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【科普】虛擬現實中用到的五種定位追蹤技術

來源:網絡

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所屬頻道:新聞中心

關鍵詞:虛擬現實,定位追蹤,GPS

      美國CES著實給全球的電子發燒友們帶來了一場饕餮盛宴,各大媒體的直播報道,各個巨頭廠商的產品解讀,無一不讓我們感嘆科技的魅力。在數以千計的電子產品中,最吸引眼球的還要數各類VR產品及無人機設備。HTC  Vive Pre, Oculus Rift CV1,索尼PSVR這些明星產品都圍繞著一個核心——精準的定位技術。

      目前世面上的定位技術主要分為:GPS衛星定位、紅外定位、激光定位、低功耗藍牙定位、WiFi定位、超聲波定位還有ZigBee定位等等。

      一、 GPS衛星定位技術

      【科普】虛擬現實中用到的五種定位追蹤技術

      GPS衛星定位技術是應用最廣的室外定位技術。GPS系統的基本原理在于利用由24顆工作衛星所組成的太空部分,采用空間距離后方交會的方法,確定待測點的位置。

      其擁有全球范圍的有效覆蓋面積,系統比較成熟,定位服務比較完備,而且免費,可謂是非常理想的室外定位系統。但是其缺點也相當明顯:信號受建筑物影響較大,衰弱很大,定位精度相對較低。而且在航線控制區域,它甚至會完全沒有信號。所以在VR和精準的飛行器控制方面的應用非常有限。

      二、 紅外光學定位

      【科普】虛擬現實中用到的五種定位追蹤技術

      應用這類定位技術最具代表性的產品有Opti  Track的光學定位攝像頭(諾亦騰的定位方案)。這類定位方案的基本原理簡單的說就是利用多個紅外發射攝像頭、對室內定位空間進行覆蓋,在被追蹤物體上放置紅外反光點(就是我們看到的),通過捕捉這些反光點反射回攝像機的圖像,確定其在空間中的位置信息。

      這類定位系統有著非常高的定位精度,如果使用幀率很高的攝像頭的話,延遲也會非常微弱,能達到非常好的效果。它的缺點是造價非常昂貴,且供貨量很小。利于一個幀率在120幀的攝像頭,也就是剛好能達到VR應用不產生暈眩感的延遲20ms左右,造價就在1000美刀以上了,而要覆蓋一個大概5米x5米的定位空間,一般需要6~10個攝像頭,成本之高,可想而知。

      所以他的應用場景主要在不差錢的影視制作、動畫錄制等商用方向,而對于我們一般家用基本就不太可能啦。

      三、 激光定位

      【科普】虛擬現實中用到的五種定位追蹤技術

      這類定位技術的代表產品為HTC Vive的Lighthouse室內定位技術和G-Wearables的Step  VR產品動作捕捉及室內定位系統?;驹砭褪抢枚ㄎ还馑?,對定位空間發射橫豎兩個方向掃射的激光,在被定位物體上放置多個激光感應接收器,通過計算兩束光線到達定位物體的角度差,解算出待測定位節點的坐標。

      這類定位系統相比之前的兩種定位系統的優勢在于:

      成本低:相對昂貴的紅外動作捕捉攝像機,利用激光光塔進行動作捕捉的成本就相對低廉很多了。雖然之前高盛對HTC的產品進行估價高達1000美元左右,但是他集成了HMD及運動手柄,單算到定位系統的價錢可能在400美元左右。而G-Wearables的售價可能更能低至千元人民幣以下。

      定位精度高:在VR領域,超高的定位精度意味著卓越的沉浸感。激光定位方案的精度可以達到mm級別,也就成就了HTC我們體驗到的非常好的震撼的感覺。

      四、 可見光定位技術

      【科普】虛擬現實中用到的五種定位追蹤技術

      相比二、三兩種解決方案,此類解決方案的價錢可就便宜多了,精度相對來說也低了很多,而且受自然光的影響也比較大。和紅外定位相似,可見光定位的方案也是用攝像頭拍攝室內場景,但是被追蹤點不是用反射紅外線的材料,而是主動發光的標記點(類似小燈泡)。不同的定位點用不同顏色進行區分。正是因為這種特性,可追蹤點的數量也非常有限。

      然而其算法簡單、價格便宜、容易擴展的特性,使它成為了目前VR市場上相對比較普及的定位方案。The Void,澳洲的Zero Latency  和很多國內的線下VR體驗店目前都采用的這種方案。

      五、 低功耗藍牙定位(iBeacons定位)

      iBeacons是蘋果公司2013年9月發布的移動設備用的操作系統配備的新功能。它的基本原理簡單的說,就是利用有低功耗藍牙(BLE)通信功能的設備(iPhone手機或其他設備)向周圍發送自己特有的ID,接收到該ID的應用軟件會根據其攜帶的信息采取一些動作。比如,在構建有iBeacon的商場,用戶帶著iPhone,走到某個商戶門前,就會自動彈出這個商戶相應的促銷信息。

      這種定位方案定位精度很低,對設備的要求也比較高,不太適用于VR行業的應用。

      還有其他一些定位技術,比如Wifi定位、射頻識別技術、UWB技術、ZigBee技術等等,但目前為止由于定位精度有限,在VR領域很少被應用。

    (審核編輯: 滄海一土)

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