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VR为什么这样酷你需要知道这些技术

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来源: 作者: 2019-03-21 11:28:01

虚拟现实 VR 就像是一场突如其来的革命,人人谈论 VR 往往是在谈那些从现实一下进入虚拟状态的场景与不知所措。历史变革告诉我们,变革依赖于技术沉淀,对于 VR 目前来看,想要更真实的沉浸感,交互技术是需要克服的重要一环。

所以动作捕捉技术和 VR 产业有了结合,这让一个曾经面对电子消费者甚远的技术进入了行业视线。

人们需要在虚拟世界中对场景产生动作反馈,甚至于直接与场景中的一些事物产生交互。对于 VR 来说,可以通过我们头盔中的传感器捕捉到头部动作,但我们需要精确的动作捕捉实现肢体捕捉这一更深层次的需求。

使用什么设备交互?

从目前的市场状态来看,VR I/O 设备可以是各家 VR 游戏手柄、控制器,还可以是更直接的人手、数据传感手套。

对于 VR 控制器而言,HTC Vive 拥有自带的控制器、Oculus Rift 拥有 Touch 控制器,而索尼的 PlayStation VR 依赖的是 PS Move 手柄。

HTC Vive 控制器

这三种输入方式都可以被称为通过光学视觉的方式进行 VR 输入,其他方面也有像 Leap Motion 这种建立解决方案的三方公司,他们则是通过计算机视觉进行动作捕捉,缺点是准确性差。

Leap Motion Orion 演示

电影行业的光学捕捉

事实上,动作捕捉在电影方面已经有很纯熟的运用。

穿好带有标定点的装备服,在幕布背景下实现动作捕捉场景。对于任何一部你所能想到的好莱坞大片,这都是非常常见的一种电影动作捕捉的形式。

图片来自:zhicg

比如实现《加勒比海岛》、《纳尼亚传奇》那种异形生物的肢体动作、面部表情等;除去使用计算机建立这样的角色,还需要通过图像映射实现脸、嘴、眼、鼻子等更细节的动作捕捉。

图片来自 YouTube

可以简单将其理解为,这是一个将实际表演通过捕捉在进行计算,然后映射到三围数字图像的过程。

理论上,市面上对于动作捕捉技术的探讨主要是两个方面,光学捕捉和惯性捕捉。而以上的捕捉是通过标定点的光学捕捉,他们往往需要演员穿好带有标定点的表演服,在任何需要配合的设备细节上也都需要配有标定点。

在越来越多的动作信息捕捉设备面前,甚至细微的面部动作也会无所遁形,但这样的设备仍然有一定的缺陷,如光学捕捉需要控制好现场的光线,一整套的(越来越多的捕捉相机)捕捉设备也价值不菲。

惯性捕捉

HTC Vive 等这样的 VR 产品就采用了光学捕捉的方式。然而越来越多的厂商(或是解决方案)开始打另一动作捕捉的主意——惯性捕捉。

“相较于光学动捕,惯性动捕有无场地限制、穿戴时间短、不怕遮挡等优势,精度在某种程度上也已经不输光学动捕。更重要的是,惯性动捕比光学动捕成本低很多,这为惯性动捕的普及提供了基础条件。”诺亦腾 CTO 戴若犁曾这样告诉爱范儿(号:ifanr)。

诺亦腾团队正在研究惯性捕捉领域,有 Perception Neuron 等产品。

图片来自 YouTube

G-Wearables 此前曾详细介绍的惯性动作式捕捉原理(他们拥有 StepVR 产品),捕捉处理方式与光学动作捕捉数据处理路径大致相同:通过数据采集设备采集数据,数据传输设备到数据处理单元对数据进行计算加工。

在运动物体的重要节点佩戴集成加速度计,陀螺仪和磁力计等惯性传感器设备,传感器设备捕捉目标物体的运动数据,包括身体部位的姿态、方位等信息,再将这些数据通过数据传输设备传输到数据处理设备中,经过数据修正、处理后,最终建立起三维模型,并使得三维模型随着运动物体真正、自然地运动起来。经过处理后的动捕数据,可以应用在动画制作,步态分析,生物力学,人机工程等领域。

在动作捕捉系统中,三个关键传感器陀螺仪传感器用于处理旋转运动,加速计用来处理直线运动,磁力计用来处理方向。通俗易懂的讲,陀螺仪知道 “我们是否转了身”,加速计知道 “我们运动多长距离”,而磁力计则知道 “我们的运动方向” 的,在动作捕捉系统中三种传感器充分利用各自的特长,来跟踪目标物体的运动。

当然,惯性捕捉在准确性方面居于光学捕捉之下,但仍然有其存在的价值,面对更小的动作捕捉创作团队,它能有一个不错的售价,存在的场景宽容度更高。而大型光学捕捉则常见于电影行业,他们精确度更高,这同样也是非常重要的指标。

当然目前还有很多团队正在开发像 Manus VR 这种三方配件的动作捕捉方案,这也成为了时下的一个热门。

Manus VR 给出的方案是做一对蓝牙手套,这对手套安装有数字传感器,能够即时感应佩带者的动态手势,并将相关信息直接导入 VR 环境之中,他们可以绑定在 HTC Vive 这种 VR 头显设备中。

甚至,目前还会有将惯性捕捉和光学捕捉结合的产品,比如诺亦腾此前发布了一套混合动作姿态捕捉支撑的、虚拟现实商用解决方案——Project Alice。“混合”是指将基于传感器的惯性动作捕捉和光学动作捕捉结合了起来。

随着 VR 技术进入大众视线,我们也开始关心这些行业技术。

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