盤點(diǎn)VR輸入設(shè)備領(lǐng)域有代表性的產(chǎn)品及技術(shù)原理

　　不管2016是不是元年，我們在這一年里確實(shí)看到了“層出不窮”的頭盔，最為典型的也是人們說到吐的是VR三巨頭的頭盔：Oculus Rift、HTC Vive以及PlayStaTIon VR。緊跟市場順勢而起的，還有與頭盔相呼應(yīng)的輸入設(shè)備。

　　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)基本設(shè)備都有哪些？

　　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)基本設(shè)備是指與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)的硬件產(chǎn)品，是虛擬現(xiàn)實(shí)解決方案中用到的硬件設(shè)備，大致可以分為四類。它們分別是（1）建模設(shè)備（如3D掃描儀）；（2）三維視覺顯示設(shè)備（如3D展示系統(tǒng)、大型投影系統(tǒng)（如VR-Platform CAVE）、頭戴式立體顯示器等）；（3）聲音設(shè)備（如三維的聲音系統(tǒng)以及非傳統(tǒng)意義的立體聲）以及（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（三維鼠標(biāo)）、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）。

　　其中，輸入設(shè)備是一種能把真實(shí)世界的環(huán)境數(shù)據(jù)映射到虛擬世界的設(shè)備，簡單來說，就是輸入人們指令到VR系統(tǒng)的設(shè)備。和鍵盤鼠標(biāo)不一樣，VR輸入設(shè)備強(qiáng)調(diào)沉浸感。沉浸感是使得眾多形式的VR設(shè)備具有良好體驗(yàn)的關(guān)鍵所在，所以，隨著VR頭顯的發(fā)展，VR輸入設(shè)備也迎來春天。它不僅種類繁多形態(tài)新奇，也涵蓋奇思妙想的idea和黑科技。

　　事實(shí)上，除了傳統(tǒng)的手柄，比如Oculus Rift消費(fèi)者版支持的Xbox無線手柄，還有一些新興形態(tài)的輸入設(shè)備，比如萬向跑步機(jī)Kat Walk、手套The Manus或者衣服Tesla Suit。

　　盤點(diǎn)VR輸入設(shè)備領(lǐng)域有代表性的產(chǎn)品及公司

　　其實(shí)VR輸入設(shè)備分類的方式有很多，比如根據(jù)產(chǎn)品形態(tài)進(jìn)行分類可以分為手套、手柄、雙手柄以及全身套裝等等；也可以根據(jù)沉浸感分類，分為感官式沉浸、交互式沉浸兩種。下面根據(jù)其采用的技術(shù)進(jìn)行分類，盤點(diǎn)VR輸入設(shè)備領(lǐng)域有代表性的產(chǎn)品。

　　第一類是傳統(tǒng)手柄

　　采用慣性傳感器、震動馬達(dá)，這類輸入設(shè)備一般是使用傳統(tǒng)的按鈕/搖桿/觸板進(jìn)行操作，并通過震動感交互。

　　業(yè)內(nèi)最為典型的是：Oculus Rift消費(fèi)者版默認(rèn)的Xbox無線手柄和PlayStaTIon VR搭配的PS4（同時還需要PlayStaTIon Camera攝像頭輔助使用）

　　上述兩款已經(jīng)很有代表性。另外，還有其他廠商推出的VR手柄，比如國內(nèi)的Ximmerse團(tuán)隊(duì)。

　　Ximmerse專注于移動視覺計算，主要針對移動頭顯提出一套完整的輸入解決方案，研發(fā)移動虛擬現(xiàn)實(shí)輸入設(shè)備。

　　第二類是動作感應(yīng)手柄

　　在開始之前，需要說一件事情。一般來說，慣性傳感器由加速計（測加速度）、陀螺儀（測角速度）和地磁儀（測重力方向）組成。但是，目前的消費(fèi)級慣性傳感器難以追蹤到六個自由度，一般情況只能追蹤到三個自由度即X、Y、Z三軸的旋轉(zhuǎn)量，不能測量到這三軸的平移量。簡單粗暴點(diǎn)說，就是你拿著慣性傳感器打造的手柄在水平位置極其緩慢勻速移動，手柄是難以感知的。

　　人們需要在虛擬環(huán)境中捕捉六個自由度提供更好的輸入體驗(yàn)。由此，動作感應(yīng)手柄一般會通過慣性傳感系統(tǒng)加上光學(xué)追蹤系統(tǒng)或者磁場感應(yīng)來提供六自由度的動作跟蹤。

　　三星神秘的Rink

　　根據(jù)消息，三星將會在CES上展示其為Gear VR準(zhǔn)備的輸入設(shè)備Rink。

　　通過視頻，我們看到Rink具備手勢識別以及位置跟蹤，而且不同的手指還可以觸發(fā)不同的交互方式?？梢钥隙ǖ氖?，Rink采用了慣性傳感器，但想要獲得更加具體的技術(shù)原理可能需要等到CES展會。

　　行業(yè)標(biāo)桿Oculus Touch

　　基本上，Touch的技術(shù)框架是多模式傳感融合+手勢識別。即配置慣性傳感器以及Oculus的動作追蹤系統(tǒng)ConstellaTIon做光學(xué)跟蹤，實(shí)現(xiàn) Touch的6自由度追蹤。值得一提的是，這里還需要一個追蹤攝像頭作為動作捕捉。不過，根據(jù)最新消息，原本在第二季度發(fā)貨的Touch推遲到今年下半 年。由此，更加具體和詳細(xì)的技術(shù)可能需要等到那時候才能了解。不過，這也值得等待，畢竟Oculus打造的是一個行業(yè)的標(biāo)桿。

　　HTC Vive的占面積追蹤系統(tǒng)

　　HTC Vive的手柄通過自身的追蹤系統(tǒng)Lighthouse實(shí)現(xiàn)動作捕捉，其原理是利用房間中密度極大的非可見光，探測室內(nèi)佩戴VR設(shè)備的玩家的位置和動作變化，并將其模擬在3D空間中。具體來說，Lighthouse是一個基于15×15英尺的空間追蹤系統(tǒng)。兩個激光發(fā)射器會被安置在這個空間的對角，并不斷發(fā)射光線掃描整個空間。Vive頭盔和手柄上有超過70個光敏傳感器。激光掃過的同時，頭盔和手柄開始像秒表一樣計數(shù)，看哪一個傳感器先接收到激光，然后利用傳感器位置和接收激光時間的關(guān)系，計算相對于激光發(fā)射器的準(zhǔn)確位置。只要激光束擊中的光敏傳感器足夠多，就能形成一個3D的模型。不過，這似乎都是開發(fā)者版手柄的資料。

　　根據(jù)最新消息，消費(fèi)者版的HTC Vive手柄有很大的改進(jìn)。但具體的技術(shù)細(xì)節(jié)還無法得知，只能等到CES展會的時候。（看，頭盔中央有一個攝像頭。）

　　PS VR的老古董PS Move手柄

　　PS Move手柄于2010年9月15日推出，屬于PS 3時代產(chǎn)品。不過，吉田修平曾表示，索尼不會針對PS VR對其進(jìn)行升級。在采訪中，吉田修平說：“我們覺得現(xiàn)在的（PS Move）就挺好……Move本來就是為了在VR游戲中使用而開發(fā)的。但上市時，PS4和PS VR都還是商業(yè)機(jī)密，因此當(dāng)時并未全面介紹其本來就具備的特點(diǎn)。”Move手柄內(nèi)置慣性傳感器，利用攝像頭進(jìn)行跟蹤，并使用RGBLED發(fā)光源的燈泡作為 主動馬克點(diǎn)。