常見的VR虛擬現(xiàn)實硬件設(shè)備
現(xiàn)在VR技術(shù)處于一個快速發(fā)展時期，所以有很多的人都看好VR設(shè)備的未來。下面為您精心推薦了VR虛擬現(xiàn)實硬件設(shè)備，希望對您有所幫助。
VR硬件設(shè)備
1、VR建模設(shè)備。VR建模是利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)將數(shù)字圖像處理、計算機圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、傳感與測量技術(shù)、仿真與人工智能等多學(xué)科融于一體，為人們建立起一種逼真的、虛擬的、交互式的三維空間環(huán)境。常見的如3D掃描儀設(shè)備。
2、三維視覺顯示設(shè)備。包括實時三維計算機圖形技術(shù)，廣角(寬視野)立體顯示技術(shù)，對觀察者頭、眼和手的跟蹤技術(shù)等。常見的如3D展示系統(tǒng)，大型投影系統(tǒng)如CAVE，頭戴式立體顯示器等。
3、VR聲音設(shè)備，包含三維立體聲和語音識別。三維聲音是由計算機生成的、能由人工設(shè)定聲源在空間中的三維位置的一種合成聲音;VR語音識別系統(tǒng)讓計算機具備人類的聽覺功能，是人機以語言這種人類最自然的方式進行信息交換。常見如三維的聲音系統(tǒng)以及非傳統(tǒng)意義的立體聲。
4、交互設(shè)備。包括位置追蹤儀、數(shù)據(jù)手套、3D輸入設(shè)備、動作捕捉設(shè)備、眼動儀、力反饋設(shè)備以及其他交互設(shè)備。
VR設(shè)備中常見的動作
1.激光定位技術(shù)
基本原理就是在空間內(nèi)安裝數(shù)個可發(fā)射激光的裝置，對空間發(fā)射橫豎兩個方向掃射的激光，被定位的物體上放置了多個激光感應(yīng)接收器，通過計算兩束光線到達定位物體的角度差，從而得到物體的三維坐標(biāo)，物體在移動時三維坐標(biāo)也會跟著變化，便得到了動作信息，完成動作的捕捉。
代表：HTC Vive - Lighthouse定位技術(shù)
HTC Vive的Lighthouse定位技術(shù)就是靠激光和光敏傳感器來確定運動物體的位置，通過在空間對角線上安裝兩個高大概2米的“燈塔”，燈塔每秒能發(fā)出6次激光束，內(nèi)有兩個掃描模塊，分別在水平和垂直方向輪流對空間發(fā)射激光掃描定位空間。
HTC Vive的頭顯和兩個手柄上安裝有多達70個的光敏傳感器，其通過計算接收激光的時間來得到傳感器位置相對于激光發(fā)射器的準(zhǔn)確位置，利用頭顯和手柄上不同位置的多個光敏傳感器從而得出頭顯/手柄的位置及方向。
激光定位技術(shù)的優(yōu)勢在于相對其他定位技術(shù)來說成本較低，定位精度高，不會因為遮擋而無法定位，寬容度高，也避免了復(fù)雜的程序運算，所以反應(yīng)速度極快，幾乎無延遲，同時可支持多個目標(biāo)定位，可移動范圍廣。
不足的是，其利用機械方式來控制激光掃描，穩(wěn)定性和耐用性較差，比如在使用HTC Vive時，如果燈塔抖動嚴(yán)重，可能會導(dǎo)致無法定位，隨著使用時間的加長，機械結(jié)構(gòu)磨損，也會導(dǎo)致定位失靈等故障。
2.紅外光學(xué)定位技術(shù)
這種技術(shù)的基本原理是通過在空間內(nèi)安裝多個紅外發(fā)射攝像頭，從而對整個空間進行覆蓋拍攝，被定位的物體表面則安裝了紅外反光點，攝像頭發(fā)出的紅外光再經(jīng)反光點反射，隨后捕捉到這些經(jīng)反射的紅外光，配合多個攝像頭工作再通過后續(xù)程序計算后便能得到被定位物體的空間坐標(biāo)。
代表： Oculus Rift 主動式紅外光學(xué)定位技術(shù)+九軸定位系統(tǒng)
與上述描述的紅外光學(xué)定位技術(shù)不同的是，Oculus Rift采用的是主動式紅外光學(xué)定位技術(shù)，其頭顯和手柄上放置的并非紅外反光點，而是可以發(fā)出紅外光的“紅外燈”。
然后利用兩臺攝像機進行拍攝，需要注意的是，這兩臺攝像機加裝了紅外光濾波片，所以攝像機能捕捉到的僅有頭顯/手柄上發(fā)出的紅外光，隨后再利用程序計算得到頭顯/手柄的空間坐標(biāo)。
相比紅外光學(xué)定位技術(shù)利用攝像頭發(fā)出的紅外光再經(jīng)由被追蹤物體的反射獲取紅外光，Oculus Rift的主動式紅外光學(xué)定位技術(shù)，則直接在被追蹤物體上安裝紅外發(fā)射器發(fā)出紅外光被攝像頭獲取。
另外Oculus Rift上還內(nèi)置了九軸傳感器，其作用是當(dāng)紅外光學(xué)定位發(fā)生遮擋或者模糊時，能利用九軸傳感器來計算設(shè)備的空間位置信息，從而獲得更高精度的定位。
標(biāo)準(zhǔn)的紅外光學(xué)定位技術(shù)同樣有著非常高的定位精度，而且延遲率也很低，不足的是這全套設(shè)備加起來成本非常高，而且使用起來很麻煩，需要在空間內(nèi)搭建非常多的攝像機，所以這技術(shù)目前一般為商業(yè)使用。
而Oculus Rift的主動式紅外光學(xué)定位技術(shù)+九軸定位系統(tǒng)則大大降低了紅外光學(xué)定位技術(shù)的復(fù)雜程度，其不用在攝像頭上安裝紅外發(fā)射器，也不用散布太多的攝像頭(只有兩個)，使用起來很方便，同時相對HTC Vive的燈塔也有著很長的使用壽命。
不足的是，由于攝像頭的視角有限，Oculus Rift不能在太大的活動范圍使用，可交互的面積大概為1.5米*1.5米，此外也不支持太多物體的定位。
3.可見光定位技術(shù)
可見光定位技術(shù)的原理和紅外光學(xué)定位技術(shù)有點相似，同樣采用攝像頭捕捉被追蹤物體的位置信息，只是其不再利用紅外光，而是直接利用可見光，在不同的被追蹤物體上安裝能發(fā)出不同顏色的發(fā)光燈，攝像頭捕捉到這些顏色光點從而區(qū)分不同的被追蹤物體以及位置信息。
代表：PS VR
索尼的PS VR采用的便是上述這種技術(shù)，很多人以為PS VR頭顯上發(fā)出的藍(lán)光只是裝飾用，實際是用于被攝像頭獲取，從而計算位置信息，而兩個體感手柄則分別帶有可發(fā)出天藍(lán)色和粉紅色光的燈，之后利用雙目攝像頭獲取到這些燈光信息后，便能計算出光球的空間坐標(biāo)。
相比前面兩種技術(shù)，可見光定位技術(shù)的造價成本最低，而且無需后續(xù)復(fù)雜的算法，技術(shù)實現(xiàn)難度不大，這也就為什么PS VR能買這么便宜的其中一個原因，而且靈敏度很高，穩(wěn)定性和耐用性強，是最容易普及的一種方案。
不足的是這種技術(shù)定位精度相對較差，抗遮擋性差，如果燈光被遮擋則位置信息無法確認(rèn);而且對環(huán)境也有一定的使用限制，假如周圍光線太強，燈光被削弱，可能無法定位，如果使用空氣有相同色光則可能導(dǎo)致定位錯亂;同時也由于攝像頭視角原因，可移動范圍小，燈光數(shù)量有限，可追蹤目標(biāo)不多。
4.計算機視覺動作捕捉技術(shù)
這項技術(shù)基于計算機視覺原理，其由多個高速相機從不同角度對運動目標(biāo)進行拍攝，當(dāng)目標(biāo)的運動軌跡被多臺攝像機獲取后，通過后續(xù)程序的運算，便能在電腦中得到目標(biāo)的軌跡信息，也就完成了動作的捕捉。
代表：Leap MoTIon手勢識別技術(shù)
Leap MoTIon在VR應(yīng)用中的手勢識別技術(shù)便利用了上述的技術(shù)原理，其在VR頭顯前部安裝有兩個攝像頭，利用雙目立體視覺成像原理，通過兩個攝像機來提取包括三維位置在內(nèi)的信息進行手勢的動作捕捉和識別，建立手部立體模型和運動軌跡，從而實現(xiàn)手部的體感交互。
采用這種技術(shù)的好處是可以利用少量的攝像機對監(jiān)測區(qū)域的多目標(biāo)進行動作捕捉，大物體定位精度高，同時被監(jiān)測對象不需要穿戴和拿取任何定位設(shè)備，約束性小，更接近真實的體感交互體驗。
不足的是，這種技術(shù)需要龐大的程序計算量，對硬件設(shè)備有一定配置要求，同時受外界環(huán)境影響大，比如環(huán)境光線昏暗、背景雜亂、有遮擋物等都無法很好的完成動作捕捉;此外捕捉的動作如果不是合理的攝像機視角以及程序處理影響等，對于比較精細(xì)的動作可能無法準(zhǔn)確捕捉。
5.基于慣性傳感器的動作捕捉技術(shù)
采用這種技術(shù)，被追蹤目標(biāo)需要在重要節(jié)點上佩戴集成加速度計，陀螺儀和磁力計等慣性傳感器設(shè)備，這是一整套的動作捕捉系統(tǒng)，需要多個元器件協(xié)同工作，其由慣性器件和數(shù)據(jù)處理單元組成，數(shù)據(jù)處理單元利用慣性器件采集到的運動學(xué)信息，當(dāng)目標(biāo)在運動時，這些元器件的位置信息被改變，從而得到目標(biāo)運動的軌跡，之后再通過慣性導(dǎo)航原理便可完成運動目標(biāo)的動作捕捉。
代表：諾亦騰 - PercepTIon Neuron
PercepTIon Neuron是一套靈活的動作捕捉系統(tǒng)，使用者需要將這套設(shè)備穿戴在身體相關(guān)的部位上，比如手部的話捕捉需要戴一個“手套”。其子節(jié)點模塊體積比硬幣還小，卻集成了加速度計、陀螺儀以及磁力計的慣性測量傳感器，之后便可以完成單臂、全身、手指等精巧動作及大動態(tài)的奔跑跳躍等等的動作捕捉，可以說是上述的動作捕捉技術(shù)中可捕捉信息量最大的一個，而且可以無線傳輸數(shù)據(jù)。
相比以上的動作捕捉技術(shù)，基于慣性傳感器的動作捕捉技術(shù)受外界的影響小，不用在使用空間上安裝“燈塔”、攝像頭等雜亂部件，而且可獲取的動作信息量大、靈敏度高、動態(tài)性能好、可移動范圍廣，體感交互也完全接近真實的交互體驗。
比較不足的是，需要將這套設(shè)備穿戴在身體，可能會造成一定的累贅，同時由于傳感器的工作。
VR設(shè)備的常用常識
這些頭戴式顯示器是具體如何工作的?
在這條探索虛擬現(xiàn)實的路上，Oculus、Valve和Sony都殊途同歸的了解到：要在新的硬件中提煉出“真實”，有一些特定的元素必須做得恰到好處。首先就是視野要足夠?qū)�，不再局限于一片方形的屏�?其次畫面的刷新率也要足夠快，達到與人眼與人腦同步的反應(yīng)速度;最后，畫面的延遲也要被壓縮到可以被忽略不計的程度。
談到頭戴式顯示器，如果我們把此前就已經(jīng)開始出現(xiàn)在市場上的所謂“3D眼鏡”也算在內(nèi)的話，其實數(shù)量已經(jīng)不少了。
眼下VR設(shè)備的工作方式其實很好理解，說白了其實就是將兩片小屏幕放在距離眼睛很近的距離上，并將原來鼠標(biāo)移動鏡頭的功能置換到了頭戴設(shè)備中，通過陀螺儀、追蹤器、電磁感應(yīng)裝置等內(nèi)置在頭盔內(nèi)的設(shè)備實現(xiàn)這個曾經(jīng)簡單的功能。理論上講，單靠上述裝置就應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)對使用者頭部動作的捕捉，但由于目前的技術(shù)還不夠成熟，三家大的VR硬件開發(fā)者都還要仰賴額外的.外部裝置來實現(xiàn)精確捕捉，即外部攝像頭或LED傳感器。
VR設(shè)備要實現(xiàn)3D化的視覺體驗，對硬件也提出了更多的要求。原來的圖像要渲染兩次，一只眼睛一次。這部分消耗掉的額外運算能力自然也要有它的出處，它可以來自強大PC的CPU或GPU，也可以來自頭戴設(shè)備所搭載的額外運算單元。
這就是索尼PS VR可能會搭載的輔助運算單元，顯然單靠PS4原來的機能已經(jīng)不足以獨立撐起VR外設(shè)了
頭戴式顯示器戴起來能有多舒適?
Oculus花了這么長時間才進入市場的原因之一是產(chǎn)品的舒適度一直達不到設(shè)計者的要求。為裝備減重是頭一項艱巨的任務(wù)，初代的Oculus開發(fā)套件重量為380克(DK1)，第二代開發(fā)套件(DK2)的重量是440克，看上去是增加了，但據(jù)說商用版本在減重方面做出了更多的努力。與此同時，設(shè)計者還必須想辦法將設(shè)備的刷新率提升到90HZ(意思是展現(xiàn)出來的畫面每秒刷新90次)，并為設(shè)備提供更加舒適的佩戴方式與可調(diào)節(jié)聚焦的功能。
Oculus CEO Brendan Iribe 說。“這個項目給我們帶來了源源不斷的挑戰(zhàn)。我們嘗試把所有進入你眼睛里的光線替換掉，然后給你一雙電腦生成的眼睛，讓你覺得很自然，像在真實世界中一樣。這項技術(shù)才剛剛起步，以后肯定會越來越完善。我們和Rift已經(jīng)找到了門道，所以多數(shù)的使用者在適應(yīng)一段時間后都可以長時間的使用我們的VR設(shè)備了。”
在明年發(fā)布的三個頭戴式顯示器都能夠與眼鏡同時佩戴，在頭戴式顯示器內(nèi)的空間比你想象中大，除非你的眼鏡框特別的寬大，否則都能與頭戴式顯示器同時使用。不過擔(dān)心這個其實沒有必要，因為如果頭戴式顯示器大多擁有調(diào)節(jié)聚焦功能的話，即便你裸眼視力較差，也能夠在大多數(shù)情況下通過這種方式調(diào)節(jié)出清晰的畫面。只有極其個別的玩家可能會需要一副新的眼鏡。
這其實還是3D眩暈癥在作祟�？偠灾�，我們很難欺騙自己的大腦，如果我們不相信看見的假象，就會很可能得3D眩暈癥。癥狀包含冷汗，眩暈，眼花，頭痛，臉色蒼白，惡心，最嚴(yán)重的情況下還會嘔吐。
開發(fā)者們正在盡全力通過技術(shù)手段減少這種情況的發(fā)生，不過對于一些容易受到3D眩暈癥影響的玩家來說，這種情況恐怕無法完全避免。頭戴式顯示器帶來的眩暈感其實與用傳統(tǒng)顯示器玩FPS帶來的眩暈感沒有本質(zhì)不同，不少玩家可能會在初次嘗試時產(chǎn)生不適感，但經(jīng)過一段時間的習(xí)慣，絕大多數(shù)的玩家的這種感覺都會逐漸消失。
在3A級FPS中適用這種技術(shù)會很有可能會讓FPS重獲新生
最舒適的VR體驗是讓鏡頭控制頭部移動。這樣能讓人不感覺難受是因為我們前庭神經(jīng)系統(tǒng)在運作。我們的內(nèi)耳里面有叫做纖毛的纖細(xì)茸毛，這些纖毛在末端都有顯微結(jié)晶。在人移動頭部的時候，這些毛發(fā)就會彎曲轉(zhuǎn)動，向大腦傳遞信號以適應(yīng)位置的變化。在眼睛傳送給大腦的信息與前庭神經(jīng)系統(tǒng)收到的信息不同時，就會發(fā)生 3D眩暈癥。
這張圖片介紹了人眼在觀察現(xiàn)實世界與使用VR設(shè)備時的不同聚焦方式，看起來確實需要適應(yīng)一段時間
不過歸根究底，從過往的經(jīng)驗來看，任何3D化的體驗都會帶來類似的問題。Oculus也因此計劃在他們的作品中引入一個舒適度評級制度。“在商店中上架的商品，都必會按照一定程度的眩暈水平評級。”Oculus國際工作室負(fù)責(zé)人Jason Rubin說，“我們會保證所有產(chǎn)品都達到某一個舒適度標(biāo)準(zhǔn)。也會讓消費者了解什么作品相對更舒適，什么作品可能會考驗他們的胃。”
虛擬現(xiàn)實對膽小的人來說安全嗎?
關(guān)于虛擬現(xiàn)實的另一個揮之不去的擔(dān)憂是我們已經(jīng)習(xí)慣于在二維中接觸暴力和恐怖的內(nèi)容，那么我們還可以在沉浸式中體驗這些內(nèi)容嗎?在2014的一次展會上，Cloud Head Hames的Denny Unger 提醒開發(fā)者不要濫用沉浸式體驗。“當(dāng)廣告放出時，有人說要把誰誰誰嚇?biāo)溃热缱屝呐K病人發(fā)病之類的。”他說：“這類“嚇人”的作品肯定會有，這種情況估計也肯定會發(fā)生的。”
不過話說回來，電影院里的恐怖片也嚇?biāo)肋^人，傳統(tǒng)顯示器上的恐怖游戲也讓許多人夜不能寐，是否敢下水，還得看你自己了。
VR把我們從身邊的環(huán)境隔離，這是否安全?
舒適度并不是VR面臨的唯一挑戰(zhàn)。頭戴式顯示器帶來的是一種隔離的感覺，特別是從入耳式耳機變成噪聲隔離或是噪聲消除裝置以后，你現(xiàn)在將既看不到、也聽不到外面的世界�，F(xiàn)在還沒有什么好辦法能讓人戴著頭戴式顯示器的同時與真實世界進行互動，無論是接電話還是和屋內(nèi)人說話。說白了，由于你連自己的桌面都看不到，想抓起杯子喝口水都會很困難。
如果不把各種潛在的法律漏洞堵住，虛擬現(xiàn)實設(shè)備恐怕會造成許多難纏的官司
在頭戴式顯示器里安裝能顯示使用者周圍環(huán)境的鏡頭，一按按鈕就可以看向外面，這也是一種解決辦法。但是Iribe認(rèn)為這都不是最好的解決辦法。“這種想要穿過鏡頭的方式對人來說不會很舒服。” Iribe說：“對于眼睛來說，它所展現(xiàn)出來的景象是錯位的。這不是什么好辦法。要快速從隔離中脫離出來確認(rèn)屋內(nèi)情況，這樣的方法固然可行，但肯定會讓人產(chǎn)生更多的不適感。按按鈕就可以看外面并不是什么新技術(shù)，任何一家進軍VR市場的硬件商都能輕易的加上這個功能。但我們認(rèn)為，更好的辦法是通過某種掃描方式讓你周遭的環(huán)境以地圖的形式展現(xiàn)在你的面前，這樣能更好的避免你在游戲中撞到墻。
目前，使用者在用產(chǎn)品的時候會被告知一系列關(guān)于安全和健康的警告。Oculus 建議限制使用時間，并與使用者保持持續(xù)溝通來完善安全條款。Oculus Rift的發(fā)售將是VR產(chǎn)品第一次大量涌入市場，消費者們勢必會反饋回很多千奇百怪的問題，很難說開發(fā)者在這方面就做好了完全的準(zhǔn)備，不過他們在態(tài)度上則絕對是“嚴(yán)陣以待”。
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