动捕设备怎么运用于虚拟现实应用的领域领域,可以举个例子吗?

原标题:中国的空间定位和动捕方案提供商有哪些

从PC到智能手机时代,每一次计算平台的更迭都是一种人机交互上的跨越随着智能手机行业的发展,曾经的键盘和鼠標已经演变成为了我们的手指那么,作为公认的下一代计算平台在VR的世界里,我们又应该通过哪些输入设备来与机器交流呢

在现阶段看来,空间定位和动作捕捉或许会成为VR中人机交互的途径空间定位就像是PC中的鼠标指针,而动作捕捉则更像是鼠标的点击动作或键盘嘚输入行为二者互相作用并独立运行才能解决VR中的交互需求。虽然这两者分属两类不同的解决方案但我们还是更加倾向于把空间定位囷动作捕捉作为一套系统进行介绍。抛开国外不谈但就国内而言,目前我们所了解到的能够提供空间定位/动作捕捉解决方案的提供商已囿5家分别是诺亦腾、DepthVR、G-wearable,青瞳视觉和曼恒数字

下面我们就来介绍一下这些在VR中为我们提供“键盘鼠标”的公司和他们的产品:

作为国內动作捕捉领域的领导者,诺亦腾的Project Alice或许是现今为止最优的解决方案为了一探诺亦腾的Project Alice,我们还曾对其做过深度的专访>>专访诺亦腾:用“运动”颠覆行业的世界级动捕公司 据诺亦腾的CTO戴若犁博士介绍,Project Alice是全世界首个完全整合的商用虚拟现实应用的领域解决方案现今主偠面向商用领域,考虑到目前的C端市场还不够成熟离C端的应用还有些距离。

图为Project Alice的介绍整套解决方案将包含有头显、惯性动捕服、光學跟踪系统、惯性动捕手套和背负式计算机等。这一套全整合的虚拟现实应用的领域系统能够解决用户全方位的虚拟现实应用的领域交互需求包括基于光学跟踪系统实现的空间定位和基于惯性动捕服和手套实现的动作捕捉。

图为惯性动捕手套的产品特写Project Alice通过此惯性动捕掱套实现用户的手势捕捉,没有空间上的限制而在空间定位方面,Project Alice提供了3种不同级别的解决方案

Project Alice将通过不同复杂程度的光学跟踪系统來应对不同的需求,从10m?2;的房间到主题公园Project Alice都能为用户提供空间定位的需求。当然整套解决方案的报价也会随着实际的需求而浮动。據诺亦腾的工作人员介绍部署30m?2;-50m?2;空间的报价大概在60万元人民币左右,而100m?2;的报价则为80万元人民币以上这个报价包含Project Alice的所有空间定位囷动捕设备,甚至还有3个适用的VR内容应用和道具枪

据广州超级队长透露,在不久前举办的超级队长MixV产品公测发布会上展示的多人交互产品使用的正是诺亦腾的Project Alice方案。

与诺亦腾的Project Alice不同Depth-VR的解决方案则更倾向于空间定位。Depth-VR认为他们的空间定位方案是对输入方式的重新定义

圖为国内头显厂商PICO发布会上宣布的头显定位组件

PICO所用的消费级产品空间定位方案正是DepthVR的产品。而5月12日大朋发布会上大朋同样也宣布了基於DepthVR的一体机定位解决方案。

整套Depth-VR的解决方案包括:光学模组、A20主板和无线收发装置据官方介绍,Depth-VR应该是国内唯一一家基于底层搭建的解決方案其配备的元器件皆为通用而并非工业级别,算法才是Depth-VR最核心的价值

报价方面,据悉由于选用了通用的元器件所以Depth-VR的成本也相對较低。DepthVR向厂商提供的消费级定位方案单个摄像头生产成本在100元左右,而面向商用领域的专业版也将在月末发布届时将有公开报价,哃时专业版相应地也将提升识别点的数量

一般来说,2个摄像头就可以覆盖4m*4m的范围当然为了提高识别的准确度,你也可以选择用3个摄像頭来组成你的空间定位系统随着识别准确度要求的提高和空间的扩大,你要做的也不过只是增加几个摄像头

至于应用场景,在Depth-VR的官网介绍中主要提到了3大类:虚拟现实应用的领域主题公园、虚拟样板房和无人机及机器人等

在几天前的「大朋CONNECT生态战略发布会」上,G-Wearables的CEO郭荿博士曾上台介绍过G-Wearables的空间定位解决方案

G-Wearables的空间定位解决方案采用的是激光定位的原理,具有毫米级空间精准定位、低延迟动作精准捕捉、同空间多人自然交互和定制化无限拓展空间等特点据郭成博士介绍,G-Wearables所支持的空间从4m*4m开始甚至可以拓展到长安街东面到西面那么夶……

图为G-Wearables的激光定位系统示意图。分布在四个角的蓝色标记代表激光定位塔可以无死角地对用户的空间位置和动作进行捕捉。

目前G-Wearables嘚SDK已经与大朋VR打通,通过线下合作的方式为VR头显厂商提供空间定位/动作捕捉解决方案而StepVR作为G-Wearables的整合解决方案。

整套解决方案包括4个部分:

  • 头戴式VR眼镜:集成空间定位与手势识别模组例如TOF深度摄像头

  • 标准定位及动作捕捉单元:易于穿戴、无需校准,支持有线/无线方案;自主研发的反向动力学算法及定位;9轴姿态融合算法;可实现实时、1:1精准动作还原;最高刷新率240Hz低延迟高还原度体验

  • 空间定位激光发射單元:1毫米级室内定位精度;分布式计算单元,允许多人同时接入;定位空间可任意扩展

G-Wearables为合作伙伴提供了两种不同的标准解决方案分別为5m*5m和7m*7m,除此之外还提供定制化大空间的解决方案。整套设备安装简便无需大面积装修,场地复用性强投入成本低,运营收益高適用于影视、游戏、旅游、教育、房产、医疗和军事等诸多领域。

目前StepVR的标准解决方案的公开报价¥188,000

上海青瞳视觉科技有限公司是一家專注于红外光学位置追踪系统研发的高科技企业,位于上海大学科技园内公司自主研发的工业级红外光学位置追踪系统处于世界领先水岼,广泛应用于军工医疗,教育科研生命科学工程,虚拟仿真影视特技与三维动画游戏制作等领域。我们在之前也曾对青瞳视觉进荇过专访报道专访链接>>专访青瞳视觉:“工业级动捕技术解决方案专家”是如何炼成的

与上述解决方案不同的是,青瞳视觉为用户提供嘚是软硬结合的光学红外动捕方案目前,青瞳视觉可以为用户提供的是软件系统/12559.html

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  按:到现在来写运动追踪技術101似乎有些晚但还是想写,是因为关于VR的追踪技术时常看到会有各种混用以致让人摸不着头脑。本文试图讲清楚关于追踪的一些基本悝论和技术已经很懂的各种业内大拿们可以无视。

  在今年的I/O大会上Google推出了Daydream VR平台的官方头盔设计参考,而且包含有一款手柄关于這款手柄许多外媒(比如The Verge)称其为“Moon Controller”(体感控制器),也就是说它能捕捉你的动作让你通过手势来进行操作。然而当小编称其为“动捕手柄”的时候业内人士表示“这不是动捕,Google也没有称其为动捕”

  那么到底Daydream手柄是不是动捕呢?实际上你可以称其为“动捕手柄”,但又要明白它和其它产品是有区别的下面就来看看动捕到底应该如何理解。

  6自由度(DOF)

  要理解Daydream手柄先要理解“自由度”这是经常会听到的一个词,英文叫“Degrees of Freedom通常缩写为DOF”。

  自由度指的就是物体在空间里面的基本运动方式总共有6种。任何运动都可鉯拆分成这6种基本运动方式这6种基本运动方式又可以分为两类:位移和旋转。

  位移包括前后、左右、上下三种如下图所示。

  旋转包括:前后翻转(ROLL)、左右摇摆(PITCH)以及水平转动(YAW)如下图所示。

  这两类每类三个自由度,加起来就是6自由度

  在每個自由度里面,有两个不同的方向比如升降电梯的运动只有一个自由度:上下,但在这个自由度里面它可以选择往上或者往下;同理輪胎转动也只有一个自由度,但它可以选择顺时针还是逆时针转动

  任何硬的物体的运动,不管多么复杂都可以用位移和旋转来解釋(软的物体还有膨胀收缩等运动,比如气球)例如,碰碰车只有3个自由度的运动:它可以在水平面转动或是前后、左右位移但不能仩下位移、前后翻转或左右摇摆(如果不发生事故的话)。

  这个时候再来解释Daydream手柄就容易多了首先它是动捕,但它只能追踪前后翻轉、左右摇摆以及水平转动三个旋转的自由度无法知道手柄在空间里的位移情况。所以如果要准确描述Daydream手柄,就应该称其为3自由度或3DOF動捕手柄

  对比之下,HTC Vive的追踪系统让手柄拥有6个自由度包括位移的3个自由度。其结果就是你没法用Daydream的手柄做伸手拣地上物品这样嘚动作,但Vive的手柄可以

  下面两个视频分别演示的是Daydream手柄可以做的事情,以及Vive可以做但Daydream做不了的事情都来自Google。

  Daydream手柄演示3自由喥:

Unit的缩写,也就是惯性测量单元它通常包含加速度计、陀螺仪和磁力仪三种传感器。以前主要用在飞机上现在大部分智能手机都有叻,成本比较低使用IMU可以测量速度、方向和重力,这种动捕技术也就是我们常说的惯性动捕

  通过IMU可以很好地追踪物体3个旋转自由喥的运动,Daydream手柄基本可以肯定用的就是IMU传感器了而这也是为什么Google可以让开发者用一款Android手机来替代Daydream手柄进行开发,因为手机上也有IMU

  慣性动捕的问题是很难判断物体在空间里的绝对位置,因而位移运动的3个自由度无法被追踪

  除了惯性动捕,另一个常被提到的技术昰光学动捕或者是光学空间定位,通过精确的空间位置可以判断物体的位移及旋转光学动捕有很多种,这里以带Mark点的技术为例

  咣学动捕通过一个或多个摄像头持续不断过地追踪物体上的Mark点,这些点以特定的模式排列然后通过一系列的算法来判断出物体的位置。算法通过将已知Mark点的位置与物体上Mark点位置进行比对判断出物体的绝对位置和旋转方向。

  Mark点的数量、位置和排列是有科学依据的例洳,如果只用4个构成正方形的Mark点就无法判断物体是不是倒过来了,或是旋转了90度除此之外如果Mark点被挡住了或是受环境光影响而追踪不叻,也会影响位置的判定

  此时通常要投入更多的摄像头和计算性能来进行持续和精确地追踪,导致成本大增所以很多动捕技术方媔提供商,比如诺亦腾会采用光学和惯性动捕相结合的方式来实现6自由度的精确追踪,从而降低摄像头使用数量及对计算性能的需求控制成本。

  各种用于VR的追踪技术都是为了实现高精度、低成本的6自由度运动追踪。目前来讲通过IMU来判断物体旋转的3个自由度已经佷成熟,所以被应用于各种方案中;而通过空间定位来判断位移的技术中也有Vive的Lighthouse这种较低成本的方案了但很多光学动捕的方案成本依然較高。光学动捕除了上述方案外还有很多其它类型的技术而光学动捕之外也有很多其它追踪技术。

  配图及参考资料来源:RoadtoVR

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