元宇宙技术考|技术思考 | inside( 三 )



元宇宙技术考|技术思考 | inside
文章插图

【2】元宇宙体验的爽不爽,得看交互“畅”不“畅”。
当通过了体验VR/AR进入元宇宙世界的门槛之后,要想深度体验就要靠交互。在被称为VR元年的2016年,小米跟随潮流做了小米VR眼镜玩具版。该产品是一个VR盒子配套一个APP联合手机使用。该应用在初期只支持手机逆时针旋转摆放,如果没有旋转正确,该应用会一直停留在把手机放进盒子的界面。如此“智障”的交互体验让部分用户不知所措。甚至一些用户卡在这个界面之后一怒之下便放弃了体验。

元宇宙技术考|技术思考 | inside
文章插图

坏的交互体验相当于给用户设置了不必要的“门槛“。同时限制了开发者在元宇宙中精心勾勒世界的能力。交互决定了元宇宙能被用户接受的下限,但同样,好的交互能给用户参与这个世界带来无限可能。由于VR和AR的形式不同,我们分别来看这两个入口的硬件和软件交互。
VR硬件,满足基本需求容易,扩展很难。 VR的基本设计思路是产生人工刺激从而打造虚拟的感觉。电影《黑客帝国》的脑机接口和电影《头号玩家》的VR加上体感衣的组合就是这样的畅想。但目前的VR硬件的主流配置还是在头显上做文章。
由于用户需要带着遮蔽双眼的头显来体验VR,保证在移动过程中的安全和设置游玩边界就显得至关重要。定位追踪技术在实现上主要分为两类,即“Outside-in”和“Inside-out”。Outside-in追踪定位技术需要在房间里放置传感器。消费者需要额外在定位设备上多花一笔钱之外,该方案还对布置空间的大小做了要求。
2017年微软Hololens采用Inside-out方案后,这种摆脱外部设备的追踪技术便迅速开始取代之前的方案。Inside-out追踪定位技术能够实现设备的无绳化。随着机器视觉算法的逐步成熟,Inside-out方案仅靠VR头显上的摄像头即可准确定位,有效降低了硬件成本。Inside-out方案是使用相应的算法计算出物体的位置信息(包括三轴及旋转共六个自由度,这就是6DOF的含义)。
随着算法及算力的成熟,VR设备从初期的3DOF向6DOF演进。如Oculus推出首款6DOF一体机Oculus Quest;Pico将其3DOF的Pico小怪兽升级为6DOF的Pico Neo。在用户输入端,手柄控制依然是目前主流,方式是融合Inside-out6DOF头动+6DOF手柄交互。代表厂商包括Oculus Quest、Pico、Nolo(凌宇智控)、Ximmerse(燧光)等。(图片:Outside-in原理示意图)

元宇宙技术考|技术思考 | inside
文章插图

VR手柄的设计在不同厂商的设计上有较大不同,但通常都会以摇杆、触摸板、操作按钮,配合握柄传感器进行交互的方式作为解决方案。但手持控制器的操作方式在内容开发者的适配和用户的学习上,仍然存在门槛。裸手交互,放弃采用控制器的方案便逐渐被提到台前。
该方案需要识别出手部骨架的关键点,辅以算法来识别手部的姿态和位置。裸手交互的硬件方案包括RGB摄像头、3D摄像头(TOF、结构光、双目视觉)和数据手套等。
目前业界在该领域仍然是探索的姿态,Leap Motion、uSens采用的是双目红外相机方案,但在操作精度上还不能令人满意。Meta公司提出的是智能手套的解决方案,同时通过每个手指上放置执行器(actuator)来实现拟真触觉。虽然该方案保证了精度,但成本(原型机成本约5000美元)是个大问题。
除了这些控制器的改良,VR座舱、万向跑步机等等一系列VR交互配件的研究才刚刚开始。VR头显配合控制器的解决方案目前只是仅仅的把VR设备从“不好用”提升到了“能凑活用”的水平。未来在交互硬件上的研究和发展还有很长的路。

推荐阅读