VR 为什么这样酷?你需要知道这些技术

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2016-05-11 17:09

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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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(微信号:ifanr)。

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

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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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题图来自:gizmodo

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