虚拟现实(VR)就像是一场突如其来的革命,人人谈论 VR 往往是在谈那些从现实一下进入虚拟状态的场景与不知所措。历史变革告诉我们,变革依赖于技术沉淀,对于 VR 目前来看,想要更真实的沉浸感,交互技术是需要克服的重要一环。
人们需要在虚拟世界中对场景产生动作反馈,甚至于直接与场景中的一些事物产生交互。对于 VR 来说,可以通过我们头盔中的传感器捕捉到头部动作,但我们需要精确的动作捕捉实现肢体捕捉这一更深层次的需求。
使用什么设备交互?
HTC Vive控制器
对于 VR 控制器而言,HTC Vive 拥有自带的控制器、Oculus Rift 拥有 Touch 制器,而索尼的 PlayStation VR 依赖的是 PS Move 手柄。这三种输入方式都可以被称为通过光学视觉的方式进行 VR 输入,其他方面也有像 Leap Motion 这种建立解决方案的三方公司,他们则是通过计算机视觉进行动作捕捉,缺点是准确性差。
电影行业的光学捕捉
事实上,动作捕捉在电影方面已经有很纯熟的运用。穿好带有标定点的装备服,在幕布背景下实现动作捕捉场景。对于任何一部你所能想到的好莱坞大片,这都是非常常见的一种电影动作捕捉的形式。
比如实现《加勒比海岛》、《纳尼亚传奇》那种异形生物的肢体动作、面部表情等;除去使用计算机建立这样的角色,还需要通过图像映射实现脸、嘴、眼、鼻子等更细节的动作捕捉。可以简单将其理解为,这是一个将实际表演通过捕捉在进行计算,然后映射到三围数字图像的过程。
理论上,市面上对于动作捕捉技术的探讨主要是两个方面,光学捕捉和惯性捕捉。而以上的捕捉是通过标定点的光学捕捉,他们往往需要演员穿好带有标定点的表演服,在任何需要配合的设备细节上也都需要配有标定点。
惯性捕捉
HTC Vive 等这样的 VR 产品就采用了光学捕捉的方式。然而越来越多的厂商(或是解决方案)开始打另一动作捕捉的主意——惯性捕捉。“相较于光学动捕,惯性动捕有无场地限制、穿戴时间短、不怕遮挡等优势,精度在某种程度上也已经不输光学动捕。更重要的是,惯性动捕比光学动捕成本低很多,这为惯性动捕的普及提供了基础条件。”
在运动物体的重要节点佩戴集成加速度计,陀螺仪和磁力计等惯性传感器设备,传感器设备捕捉目标物体的运动数据,包括身体部位的姿态、方位等信息,再将这些数据通过数据传输设备传输到数据处理设备中,经过数据修正、处理后,最终建立起三维模型,并使得三维模型随着运动物体真正、自然地运动起来。经过处理后的动捕数据,可以应用在动画制作,步态分析,生物力学,人机工程等领域。
在动作捕捉系统中,三个关键传感器陀螺仪传感器用于处理旋转运动,加速计用来处理直线运动,磁力计用来处理方向。通俗易懂的讲,陀螺仪知道 “我们是否转了身”,加速计知道 “我们运动多长距离”,而磁力计则知道 “我们的运动方向” 的,在动作捕捉系统中三种传感器充分利用各自的特长,来跟踪目标物体的运动。当然,惯性捕捉在准确性方面居于光学捕捉之下,但仍然有其存在的价值,面对更小的动作捕捉创作团队,它能有一个不错的售价,存在的场景宽容度更高。而大型光学捕捉则常见于电影行业,他们精确度更高,这同样也是非常重要的指标。
VR绝对不只是一个放大手机屏幕的光学器材,也绝对不是一个播放全景视频的眼镜,这些技术才是VR真正的形态。