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VR 為什么這樣酷,你需要知道這些技術(shù)VR

愛范兒 / 王飛 / 2016-05-12 10:39
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,...

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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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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