電子發(fā)燒友網(wǎng)報道(文/周凱揚)對于VR/AR設備來說,顯示技術和內(nèi)容生態(tài)可能是最為重要的兩個元素,但同樣不可忽視的還有設備中集成的一系列傳感器。這些傳感器的存在是設備交互的關鍵,而VR/AR的本質其實就是人機交互的創(chuàng)新,沒有了這些傳感器,這些虛擬現(xiàn)實與尋常的顯示設備并無二致,毫無創(chuàng)新性可言。那么如今的VR/AR設備中,有哪些傳感器正在頻繁露面呢?我們不妨以在游戲VR設備上玩轉市場的索尼為例。
索尼在前不久發(fā)布了PSVR2,并聲稱支持了注視點渲染技術。這種渲染技術專注于渲染人注視點范圍內(nèi)的場景,通過降低周邊視覺的成像質量來降低設備負載。畢竟VR/AR設備說到底還是移動設備,其功耗和性能都相對有限,但在這樣的定位下,VR/AR往往需要更高的幀數(shù)。況且與人眼一樣,我們其實無需對視覺死角內(nèi)的場景付出過多關注,所以注視點渲染技術減輕GPU負擔的方案正在席卷整個業(yè)界。
那么這一技術是如何實現(xiàn)的呢?答案就是眼動追蹤。眼動追蹤有多種實現(xiàn)手段,但對于VR/AR設備來說,該技術主要利用光源對眼鏡進行照射來產(chǎn)生反射,并使用圖像傳感器來采集光源在角膜和瞳孔上的反射,從而通過角度等參數(shù)來計算眼動的向量,最終判斷人的視線方向。
比如Tobii的眼動儀就采用了近紅外光源,并利用兩個圖像傳感器、先進的圖像處理算法和三維眼球模型來計算眼睛和視線的位置。而索尼的PSVR2也配備了兩個紅外攝像頭,分別完成兩個眼睛的眼動追蹤,另有四個攝像頭來完成控制器與頭顯的跟蹤。
眼動追蹤不僅可以用于注視點渲染,也為VR/AR創(chuàng)造了另一重數(shù)據(jù)輸入,這對于游戲或者視頻內(nèi)容的創(chuàng)作者來說,也就多了一重交互方式,方便他們用眼動數(shù)據(jù)來創(chuàng)造面部表情追蹤、注視反饋和視線鎖定目標等功能。
運動傳感器
為了進一步提升沉浸感,VR/AR設備中往往還加入了陀螺儀、磁力計和加速度計等運動傳感器,陀螺儀主要用于確定角度和姿勢輸入,而磁力計主要用磁場強度等參數(shù)來定位設備位置,而加速度計則顧名思義用來測量加速度。這些傳感器不僅分布在頭戴設備上,也集成在了控制器上。
索尼在去年底公開了一份專利,其中就提到了如何用這些運動傳感器來完成人體姿勢的識別匹配。索尼稱目前許多定位方案需要攝像頭或激光之類的視覺追蹤,所以除了頭戴設備和控制器上的傳感器以外,還需要在使用區(qū)域內(nèi)部署額外的距離傳感器,且中間不能存在障礙物。
而索尼的這項專利減少了追蹤設備的數(shù)量,僅使用頭顯和控制器上的運動傳感器就能重構真實的人體模型。該技術根據(jù)陀螺儀、磁力計和加速度計的數(shù)據(jù)來在數(shù)據(jù)庫中找到正確的匹配,最終確定姿勢和動作。不過從索尼的PSVR2和PSVR2 Sense控制器的規(guī)格來看,兩者仍然在采用三軸陀螺儀+三軸加速度計的六軸運動感知系統(tǒng)。
當然了,目前更常見的是IMU和絕對方向傳感器這樣的高集成方案,比如博世的BMI270和BMX160。BMX絕對方向傳感器集成了一個3軸數(shù)字加速度計、16位數(shù)字陀螺儀和地磁傳感器,即便在三者同時運行時也只有1585μA的低功耗,非常適合作為AR/VR可穿戴設備的傳感器融合方案。
小結
傳感器其實本來就是針對特定工作而生的元件,如今在元宇宙概念為AR/VR煥發(fā)的第二春下,專為虛擬現(xiàn)實場景準備的傳感器也將迎來新一輪爆發(fā)式增長??紤]到還有蘋果、微軟和騰訊等大廠的入局,及時把握這一輪增長,AR/VR與傳感器廠商都能從中獲益。
原文標題:VR/AR吃下的傳感器紅利
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