VR中先进的人体追踪技术

运动捕捉是虚拟现实的基石。 由于头盔(VR HMD)的可用性,VR技术的发展现在正在突飞猛进,但是定位问题仍然存在。 让我们考虑一下当今的运动捕捉系统,以及它们如何演变。

一点历史

1962年,第一台设备问世,它可以使用户沉浸在虚拟现实中。 但是,尚未开发出运动捕捉系统。 该设备原来很有趣,但是却未被公众理解和接受。 因此,尽管当时的浸入状态达到最佳状态,但仍保留在一个副本中。

1968年,第一个捕获系统以“达摩克利斯之剑”的大名出现。 该设备非常笨重,必须悬挂在用户上方。 结果,事情并没有超出原型。

现代发展

随后,出现了更多的原型和开发。 由于以下原因,其中很大一部分无法正常工作:

•困难。

•重量大。

•高价格。

而且仅在最近几年中,由于技术的进步,定位系统的或多或少适当的变体才开始出现。 用户运动控制设备已经变得微型化,并且准确性已大大提高。

现有的所有身体跟踪选项都可以分为以下几组:

•声音。

• 无线电频率。

•磁性。

•光学的。

•惯性。

它们中的大多数协同工作,相辅相成。

声音追踪

它基于回声定位的原理,是对蝙蝠和海豚的偷窥。 潜艇以相同的方式面向太空。 发出一定的声音,该声音从物体反射并返回。 信号与其返回之间经过的时间越长,则对象越远。

但是现代技术仍然无法实现与动物相同的精度,因此该系统并不是很受欢迎。 数据更新太慢。 对于潜艇而言,这并不重要,但是对于迅速响应用户的行为而言,这一点非常重要。

信号传输的质量受环境状态(温度,湿度水平等)的影响很大。 尚无法考虑此类错误,同时使设备价格合理。 而且,人们对声音的感知阈值是不同的,并且由于恒定的信号,有些人可能会感到不适。 因此,实际上,该技术不被认为是有前途的。

射频跟踪

该系统与以前的方法非常相似。 唯一的区别是使用无线电波代替声音。 主要问题是准确性低。 价格相对合适的现有选件只能跟踪高达厘米的运动,这对于VR的进一步发展是无法接受的。 从原型中可以提到有前途的Pozyx和IndoTraq。 它们非常准确,但远非便宜。 而后一个因素在虚拟现实的发展和广泛分布中起着关键作用。

磁法

它基于磁场的变化和强度,并且以最小的误差(不超过1毫米或1度)以高精度显着。 但是短距离是它的缺点。 与设备的距离超过2.5米时,精度会急剧下降。 对于公寓而言,这可能不是全球性的问题,但是对于演示场所和展览而言,这至关重要。 此外,由于其他设备或什至电线的操作,磁场会失真。 事实证明,该系统的应用范围极为有限。

光学定位

现在,这种跟踪被认为是最有效和最有前途的。 该方法基于跟踪用户动作或位置的摄像机。 该系统具有两个基本变体:

  • 由内而外。 一台或几台摄像机密切监视用户的行为,并将信息传输到处理设备。 主要缺点是该系统只能在有限的空间内进行定性工作。
  • 反了。 使用相同的光学定位原理,但是将相机放置在用户身上。 他们跟踪人周围的预定固定点。 该方法比前一种方法更复杂,但是没有空间限制。 因此,它更有希望。

另外,光学跟踪可以是标记的和无标记的。 在第一种情况下,将特殊标记器应用/安装在人体上(使用“由外而内”技术)或在周围空间(“由内而外”),以帮助更准确地确定用户的动作。 在第二个变体中,绑定转到不同的对象,但不转到标记。 就准备而言,它更简单,但更难以实现。 而且其准确性较低。

在虚拟现实公园中,Inside-out标记系统主要用作当前最高效,便捷和负担得起的系统。

惯性跟踪

另一个有希望的系统是基于罗盘,气压计,磁力计,加速度计和陀螺仪的结合工作。 尽管精度很高,但它有几个缺点:累积的定位误差(加速度计的所谓漂移)和需要特殊的套装才能安装所有这些设备。

混合追踪

几种跟踪选项的组合被认为是最有效的定位类型。 最常用的连接是惯性和光学方法。 第一个误差通过光学器件校正,第二个精度通过各种陀螺仪和加速度计进行补充。

没有任何限制的虚拟现实

现在,借助虚拟公园,可以全面评估VR技术的所有机遇和前景。 虚拟现实公园有限公司在其工作中使用了改进的混合跟踪系统,称为智能车身控制。 它基于一堆光学和惯性定位。 由于采用了这种创新的方法,因此可以确保在较大空间内跟踪用户动作的最大准确性。

该公司的虚拟公园将同时使用特殊的西装和头盔,以实现以下指标:

  • 刷新率— 100 Hz。
  • 定位精度-5毫米。
  • 数据更新延迟-仅3毫秒。

简而言之,将立即处理并考虑到客户的任何,甚至很小的动作。 此外,为了获得最大的沉浸感,Virtual Reality Park Limited使用辅助设备模拟例如玩家手中的武器或与游戏情节有关的各种物品。

当今最好的解决方案

在研究了市场上现有的定位系统的所有选项之后,我们得出的结论是,在某些情况下有效的方法通常在其他情况下不适用。 例如,从里到外的光学系统在家里都可以很好地工作。 但是,要在大面积上装备展览区或游戏区,今天没有比混合智能车身控制系统更好的解决方案了。 Virtual Reality Park Limited的公园令人信服地证明了这一点。