VR 為什么這樣酷，你需要知道這些技術(shù)VR
虛擬現(xiàn)實 VR 就像是一場突如其來的革命，人人談?wù)?VR 往往是在談那些從現(xiàn)實一下進入虛擬狀態(tài)的場景與不知所措。歷史變革告訴我們，變革依賴于技術(shù)沉淀，對于 VR 目前來看，想要更真實的沉浸感，交互技術(shù)是需要克服的重要一環(huán)。
所以動作捕捉技術(shù)和 VR 產(chǎn)業(yè)有了結(jié)合，這讓一個曾經(jīng)面對電子消費者甚遠的技術(shù)進入了行業(yè)視線。
人們需要在虛擬世界中對場景產(chǎn)生動作反饋，甚至于直接與場景中的一些事物產(chǎn)生交互。對于 VR 來說，可以通過我們頭盔中的傳感器捕捉到頭部動作，但我們需要精確的動作捕捉實現(xiàn)肢體捕捉這一更深層次的需求。
使用什么設(shè)備交互？
從目前的市場狀態(tài)來看，VR I/O 設(shè)備可以是各家 VR 游戲手柄、控制器，還可以是更直接的人手、數(shù)據(jù)傳感手套。
對于 VR 控制器而言，HTC Vive 擁有自帶的控制器、Oculus Rift 擁有 Touch 控制器，而索尼的 PlayStation VR 依賴的是 PS Move 手柄。
HTC Vive 控制器
這三種輸入方式都可以被稱為通過光學(xué)視覺的方式進行 VR 輸入，其他方面也有像 Leap Motion 這種建立解決方案的三方公司，他們則是通過計算機視覺進行動作捕捉，缺點是準(zhǔn)確性差。
Leap Motion Orion 演示
電影行業(yè)的光學(xué)捕捉
事實上，動作捕捉在電影方面已經(jīng)有很純熟的運用。
穿好帶有標(biāo)定點的裝備服，在幕布背景下實現(xiàn)動作捕捉場景。對于任何一部你所能想到的好萊塢大片，這都是非常常見的一種電影動作捕捉的形式。
圖片來自：zhicg
比如實現(xiàn)《加勒比海島》、《納尼亞傳奇》那種異形生物的肢體動作、面部表情等；除去使用計算機建立這樣的角色，還需要通過圖像映射實現(xiàn)臉、嘴、眼、鼻子等更細節(jié)的動作捕捉。
圖片來自 YouTube
可以簡單將其理解為，這是一個將實際表演通過捕捉在進行計算，然后映射到三圍數(shù)字圖像的過程。
理論上，市面上對于動作捕捉技術(shù)的探討主要是兩個方面，光學(xué)捕捉和慣性捕捉。而以上的捕捉是通過標(biāo)定點的光學(xué)捕捉，他們往往需要演員穿好帶有標(biāo)定點的表演服，在任何需要配合的設(shè)備細節(jié)上也都需要配有標(biāo)定點。
在越來越多的動作信息捕捉設(shè)備面前，甚至細微的面部動作也會無所遁形，但這樣的設(shè)備仍然有一定的缺陷，如光學(xué)捕捉需要控制好現(xiàn)場的光線，一整套的（越來越多的捕捉相機）捕捉設(shè)備也價值不菲。
慣性捕捉
HTC Vive 等這樣的 VR 產(chǎn)品就采用了光學(xué)捕捉的方式。然而越來越多的廠商（或是解決方案）開始打另一動作捕捉的主意——慣性捕捉。
“相較于光學(xué)動捕，慣性動捕有無場地限制、穿戴時間短、不怕遮擋等優(yōu)勢，精度在某種程度上也已經(jīng)不輸光學(xué)動捕。更重要的是，慣性動捕比光學(xué)動捕成本低很多，這為慣性動捕的普及提供了基礎(chǔ)條件。”諾亦騰 CTO 戴若犁曾這樣告訴愛范兒（微信號：ifanr）。
諾亦騰團隊正在研究慣性捕捉領(lǐng)域，有 Perception Neuron 等產(chǎn)品。
圖片來自 YouTube
G-Wearables 此前曾詳細介紹的慣性動作式捕捉原理（他們擁有 StepVR 產(chǎn)品），捕捉處理方式與光學(xué)動作捕捉數(shù)據(jù)處理路徑大致相同：通過數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備到數(shù)據(jù)處理單元對數(shù)據(jù)進行計算加工。
在運動物體的重要節(jié)點佩戴集成加速度計，陀螺儀和磁力計等慣性傳感器設(shè)備，傳感器設(shè)備捕捉目標(biāo)物體的運動數(shù)據(jù)，包括身體部位的姿態(tài)、方位等信息，再將這些數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理設(shè)備中，經(jīng)過數(shù)據(jù)修正、處理后，最終建立起三維模型，并使得三維模型隨著運動物體真正、自然地運動起來。經(jīng)過處理后的動捕數(shù)據(jù)，可以應(yīng)用在動畫制作，步態(tài)分析，生物力學(xué)，人機工程等領(lǐng)域。
在動作捕捉系統(tǒng)中，三個關(guān)鍵傳感器陀螺儀傳感器用于處理旋轉(zhuǎn)運動，加速計用來處理直線運動，磁力計用來處理方向。通俗易懂的講，陀螺儀知道 “我們是否轉(zhuǎn)了身”，加速計知道 “我們運動多長距離”，而磁力計則知道 “我們的運動方向” 的，在動作捕捉系統(tǒng)中三種傳感器充分利用各自的特長，來跟蹤目標(biāo)物體的運動。
當(dāng)然，慣性捕捉在準(zhǔn)確性方面居于光學(xué)捕捉之下，但仍然有其存在的價值，面對更小的動作捕捉創(chuàng)作團隊，它能有一個不錯的售價，存在的場景寬容度更高。而大型光學(xué)捕捉則常見于電影行業(yè)，他們精確度更高，這同樣也是非常重要的指標(biāo)。
當(dāng)然目前還有很多團隊正在開發(fā)像 Manus VR 這種三方配件的動作捕捉方案，這也成為了時下的一個熱門。
Manus VR 給出的方案是做一對藍牙手套，這對手套安裝有數(shù)字傳感器，能夠即時感應(yīng)佩帶者的動態(tài)手勢，并將相關(guān)信息直接導(dǎo)入 VR 環(huán)境之中，他們可以綁定在 HTC Vive 這種 VR 頭顯設(shè)備中。
甚至，目前還會有將慣性捕捉和光學(xué)捕捉結(jié)合的產(chǎn)品，比如諾亦騰此前發(fā)布了一套混合動作姿態(tài)捕捉支撐的、虛擬現(xiàn)實商用解決方案——Project Alice。“混合”是指將基于傳感器的慣性動作捕捉和光學(xué)動作捕捉結(jié)合了起來。
隨著 VR 技術(shù)進入大眾視線，我們也開始關(guān)心這些行業(yè)技術(shù)。
作者：王飛
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