移動(dòng)VR的自由行走時(shí)代很遠(yuǎn)？這些公司或許讓你見(jiàn)到了曙光

即使很難，但曙光或許就在眼前

移動(dòng) VR 空間位置追蹤技術(shù)很難？

這是當(dāng)然。移動(dòng) VR 相對(duì)于 HTC Vive 這樣的 PC 端 VR 最大的優(yōu)勢(shì)就是在于其便攜性，因此，雖然理論上也可以用 Lighthouse 追蹤系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)移動(dòng) VR 的空間定位，比如 G-Wearable 就做了這么一套定位系統(tǒng)，但這就意味著移動(dòng) VR 優(yōu)勢(shì)的喪失。

因此，Oculus 的天才技術(shù)官 John Carmack 選擇基于 Gear VR 開(kāi)發(fā) inside out 空間定位技術(shù)，inside out 的系統(tǒng)通常是使用頭盔內(nèi)部的攝像頭通過(guò)追蹤外部環(huán)境的變化來(lái)判斷所處的位置，不需要用到外部設(shè)備。只是這樣做起來(lái)卻并不容易，我們看 John Carmack 自己 5 月份在 Twitter 上說(shuō)的吧：

• “我在調(diào)試由內(nèi)而外的位置追蹤時(shí)，當(dāng)我跳起來(lái)然后著陸，這個(gè)追蹤系統(tǒng)完全呆了反應(yīng)不過(guò)來(lái)。”
• “這個(gè)系統(tǒng)不是通過(guò)手機(jī)的內(nèi)置攝像頭工作的， 而是通過(guò)特定的相機(jī)運(yùn)作的。”
• “利用手機(jī)的內(nèi)置攝像頭是可以的， 但是要做到適配所有的手機(jī)就有點(diǎn)難了。”
• “換句話(huà)說(shuō)， 不要指望現(xiàn)在的 Gear VR 會(huì)推出通用的位置追蹤的功能。”

為什么這么難？

根據(jù) Venturebeat 的報(bào)道，ARM 開(kāi)發(fā)者關(guān)系經(jīng)理 Nizar Romdan 在接受 GamesBeat 采訪(fǎng)時(shí)表示，阻礙移動(dòng) VR 空間定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)的一大障礙是位置追蹤所需的傳感器不夠。“移動(dòng)設(shè)備基本就是塊 5 英寸屏幕的薄機(jī)身，能塞下多少傳感器呢？”他說(shuō)。

另外，“傳感器加的越多，需要處理的信息也就越多，”Romdan 說(shuō)。“但功耗的要求卻還是一樣的。智能手機(jī)運(yùn)行的功率大概是 3W，大一點(diǎn)的能達(dá)到 5W，幾乎沒(méi)有能達(dá)到 10W 的。相比 PC 上的 300-600W，完全不在同一水平上。”

目前的 VR 設(shè)備中，公認(rèn)效果最好的是 HTC Vive，得益于 Lighthouse 追蹤系統(tǒng)，它可以實(shí)現(xiàn)在一定空間內(nèi)的自由走動(dòng)。Oculus、Sony 則通過(guò)攝像頭對(duì)頭盔、手柄進(jìn)行追蹤，從而實(shí)現(xiàn)類(lèi)似功能。而以 Gear VR 為代表的移動(dòng) VR 設(shè)備目前僅僅只能用陀螺儀等實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)頭運(yùn)動(dòng)檢測(cè)，如何實(shí)現(xiàn)移動(dòng) VR 的空間定位追蹤，已經(jīng)成為移動(dòng) VR 領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點(diǎn)。

1、進(jìn)化動(dòng)力單目 SLAM 技術(shù)

SLAM 技術(shù)是 Simultaneous Localization and Mapping 的縮寫(xiě)（同步定位與地圖構(gòu)建技術(shù)）。SLAM 最初的目的是讓機(jī)器人通過(guò)攝像頭等傳感器「看」到周?chē)h(huán)境，了解自己的位置以及與障礙物之間的距離，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的「看見(jiàn)」，在物理空間中行走而不被墻壁、桌子等障礙物阻擋。

正好由于 VR 頭顯無(wú)法讓人看到現(xiàn)實(shí)世界，過(guò)去三十年作為機(jī)器人重點(diǎn)研究方向的 SLAM 技術(shù)在 VR 上意外地也發(fā)揮了重要作用，它能夠解決如何在未知環(huán)境下，正確定位等問(wèn)題。

SLAM 的實(shí)現(xiàn)方式與實(shí)現(xiàn)難度和傳感器的形式和安裝方式密切相關(guān)，傳感分為激光和視覺(jué)兩大類(lèi)，而視覺(jué)下面又分單目、雙目、深度攝像頭三小方向。

今年 5 月份，深圳一家名叫 進(jìn)化動(dòng)力 的公司展示了一個(gè) SLAM 的 demo，其為 HTC vive 頭顯安裝攝像頭讓頭顯去識(shí)別環(huán)境，基于 SLAM 算法識(shí)別出場(chǎng)景的位置，并通過(guò)圖像的變化反向計(jì)算出頭顯的移動(dòng)，結(jié)合 IMU（慣性測(cè)量），實(shí)現(xiàn)類(lèi)似 HTC Vive 的在環(huán)境中自由走動(dòng)的效果。請(qǐng)注意，在該 demo 中并沒(méi)有出現(xiàn) Vive 的 Lighthouse 設(shè)備。

進(jìn)化動(dòng)力表示，該技術(shù)使用的是低分辨率 RGB 攝像頭，可以換成其它網(wǎng)絡(luò)攝像頭，不借助任何外部標(biāo)記，可以提供不限定范圍（目前穩(wěn)定在 5mX5m 范圍內(nèi)）移動(dòng)效果，而且功耗較低、延遲也僅占頭顯 20ms 里的 1-2ms，這套單目 SLAM 算法非常適用于移動(dòng) VR。

2、VicoVR 深度視覺(jué)技術(shù)

最近一家新的創(chuàng)業(yè)公司 VicoVR 聲稱(chēng)已經(jīng)打造了一個(gè)簡(jiǎn)單的傳感器，能夠?yàn)橐苿?dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)提供位置追蹤功能。

VicoVR 的功能主要是通過(guò)使用一個(gè)專(zhuān)有的 3D 視覺(jué)基礎(chǔ)處理單元，這個(gè)單元使用一個(gè)由外向內(nèi)的跟蹤系統(tǒng)，它可以通過(guò)傳感器檢測(cè) 19 處身體關(guān)節(jié)的精確 3D 坐標(biāo)，然后把這些數(shù)據(jù)以最小延遲的方式無(wú)線(xiàn)（藍(lán)牙）發(fā)送給任何使用安卓和 iOS 的頭顯，為頭顯帶來(lái)頭顯位置追蹤和全身追蹤功能。

3、Univrses 單目 SLAM

Univrses 是一家坐落于瑞典斯德哥爾摩的小公司，目前全職員工僅有 8 人，另有多位兼職員工 (Mr.Elia Morling)，全員共約 20 人。他們也號(hào)稱(chēng)解決了移動(dòng) VR 的位置定位難題。

目前 Univrses 解決位置追蹤的基本原理，也是通過(guò)手機(jī)的攝像頭、加速計(jì)和陀螺儀，他們通過(guò)攝像頭捕捉到了前方的空間影像，并通過(guò)算法建立一個(gè)虛擬模型 (用戶(hù)實(shí)際看不到)，而當(dāng)用戶(hù)擺動(dòng)頭部設(shè)備時(shí)，無(wú)論是左右擺動(dòng)還是上下擺動(dòng)，攝像頭進(jìn)一步獲得的影像會(huì)繼續(xù)補(bǔ)充模型，并與此前的模型進(jìn)行位移對(duì)比，將位移映射到用戶(hù)所看到的虛擬空間中，從而產(chǎn)生幾乎同步的移動(dòng)變化，并解決位置追蹤的問(wèn)題。Univrses 表示他們所采用的算法方案，目前能做到延遲低 (具體數(shù)據(jù)未能實(shí)測(cè))、耗能低 (具體數(shù)據(jù)未能實(shí)測(cè))。

4、Ximmerse 動(dòng)捕/立體視覺(jué)一體機(jī)

這是一家位于深圳的穿個(gè)公司，他們正在開(kāi)發(fā)一款名叫 X-Hawk 是一款動(dòng)捕/立體視覺(jué)一體設(shè)備，可連接到移動(dòng)式的虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴顯示器如三星 Gear VR，實(shí)現(xiàn)對(duì) X-Cobra（其生產(chǎn)的另一款類(lèi)似于 vive 的控制手柄）的空間位置跟蹤。并可以用于其他游戲外設(shè)的空間位置跟蹤，僅僅需要在這些外設(shè)上添加一個(gè) LED 光點(diǎn)。

除了跟蹤控制器，X-Hawk 還可以通過(guò)跟蹤外置的 LED 光點(diǎn)來(lái)計(jì)算頭顯的空間位置。

據(jù)了解，X-Hawk 自帶 CPU、嵌入式系統(tǒng)和算法，不依賴(lài)任何后端處理器。每幀范圍內(nèi)可識(shí)別和跟蹤高達(dá) 40 個(gè) LED 光點(diǎn)，同時(shí)具有極強(qiáng)抗干擾能力，能抵抗日光和一般室內(nèi)光線(xiàn)對(duì)跟蹤的影響，水平跟蹤范圍（FOV) 超過(guò) 180°。

相信隨著計(jì)算能力的提升，以及最終能耗的降低，移動(dòng) VR 自由行走時(shí)代必將到來(lái)，屆時(shí)，戴著 VR 去地鐵里打怪或也不是什么奇怪的事了吧。