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    大朋VR E4如何實(shí)現(xiàn)《阿凡達(dá)》般零延遲、高精度的“心靈鏈接”?

    2022-12-30 10:18:04    來源:壹點(diǎn)網(wǎng)

    時隔十三年,重回潘多拉。12月16日,《阿凡達(dá):水之道》在內(nèi)地同步北美地區(qū)上映,目前豆瓣評分8.2,比起初代的8.8分差了不少。原因也很好理解,作為以視覺特效、科幻未來感為主賣點(diǎn)的商業(yè)大片,十三年后很難讓觀眾們再像當(dāng)初一樣發(fā)出響徹影院的驚呼。

    例如男主本體與潘多拉身體鏈接所應(yīng)用的“心靈鏈接”方式,彼時稱得上天馬行空,讓人浮想聯(lián)翩。可如今隨著VR技術(shù)不斷進(jìn)步,戴上頭顯后的我們同樣可以“鏈接”到虛擬時空。

    當(dāng)然,《阿凡達(dá)》中那種零延遲同步、超高精度操控的鏈接方式仍舊是VR的終極目標(biāo),但已經(jīng)有一些勇敢的開拓者距離這個目標(biāo)越來越近。

    比如大朋VR最新推出的E4,就帶來了0.1s高速響應(yīng)、毫米級追蹤精度、超低延遲以及高穩(wěn)定性的現(xiàn)實(shí)版“心靈鏈接”——Hawkeye Vslam 4cam定位系統(tǒng)。

    至關(guān)重要的“VR之舵”

    在探討大朋E4定位技術(shù)之前,需要明確的是另一個問題:定位技術(shù),對于VR來說意味著什么?

    如果說VR是一艘航行在虛擬時空的大船,那么定位技術(shù)就是它的“舵”。VR設(shè)備完全欺騙了眼睛提供了一個擬真世界,如果身體的視覺感知和動運(yùn)感知不能及時匹配,除了會降低游玩體驗(yàn),還引發(fā)頭暈等癥狀。

    因此,定位技術(shù)優(yōu)秀與否,對VR產(chǎn)品的實(shí)際體驗(yàn)至關(guān)重要。

    長久以來,VR定位方案主要分為兩種:Outside-in和Inside-out。前者通過將傳感器部署在與頭盔或者人體無直接連接的周邊環(huán)境中(即基站),實(shí)現(xiàn)大范圍檢測,一般用于支持多人互動應(yīng)用場景。

    而大朋E4則選擇了便攜性更佳、硬件成本更低、空間要求更寬松的Inside-out定位方案,無需架設(shè)定位基站,依靠VR頭顯自帶的攝像頭即可完成定位,去朋友家玩《半條命》終于不需要搬基站先累掉“半條命”了。

    但舍棄了基站,采用Inside-out方案為玩家“減負(fù)”,實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀便攜性的同時,想要達(dá)成同樣的定位效果,對設(shè)備硬件、算法以及定位追蹤方案也提出了更高的要求。為此,大朋VR做出了更多努力。

    高精度背后的技術(shù)投入

    首先是頭顯部分,基于定位精度、速度和成本等因素的考量,大朋VR E4采用了視覺(V)+慣性傳感器(I),構(gòu)成Vslam實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)。大朋VR團(tuán)隊(duì)基于Intel Movidius高性能VPU進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)工作,重新設(shè)計(jì)傳感攝像頭模塊的同時,也帶來了全新的頭戴硬件布局。

    大朋E4采用4路超廣角追蹤傳感攝像頭和更高精度的IMU慣導(dǎo)傳感器,不僅在高速演算過程中實(shí)現(xiàn)了速度與精度的平衡、在快速移動場景中也可更好地實(shí)現(xiàn)快速重定位和閉環(huán)檢測。此外大量邊緣計(jì)算,分布式計(jì)算的應(yīng)用,也降低了對主機(jī)平臺的壓力。

    此外,大朋E4的整套Vslam系統(tǒng)在機(jī)器視覺定位識別方面也具有無可比擬的優(yōu)勢,高效的地圖結(jié)構(gòu),可用于設(shè)備間的地圖共享,環(huán)境魯棒性好,可克服光線變化的影響。定位系統(tǒng)不受相機(jī)參數(shù)(增益和曝光)的影響,可建立穩(wěn)定的空間幾何關(guān)系,大大提升建圖和定位的精度。

    尤其是快速重定位和環(huán)境魯棒性這兩點(diǎn),對于VR游戲的加持是巨大的。以VR熱門游戲《Bonelab》為例,這款游戲強(qiáng)調(diào)物理交互,戰(zhàn)斗中經(jīng)常需要快速切換視角,在Hawkeye Vslam定位系統(tǒng)加持下,大朋VR E4在游戲過程不會出現(xiàn)“扭頭即掉幀,晃動即失控”的情況,讓游戲的樂趣不會因?yàn)樵O(shè)備追蹤問題而受損。

    至于環(huán)境魯棒性,E4在高效AEC算法加持下,可以適應(yīng)較為復(fù)雜的家庭光線情況,開燈關(guān)燈、晴天陰天,都不會讓定位系統(tǒng)受限。

    大朋VR團(tuán)隊(duì)在optitrack實(shí)驗(yàn)室環(huán)境(模擬用戶真實(shí)使用場景)下測試頭盔動態(tài)定位精度,以optitrack輸出的6DoF數(shù)據(jù)為真值,計(jì)算頭盔6DoF和optitrack真值之間的位移和角度偏差。最終測試結(jié)果達(dá)到了位移平均偏差0.0055m、角度平均偏差0.328141°的毫米級高精準(zhǔn)度水平。

    (optitrack實(shí)驗(yàn)室環(huán)境實(shí)測效果:黃色軌跡是頭盔6DoF,白色軌跡是optitrack 6DoF)

    而大朋E4 Hawkeye Vslam定位系統(tǒng)在降低延遲方面也表現(xiàn)突出,基于高幀率低延時的imu慣性導(dǎo)航加4個廣角魚眼相機(jī)實(shí)現(xiàn)的高精度定位跟蹤,配合高精度的預(yù)測算法,可以實(shí)現(xiàn)接近于0ms的跟蹤延時。

    (藍(lán)色軌跡為頭盔6dof-x軸運(yùn)動軌跡(vslam算法輸出),綠色軌跡為頭盔真實(shí)6dof-x軸運(yùn)動軌跡;紅色軌跡為頭盔6dof-y軸運(yùn)動軌跡(vslam算法輸出),紫色軌跡為頭盔真實(shí)6dof-y軸運(yùn)動軌跡)

    其次是手柄,大朋VR E4的 6DoF動作控制器,采用了紅外光主動式光學(xué)定位追蹤方案,以分布式計(jì)算方式與高精度的緊耦合融合算法實(shí)現(xiàn)手柄和頭顯的交互,完成手柄的6DoF高精度定位追蹤。

    手柄選型上更是采用了工業(yè)級IMU傳感器,以及抗電磁干擾設(shè)計(jì),讓頭手6DoF交互在一般游戲環(huán)境下都能達(dá)到0.1s高速響應(yīng)識別、毫米級動態(tài)追蹤誤差、亞毫米級靜態(tài)追蹤和漂移誤差的高精準(zhǔn)度。

    最顯著的成效體現(xiàn)在類似《Beat Saber》這類對手柄定位精度要求較高的VR游戲上。想必不少玩家都體會過手柄揮出,但“光劍”沒動或亂動的情況,讓人煩躁不堪。

    有了大朋E4,即使開啟《Beat Saber》hard難度,也依然可以“指哪打哪”,讓玩家真正感受到在虛擬現(xiàn)實(shí)世界的動靜自如。

    虛擬與現(xiàn)實(shí)的碰撞

    “I see you.”這是《阿凡達(dá)1》當(dāng)中的經(jīng)典臺詞,男主在人類狀態(tài)下看到女主,虛擬與現(xiàn)實(shí)在這一刻碰撞,所帶來的感動難以言表。

    大朋 E4優(yōu)化升級的定位系統(tǒng)不僅帶來了更優(yōu)質(zhì)的游戲體驗(yàn),也是對VR定位方案、6DoF復(fù)雜場景應(yīng)用的一次革新優(yōu)化與案例打造,今后也將為大朋VR系列產(chǎn)品乃至同品類其他產(chǎn)品提供經(jīng)驗(yàn)借鑒,讓虛擬與現(xiàn)實(shí)無距離碰撞的那一天,提早到來。

    免責(zé)聲明:市場有風(fēng)險,選擇需謹(jǐn)慎!此文僅供參考,不作買賣依據(jù)。

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