标题: 说得出三大 VR 头显的名称，也得知道 VR 输入装置应该长什麽样子 来源: Technews 本文: 近日，USPTO（美国专利商标局）的文件泄露了 Sony 的一项手套式控制器专利，根据该 项专利，使用 PS VR 的使用者可以不用手握一对控制器，而是带上手套，透过自然的手 势操作，就能完成虚拟实境（VR）的互动。 Sony 这三项 PS VR 专利分别是（1）手指弯曲感测器，用以辨识手指的弯曲部分，并生 成弯曲感测资料；（2）独立的接触感测器，在使用者接触物件时生成资料；（3）通讯模 组，用以传输手指弯曲感测器和接触感测器的资料，经演算法计算出手势，同步呈现在头 戴式显示装置的虚拟环境中。 http://img.3c.technews.tw/wp-content/uploads/2016/03/glove-interface-object-patent-sony-fig-1b-part.jpg Appl. No. / Title 14/517733 | Thumb Controller 14/517741 | Glove Interface Object 14/503275 | SYSTEMS AND METHODS FOR PROVIDING FEEDBACK TO A USER WHILE INTERACTING WITH CONTENT （Source：Rösti on NeoGAF） http://img.3c.technews.tw/wp-content/uploads/2016/03/glove-interface-object-patent-sony-fig-1b-part.jpg （Source：USPTO） 据文件，目前在这个系统中能够辨识的手势暂时有枪、花、剑。 （Source：USPTO） http://img.3c.technews.tw/wp-content/uploads/2016/03/glove-interface-object-patent-sony-fig-9a-9b-9c-part.jpg 以及打电话、拍照和暂停。 （Source：USPTO） http://img.3c.technews.tw/wp-content/uploads/2016/03/glove-interface-object-patent-sony-fig-9d-9e-9f-part.jpg 事实上，这项专利早在 2014 年 10 月 17 日 就被 Sony 提交申请了，这个时间也是在 发表 Project Morpheus 专案之後的几个月。很明显，Sony 在 PS VR 的发展上早有谋划 ，而这套系统或将成为其在 VR 输入装置上的潜在方案。 不过目前，PS VR 的输入装置仍是 PS Move，这款手把内建惯性感测器，不仅会辨识的动 作，还会感应手腕的角度变化，其使用 RGB LED 发光源的灯泡作为主动标记点，透过与 头显的 PS Eye（镜头）进行资讯收发，从而确定其在 3D 空间中的位置。 http://img.3c.technews.tw/wp-content/uploads/2016/03/playstation-vr-exclusive-interview-making-vr-a-reality-1m20s-part.jpg ▲ PS VR & PS Move（Source：SonyPlayStation on YouTube） Oculus Touch、HTC Vive (Controller)、Gear VR Rink 在此也比较一下 Oculus、HTC Vive 和 Gear VR 的手把装置，它们的技术框架也与 VR 装置的技术原理相配合。 Oculus Touch Oculus Touch 采用了类似手环的设计，允许摄录影机对使用者的手部进行追踪，感测器 也可以追踪手指运动，同时还为使用者带来便利的抓握方式，使用者展开手掌时，借助手 环的支撑，手把仍然可以保持原位。 http://img.3c.technews.tw/wp-content/uploads/2016/03/oculus-touch-2-part.jpg ▲ Oculus Touch（Source：Oculus） 关於 Touch 的技术，据《雷锋网》，自 Christoph Bregler 离开 Oculus 後，意味着 Oculus 对姿态追踪的技术思路可能是 Marker-based Mocap，并可能大量用「不依赖光 学感测」感测器及资讯融合。而在擅长 Sensor fusion、magnetic drift correction 和 kinematic modeling 的 Steve laValle 主导下，Touch 的基本技术框架是「多模式感 测融合 + 手势辨识」。 经演算法最佳化，Touch 也主要应用了「星座」位置追踪系统，同样是用於 Oculus 头显 装置的技术，其机制是 LED 间歇地发射红外线，而安置在房间角落的相机站可以感觉到 头显 IR 灯光细节的改变，透过红外定位来计算位置和转动，另外，Touch 还应用有 EKF 多感测器融合、 IMU 解算。 HTC Vive 的手把 看起来 HTC Vive 的手把外观还是最常见的样式。 http://img.3c.technews.tw/wp-content/uploads/2016/03/htc-vive-developing-the-future-2m30s-part.jpg ▲ HTC Vive（Source：HTC on YouTube） HTC Vive 的手把布满了感测器，基於自身的追踪系统 Lighthouse 实现动作捕捉，其原 理是利用雷射在固定空间进行高频扫瞄，然後透过头盔及双手把上的感测器进行多点定位 ，来探测室内佩戴 VR 装置的玩家的位置和动作变化，并将其模拟在 3D 空间中。 据悉，Lighthouse 是一个基於 15 × 15 尺的空间追踪系统，空间的对角会安置两个雷 射发射器（基地台），并不断发射光线扫瞄整个空间，Vive 头盔和手把上有超过 70 个 光敏感测器，雷射扫过的同时，头盔和手把开始像码表一样计数，看哪一个感测器先接收 到雷射，然後利用感测器位置和接收雷射时间的关系，计算相对於雷射发射器的准确位置 。 这种方式相对其他 VR 装置来说技术原理更简单，运算效率高，延迟低，而 HTC Vive 体 验效果也相对更好。不过，使用者的手指运动不能透过 Lighthouse 来捕捉，因此 HTC Vive 还是要透过手把按键等来实现手指操作。 Gear VR Rink 三星（Samsung）为 Gear VR 也研发过一款无线手把控制器 Rink，出自三星创意实验室 C-Lab R&D。 http://img.3c.technews.tw/wp-content/uploads/2016/03/samsung-gear-vr-rink-23759339300-part.jpg ▲ Gear VR Rink（Source：Samsung） 至於 Rink 的技术原理，其装置上整合了各种感测器，透过使用资料编码磁场来追踪控制 器的移动，经蓝牙连结後，位於头戴式装置上方的 Rink 发射器发送磁讯号到手机接收器 ，Rink 的位置资讯也由此发送出，能否接收到资讯取决於物体距离控制器多远，控制器 的感应范围大约 1 m 约和伸展双臂的长度。 同时，Rink 不仅可以检测出手（整体）的运动，还能透过嵌入到装置侧面的红外感测器 ，具体辨识出手指的位置，红外灯发出光波并被弹回，由此控制器让应用程式知道有手指 的动作。 手把之外，其它的 VR 输入装置 目前 VR 的输入装置尚没有同一标准，除了三大厂商以外，还有不同的公司在尝试创造新 的方案，不过可知的是，未来的输入装置必然会朝着最自然的方式演化，比如手势输入（ 「裸手输入」）。 手套式（穿戴型）VR 输入装置 比较知名的是 Manus 这款无线 VR 手套，源於荷兰新创公司 Manus Machina，它透过感 测器把手套的动作映射到 VR 中。不过，Manus 能够做到的是追踪手部的动作，而关於整 只手臂、整个人在空间中的移动和方向变化，还是要和现有的 VR 装置及控制器配套使用 ，在早期，Manus 的无线蓝牙传输功能对应的是三星 Gear VR，也曾被改造运用到 HTC Vive。 http://img.3c.technews.tw/wp-content/uploads/2016/03/manus-vr-experiment-htc-vive-1-maxresdefault-part.jpg ▲ Manus VR & HTC Vive（Source：Manus VR on YouTube） 再来还有 Power Claw，相较於 Manus，Power Claw 是有线传输，并能给使用者带来冷热 、震动和粗糙感等皮肤触觉。据悉，在该手套的拇指、食指及中指有三个传动器,可以透 过电子电路将不同感觉的信号传回电脑，除了应用於 VR，Power Claw 也希望被用於有关 教育、医学等更具意义的场景中。 http://img.3c.technews.tw/wp-content/uploads/2015/11/vivoxie-power-claw-gloveforsens-phys-org.jpg ▲ Power Claw（Source：Phys.org） Gest 还算不上 VR 输入装置，它是一款动作追踪手套，由戴在手掌上的主体和四指上的 手环组成，Gest 的执行长兼联合创办人 Mike Pfister 将其描述为游标和键盘的替代品 ，目前主要用於 PS 的各种操作，不过，这家名为 Apotact 的实验室也表示，Gest 未来 将加入虚拟实境功能，也许凌空动动手指就能开启一扇密码门锁。 http://img.3c.technews.tw/wp-content/uploads/2016/03/gest-black-point-part.jpg ▲ Gest（Source：Gest） 基於动作感测 VR 输入装置 最典型便是 Kinect，现采用 TOF（光线飞行时间法）技术，透过深度摄录镜头对使用者 进行即时动态捕捉，即感测器发出的近红外光反射时间来计算被拍摄景物的距离，绘制出 物体的 3D 轮廓。而凭藉 Kinect 奠定运动感知系统专家的地位，微软（Microsoft）在 去年还展示展示出了即时手势追踪系统 Handpose ，该系统可在仅利用一个深度摄录镜头 的情况下对复杂手势进行精确重构。 由此也得提到 Leap Motion，这款达到次毫米（SubMillimeter）精度的手势动作捕捉装 置，透过红外 LED+ 灰阶镜头采集资料，其利用双目 IR 摄录镜头形成深度视野，然後透 过演算法捕捉手势。Leap Motion 还曾推出一款基座，能够与 Oculus Rift 等 VR 装置 连接，引入手势操作实现虚拟和现实互动。 另外还有 Intel 的 RealSense，其摄影技术是整合了 3D 深度和 2D 镜头模组的 RealSense 3D 摄录镜头，采用「主动立体成像原理」，模仿人眼 「视差原理」，透过 打出一束红外光，以左红外感测器和右红外感测器追踪这束光的位置，然後用三角定位原 理来计算出 3D 影像中的「深度」资讯。它能实现高度精确的手势辨识、脸部特徵辨识， 将帮助机器理解人的动作和情感。 基於动作捕捉 VR 输入装置 基於动作捕捉的系统，需要在运动物体的关键部位佩戴追踪器，由 Motion capture 系统 捕捉追踪器位置，再经过电脑处理後得到 3D 空间坐标的资料。而动作捕捉包括很多种类 ，比如机械式、光学式、声学式、电磁式和惯性导航式。 比较常见的惯性导航式和光学式动作捕捉，前者需要在运动物体的关键部位设定，如整合 加速度计，陀螺仪和磁力计等惯性感测器装置，而後者则需要在身体的关键部位贴上特殊 标志，比如发光点，透过对特定光点的监视和追踪来完成运动捕捉的任务。 基於惯性动作捕捉的系统供应商，中国知名的如诺亦腾（Noitom），日前获得奥飞动漫（ Alpha Animation）等超过 2,000 万美元 B 轮融资，其自主研发的动作捕捉系统 Perception Neuron 曾助《冰与火之歌：权力游戏》斩获最佳视觉效果的奖项，同时它 也研发了全球首款全无线人体动作捕捉系统 Perception Legacy，用於影视、动画和游戏 等。在 VR 输入装置尚不成熟之际，诺亦腾想以惯性动作捕捉技术，融合光学式动作捕捉 方案，来打造符合人类直觉的自然互动方式。 心得: 其实在我看来的话，PS VR的那个会比较吸引我， 毕竟VIVE的手把有她的固定性，不能自由变化， 但在目前技术不足的情况下， 或许VIVE的手把仍然还是最佳选择， 大家怎麽看呢? --

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