VR 為什么這樣酷，你需要知道這些技術(shù)VR
虛擬現(xiàn)實(shí) 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(shí)一下進(jìn)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(shí)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(gè)曾經(jīng)面對電子消費(fèi)者甚遠(yuǎn)的技術(shù)進(jìn)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(shí)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(jìn)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(jì)算機(jī)視覺進(jìn)行動作捕捉，缺點(diǎn)是準(zhǔn)確性差。
Leap Motion Orion 演示
電影行業(yè)的光學(xué)捕捉
事實(shí)上，動作捕捉在電影方面已經(jīng)有很純熟的運(yùn)用。
穿好帶有標(biāo)定點(diǎn)的裝備服，在幕布背景下實(shí)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(shí)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(jì)算機(jī)建立這樣的角色，還需要通過圖像映射實(shí)現(xiàn)臉、嘴、眼、鼻子等更細(xì)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(gè)將實(shí)際表演通過捕捉在進(jìn)行計(jì)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(gè)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(diǎn)的光學(xué)捕捉，他們往往需要演員穿好帶有標(biāo)定點(diǎn)的表演服，在任何需要配合的設(shè)備細(xì)節(jié)上也都需要配有標(biāo)定點(diǎn)。
在越來越多的動作信息捕捉設(shè)備面前，甚至細(xì)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(jī)）捕捉設(shè)備也價(jià)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(shí)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(tuán)隊(duì)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(xì)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(jìn)行計(jì)算加工。
在運(yùn)動物體的重要節(jié)點(diǎn)佩戴集成加速度計(jì)，陀螺儀和磁力計(jì)等慣性傳感器設(shè)備，傳感器設(shè)備捕捉目標(biāo)物體的運(yùn)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(yùn)動物體真正、自然地運(yùn)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(jī)工程等領(lǐng)域。
在動作捕捉系統(tǒng)中，三個(gè)關(guān)鍵傳感器陀螺儀傳感器用于處理旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，加速計(jì)用來處理直線運(yùn)動，磁力計(jì)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(jì)知道 “我們運(yùn)動多長距離”，而磁力計(jì)則知道 “我們的運(yùn)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(yùn)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(jià)值，面對更小的動作捕捉創(chuàng)作團(tuán)隊(duì)，它能有一個(gè)不錯(cuò)的售價(jià)，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(tuán)隊(duì)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(shí)下的一個(gè)熱門。
Manus VR 給出的方案是做一對藍(lán)牙手套，這對手套安裝有數(shù)字傳感器，能夠即時(shí)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(shí)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(jìn)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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