aliber移动位置追踪系统体验:移动终于不再只是“看片神器”

虚拟现实在人们的想象中,至少应该像现实那样让用户自由行走。这样的功能在PC端VR(比如HTC vive)中已经实现,但在虚拟现实另一大主力“移动VR”中却迟迟不见踪影,也致使这类设备被贴上“看片神器”的标签。而目前,以智能手机为平台的移动VR占有90%的VR用户量。如何实现移动VR空间的位置追踪,对移动VR甚至整个VR产业都至关重要。

Caliber VR现场展示的工程机Cobb由1个定位基站、1个头盔定位器和1个交互手柄组成。而未来的版本交互手柄则将变为两个。

Caliber VR体验如何?

Caliber VR一直强调便携性,“我们希望它甚至可以直接装进口袋里,拿出来即可使用。”CEO张道宁如此表示。而在发布会现场,动点科技所看见的工程机产品也的确比较小。除了定位基站只有手机般大小以外,其控制手柄也明显比Vive的手柄小巧,该手柄前端有一个小球,上面分别集成了光学传感器与超声波传感器。而在手托部分,最明显的就是正面的前后左右方向键,其具体功能也可以在具体游戏中定制,另外,在手柄背部还有一个扣扳键,相信是为了枪击游戏而专门设计的。

而头盔定位器的长度也仅仅只有三星Gear VR一半左右,上面同样集成了一个与手柄相同的定位球。工程机阶段,该定位器通过双面胶贴在VR眼镜上面,佩戴起来略显沉重,据介绍,未来量产阶段,对方将会考虑其它更加友好的佩戴方式,甚至将其佩戴于头顶。

体验中,我们试玩了一款类似于俄罗斯方块的游戏,将定位基站放在用户前面的柜子上,佩戴好贴有头盔定位器的VR眼镜,拿上手柄即可开始玩游戏了。

游戏设定在了一个堆满各种形状的俄罗斯方块的房间内,房间的一个角落设置了一个如下图的网格,用户可以自由走到“房间”的其他位置,并用手柄从拿起该位置的方块,最后回到网格处,在相应位置将方块放下,用户甚至可以通过扭转手腕的方式调整方块的姿态。值得注意的是,图中央位置有个黑色的小点,其代表了现实中定位基站的位置。

据介绍,理论上,Caliber VR的定位范围可达4m*4m;定位精度小于2mm;刷新率60HZ;定位延迟小于20ms,其在性能上能够满足实际VR的体验需求。

从体验结果来看,用户可以自由在虚拟世界中行走,并准确拿到方块。不过,除了头盔定位器放在VR眼镜上显得较为沉重之外,延迟过高造成的眩晕也让人有点受不了。张道宁这样解释:“工程机采用蓝牙传输,其本身就自带了50ms左右的延迟。但未来量产时我们将采用OTG接口,其理论延迟几乎为零。Gear VR 3代就将开放OTG接口。”张道宁显然对延迟问题并不担心。

另外,该设备由于只有一个定位基站,并不能360度无死角地定位追踪,身后被遮挡的部分便无法定位,显得有些美中不足。

不过,总的来说,这款产品已经能够完成移动VR的空间定位与追踪。当然,由于延迟问题以及非360度追踪,其体验效果并非完美。

现有方案能够解决移动VR的位置定位与追踪问题吗?

移动VR相对于PC端VR最大的优势就是在于其小巧便携,价格也很便宜。因此,移动VR位置定位与追踪系统同样必须符合便携与低价这两个条件。可惜的是,目前市面上已有的解决方案并不完全符合这两个条件。

首先是HTC Vive的Lighthouse,Lighthouse定位基站其实是一个激光发射器,其里面有2个高成本的电机以达到对转速和相位精确的控制。另外它还需要多个比较昂贵的FPGA芯片,同时对这几十路光电信号进行高实时性的信号处理,处理完的结果还不是定位数据,它还要传到PC上进行更复杂的运算得到头盔和两个手柄位置信息。因此,HTC Vive的基站售价都在一千元以上。

最后,它的头盔和手柄上都需要大量的光电传感器, 对设备体积有一定的要求,不可能做到更小,这直接就影响到了便携性。

第二个是Oculus Rift采用的“星座”系统,这项技术在数学原理上和Lighthouse是一样的,其在头盔上和手柄上大面积分布被严格同步编码的主动发光LED,再采用一个连接到PC的红外高速摄像头去捕捉这些发光点,然后用PC进行计算机视觉的解算,从而计算出头盔和手柄的空间位置。因此,和Lighthouse一样,“星座”方案也同时面临成本和体积的问题。

第三是PSVR采用的双目摄像头追光球的技术,该技术的定位原理是基于双目摄像机的三角定位,索尼采用PS4,把双摄像头的双目图像进行一个计算机视觉解算,算出几个不同颜色的手柄和头盔的空间位置。

但由于在数学原理上其依赖于三角定位,当双目摄像头的间距缩小的时候,其定位精度会以一个指数型的衰减。如果我们把这两个摄像头放远一点,那这个定位器势必是一个体积很大的东西,从而丧失了便携性。那么如果将其强行放小一点、放近一点、那就必须大幅度地提高两个摄像头的像素,与之配套的,还需要对处理这两个高清摄像头的高性能计算芯片做进一步升级,成本也将大幅度增加。

第四是Intel最近发布的Alloy,它采用的是SLAM定位技术,这也是Intel又一次把自家的Realsense传感器试图应用在VR领域的一次尝试。但SLAM只能够定位自己头盔的位置,而且它在定位的精度、定位的刷新率、最重要的是定位的延迟和抗干扰能力是完全没有办法和上面3个产品站在一个水平上的。

第五个是光学动作捕捉设备,一套设备几十万,目前主要运用于VR线下体验馆,成本上肯定不适合移动VR。

最后一个是UWB——超宽带定位技术,其定位的原理其实也很简单,就是利用信标发出的脉冲到达基站的飞行时间来解算位置。这项技术被广泛应用于大型的厂房对叉车进行定位,以及大型的监狱对犯人进行定位。这是一种大场景的、精度在几十厘米量级的这样一种定位方式。同时,这种定位基站也要几万块钱,不管是在体验上还是在成本控制上都是完全不合移动VR的要求。

刚面世,便遭受质疑

不得不说,Caliber VR虽然已低成本解决了移动VR的空间定位问题,但其定位基站长得还真像是Lighthouse定位基站,两者皆为方形设计,只不过Caliber VR的基站明显比Lighthouse要小,仅仅比一部iPhone6s只大一点点。另外,在使用方法上,而者也有一定的相似性:Lighthouse放置在房间的对角线两端靠上,需要向下倾斜放置;Caliber VR仅仅只需要一个基站,端正地放置在用户前面的与人身高差不多的地方即可。而有消息称,Lighthouse也是可以仅使用一个基站实现定位,只不过HTC为了消除遮挡才用了两个基站。

Caliber VR官方表示,不同于Lighthouse激光是其技术核心,Caliber VR综合利用声、光、电三种方式定位,而其最核心的地方则是在于声波上,“我们通过向空间发射经特殊处理后的声波信号来实现精准定位。主要基于三维极坐标定位,而Lighthouse则是通过头盔以及手柄上的大量光电传感器获得(至少5路)方向向量,并对其解算从而得到刚体的位置,Lighthouse并不能得到某一个光电传感器的距离。”Caliber VR合伙人徐晨如此表示。

由于目前Caliber VR以技术保密为由并不愿透露太多技术细节,不过读者或许可以从已有信息中寻得蛛丝马迹,并得到自己的答案。

THE END
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