧（Kinect捕捉全身動(dòng)作，Leap Motion捕捉手勢，而RealSense能實(shí)現(xiàn)表情和手勢識(shí)別）。不過，它們的基本原理都是基于計(jì)算機(jī)視覺（攝像頭）。
Leap Motion通過紅外LED+灰階攝像頭采集數(shù)據(jù)。具體來說，Leap Motion利用雙目IR攝像頭形成深度視野，然后通過算法捕捉手勢。其官方表示，Leap Motion對(duì)手勢的追蹤可以達(dá)到亞毫米精度。2014年，該公司宣布推出一款基座，能夠與Oculus Rift等VR設(shè)備連接，引入手勢操作，實(shí)現(xiàn)虛擬和現(xiàn)實(shí)的無縫交替。
RealSense是普通攝像頭與深度攝像頭相結(jié)合，捕捉范圍為0.2~1.2m的物體。具體來說，RealSense采用了“主動(dòng)立體成像原理”，模仿了人眼的“視差原理”，通過打出一束紅外光，以左紅外傳感器和右紅外傳感器追蹤這束光的位置，然后用三角定位原理來計(jì)算出3D圖像中的“深度”信息。通過配有深度傳感器和全1080p彩色鏡頭，能夠精確識(shí)別手勢動(dòng)作、面部特征、前景和背景，進(jìn)而讓設(shè)備理解人的動(dòng)作和情感。
至于Kinect則需要分為兩個(gè)版本說。Kinect第一代名為Microsoft Kinect，第二代名為Microsoft Kinect One。雖然第一代和第二代都具備普通RGB攝像頭和深度IR攝像頭，但原理不同，前者利用結(jié)構(gòu)光（Structured Light）原理，后者利用采用飛行時(shí)間法（Time Of Flight）。具體的區(qū)別可以簡單理解為結(jié)構(gòu)光首先在空間中打出網(wǎng)格，然后根據(jù)物體反射的紅外來描述物體的空間信息，而飛行時(shí)間法是通過傳感器發(fā)出的近紅外光反射時(shí)間來計(jì)算被拍攝景物的距離，繪制出物體的三維輪廓。
Microsoft Kinect One
其實(shí)，這類動(dòng)作捕捉設(shè)備日后會(huì)運(yùn)用到VR領(lǐng)域中，雖然現(xiàn)在大多數(shù)都是利用類似Xbox這類手柄。這和VR這個(gè)行業(yè)的發(fā)展有很大的關(guān)系，其次還有成本的問題。最后也插入一些八卦。第一代Kinect的技術(shù)源于以色列公司PrimeSense。后因PrimeSense被蘋果以3.45億美元收購后涉及商業(yè)問題，微軟只好宣布停止生產(chǎn)Kinect一代，然后自己做了一套即后來隨著Xbox One出現(xiàn)的二代Kinect One。所以，你會(huì)看到兩代產(chǎn)品所用的原理不一樣。
對(duì)了，還有一個(gè)值得說，當(dāng)初一代Kinect問世后遭到黑客破解，不僅能在Windows上運(yùn)行，還能在OS X以及Linux上運(yùn)行。而微軟沒有禁止破解行為，還順便推出官方的開發(fā)工具Kinect SDK。除此之外，記者非常想提及一家以色列公司SoftKinetic。這是一家專注飛行時(shí)間法技術(shù)的廠商，去年的時(shí)候被索尼收購。
這類廠商有很多比如成立于2001年的美國廠商Inertial Labs的產(chǎn)品3DSuit系統(tǒng)、成立于2000年的美國廠商Xsens（于2014年被半導(dǎo)體公司仙童收購，仙童最近又被國內(nèi)財(cái)團(tuán)競購）的Moven系統(tǒng)。在全球范圍內(nèi)，這類廠商比較多，而國內(nèi)表現(xiàn)出色也是業(yè)內(nèi)認(rèn)可的是諾亦騰。
諾亦騰不僅與好萊塢著名特效公司TNG Visual Effects、游戲公司Unity Technologies合作，還與國內(nèi)外一些軍方機(jī)構(gòu)有合作。具體可以看下面這個(gè)視頻（其中一個(gè)短打武生的動(dòng)作追蹤的片段，很有中國味~）。
具體來說，基于慣性傳感器的全身動(dòng)捕系統(tǒng)需要在身體的重要關(guān)節(jié)點(diǎn)佩戴集成加速度計(jì)，陀螺儀和磁力計(jì)的慣性傳感器設(shè)備，然后通過算法實(shí)現(xiàn)動(dòng)作的捕捉。原理聽起來十分簡單，但這類動(dòng)作捕捉系統(tǒng)要求廠商在算法方面有一定的積累。
Motion Analysis
這類廠商具有代表性的有英國Oxford Metrics Limited集團(tuán)旗下的Vicon系統(tǒng)、成立于1997年的NaturalPoint公司的Optitrack，以及美國的Motion Analysis（國內(nèi)都稱它為魔神，很有帶感~）。
因?yàn)楣鈱W(xué)+設(shè)備安裝布置+全身動(dòng)作捕捉的原因，這類捕捉系統(tǒng)需要占據(jù)一定的空間，而且價(jià)格也比較昂貴。雖然精確度較高，但用于消費(fèi)級(jí)VR市場的可能性不大。然而，VR主題公園等商用市場則十分適合。從原理上來說，這類基于馬克點(diǎn)的光學(xué)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)都會(huì)使用攝像頭和主動(dòng)或被動(dòng)馬克點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)作捕捉。
到這里，本文對(duì)于VR輸入設(shè)備的盤點(diǎn)就結(jié)束了，但是，這里的每一個(gè)分類都需要更加細(xì)致的分類。不過，不管怎樣的分類，VR類輸入設(shè)備一定會(huì)隨著VR頭顯的發(fā)展迎來它的盛世。值得注意的是，這是VR輸入設(shè)備，即把真實(shí)世界的環(huán)境數(shù)據(jù)映射到虛擬世界的設(shè)備。這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到VR的要求。VR交互設(shè)備不僅需要輸入還同時(shí)需要具備輸出功能，這樣才能實(shí)現(xiàn)全方位的體驗(yàn)。
由此，讓我們期待VR的發(fā)展，將我們帶入一個(gè)模擬現(xiàn)實(shí)的世界，然后在那里實(shí)現(xiàn)人類超越現(xiàn)實(shí)的欲望和夢想！
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