Caliber移動VR位置追蹤系統體驗：移動VR終于不再只是“看片神器”？

虛擬現實在人們的想象中，至少應該像現實那樣讓用戶自由行走。這樣的功能在 PC 端 VR（比如 HTC vive）中已經實現，但在虛擬現實另一大主力“移動 VR”中卻遲遲不見蹤影，也致使這類設備被貼上“看片神器”的標簽。而目前，以智能手機為平臺的移動 VR 占有 90%的 VR 用戶量。如何實現移動 VR 空間的位置追蹤，對移動 VR 甚至整個 VR 產業都至關重要。

近日，國內三維空間定位技術研發公司 凌宇智控 在北京發布了旗下硬件品牌 Caliber VR 的第一款樣機 Cobb，主打全沉浸式移動 VR 空間定位與交互。可以實現同時對頭部、雙手的毫米級位置追蹤，而最關鍵的是其價格非常便宜，Caliber VR CEO 張道寧表示“整套設備最終售價將絕不高于 100 美元。”而與之對比的則是 lighthouse 系統，張道寧表示其僅僅一套手柄和基站的單價都預計在一千元以上。

Caliber VR 現場展示的工程機 Cobb 由 1 個定位基站、1 個頭盔定位器和 1 個交互手柄組成。而未來的版本交互手柄則將變為兩個。

Caliber VR 體驗如何？

Caliber VR 一直強調便攜性，“我們希望它甚至可以直接裝進口袋里，拿出來即可使用。”CEO 張道寧如此表示。而在發布會現場，動點科技所看見的工程機產品也的確比較小。除了定位基站只有手機般大小以外，其控制手柄也明顯比 Vive 的手柄小巧，該手柄前端有一個小球，上面分別集成了光學傳感器與超聲波傳感器。而在手托部分，最明顯的就是正面的前后左右方向鍵，其具體功能也可以在具體游戲中定制，另外，在手柄背部還有一個扣扳鍵，相信是為了槍擊游戲而專門設計的。

移動 VR 相對于 PC 端 VR 最大的優勢就是在于其小巧便攜，價格也很便宜。因此，移動 VR 位置定位與追蹤系統同樣必須符合便攜與低價這兩個條件。可惜的是，目前市面上已有的解決方案并不完全符合這兩個條件。

體驗中，我們試玩了一款類似于俄羅斯方塊的游戲，將定位基站放在用戶前面的柜子上，佩戴好貼有頭盔定位器的 VR 眼鏡，拿上手柄即可開始玩游戲了。

游戲設定在了一個堆滿各種形狀的俄羅斯方塊的房間內，房間的一個角落設置了一個如下圖的網格，用戶可以自由走到“房間”的其他位置，并用手柄從拿起該位置的方塊，最后回到網格處，在相應位置將方塊放下，用戶甚至可以通過扭轉手腕的方式調整方塊的姿態。值得注意的是，圖中央位置有個黑色的小點，其代表了現實中定位基站的位置。

據介紹，理論上，Caliber VR 的定位范圍可達 4m*4m；定位精度小于 2mm；刷新率 60HZ；定位延遲小于 20ms，其在性能上能夠滿足實際 VR 的體驗需求。

從體驗結果來看，用戶可以自由在虛擬世界中行走，并準確拿到方塊。不過，除了頭盔定位器放在 VR 眼鏡上顯得較為沉重之外，延遲過高造成的眩暈也讓人有點受不了。張道寧這樣解釋：“工程機采用藍牙傳輸，其本身就自帶了 50ms 左右的延遲。但未來量產時我們將采用 OTG 接口，其理論延遲幾乎為零。Gear VR 3 代就將開放 OTG 接口。”張道寧顯然對延遲問題并不擔心。

另外，該設備由于只有一個定位基站，并不能 360 度無死角地定位追蹤，身后被遮擋的部分便無法定位，顯得有些美中不足。

不過，總的來說，這款產品已經能夠完成移動 VR 的空間定位與追蹤。當然，由于延遲問題以及非 360 度追蹤，其體驗效果并非完美。

現有方案能夠解決移動 VR 的位置定位與追蹤問題嗎？

而頭盔定位器的長度也僅僅只有三星 Gear VR 一半左右，上面同樣集成了一個與手柄相同的定位球。工程機階段，該定位器通過雙面膠貼在 VR 眼鏡上面，佩戴起來略顯沉重，據介紹，未來量產階段，對方將會考慮其它更加友好的佩戴方式，甚至將其佩戴于頭頂。

首先是 HTC Vive 的 Lighthouse，Lighthouse 定位基站其實是一個激光發射器，其里面有 2 個高成本的電機以達到對轉速和相位精確的控制。另外它還需要多個比較昂貴的 FPGA 芯片，同時對這幾十路光電信號進行高實時性的信號處理，處理完的結果還不是定位數據，它還要傳到 PC 上進行更復雜的運算得到頭盔和兩個手柄位置信息。因此，HTC Vive 的基站售價都在一千元以上。

最后，它的頭盔和手柄上都需要大量的光電傳感器， 對設備體積有一定的要求，不可能做到更小，這直接就影響到了便攜性。

第二個是 Oculus Rift 采用的“星座”系統 ，這項技術在數學原理上和 Lighthouse 是一樣的，其在頭盔上和手柄上大面積分布被嚴格同步編碼的主動發光 LED，再采用一個連接到 PC 的紅外高速攝像頭去捕捉這些發光點，然后用 PC 進行計算機視覺的解算，從而計算出頭盔和手柄的空間位置。因此，和 Lighthouse 一樣，“星座”方案也同時面臨成本和體積的問題。

第三是 PSVR 采用的雙目攝像頭追光球的技術 ，該技術的定位原理是基于雙目攝像機的三角定位，索尼采用 PS4，把雙攝像頭的雙目圖像進行一個計算機視覺解算，算出幾個不同顏色的手柄和頭盔的空間位置。

但由于在數學原理上其依賴于三角定位，當雙目攝像頭的間距縮小的時候，其定位精度會以一個指數型的衰減。如果我們把這兩個攝像頭放遠一點，那這個定位器勢必是一個體積很大的東西，從而喪失了便攜性。那么如果將其強行放小一點、放近一點、那就必須大幅度地提高兩個攝像頭的像素，與之配套的，還需要對處理這兩個高清攝像頭的高性能計算芯片做進一步升級，成本也將大幅度增加。

第四是 Intel 最近發布的 Alloy，它采用的是 SLAM 定位技術，這也是 Intel 又一次把自家的 Realsense 傳感器試圖應用在 VR 領域的一次嘗試。但 SLAM 只能夠定位自己頭盔的位置，而且它在定位的精度、定位的刷新率、最重要的是定位的延遲和抗干擾能力是完全沒有辦法和上面 3 個產品站在一個水平上的。

第五個是光學動作捕捉設備， 一套設備幾十萬，目前主要運用于 VR 線下體驗館，成本上肯定不適合移動 VR。

最后一個是 UWB——超寬帶定位技術 ，其定位的原理其實也很簡單，就是利用信標發出的脈沖到達基站的飛行時間來解算位置。這項技術被廣泛應用于大型的廠房對叉車進行定位，以及大型的監獄對犯人進行定位。這是一種大場景的、精度在幾十厘米量級的這樣一種定位方式。同時，這種定位基站也要幾萬塊錢，不管是在體驗上還是在成本控制上都是完全不合移動 VR 的要求。

剛面世，便遭受質疑

不得不說，Caliber VR 雖然已低成本解決了移動 VR 的空間定位問題，但其定位基站長得還真像是 Lighthouse 定位基站，兩者皆為方形設計，只不過 Caliber VR 的基站明顯比 Lighthouse 要小，僅僅比一部 iPhone6s 只大一點點。另外，在使用方法上，而者也有一定的相似性：Lighthouse 放置在房間的對角線兩端靠上，需要向下傾斜放置；Caliber VR 僅僅只需要一個基站，端正地放置在用戶前面的與人身高差不多的地方即可。而有消息稱，Lighthouse 也是可以僅使用一個基站實現定位，只不過 HTC 為了消除遮擋才用了兩個基站。

可能也正因為如此，有媒體很快便爆料 Caliber VR 涉嫌抄襲 Lighthouse 的技術 。不過，Caliber VR 很快也對此進行了解釋，并做出下圖詳盡描述了二者的區別。

Caliber VR 官方表示，不同于 Lighthouse 激光是其技術核心，Caliber VR 綜合利用聲、光、電三種方式定位，而其最核心的地方則是在于聲波上，“我們通過向空間發射經特殊處理后的聲波信號來實現精準定位。主要基于三維極坐標定位，而 Lighthouse 則是通過頭盔以及手柄上的大量光電傳感器獲得（至少 5 路）方向向量，并對其解算從而得到剛體的位置，Lighthouse 并不能得到某一個光電傳感器的距離。”Caliber VR 合伙人徐晨如此表示。

由于目前 Caliber VR 以技術保密為由并不愿透露太多技術細節，不過讀者或許可以從已有信息中尋得蛛絲馬跡，并得到自己的答案。