HYPEREAL VR的空间定位技术发展与分析

　　根本目标：用跟踪技术为用户带来沉浸感

　　陈：VR的终极目的是为了完全接管人体所有的感知器官，然后通过计算机模拟的方式去提供反馈，让用户形成一种很强烈的沉浸和临场感。除了视觉显示，还要用到跟踪技术。跟踪技术的意义是能够把真实世界的东西带到虚拟世界当中去。毕竟人的身体，包括一些周围的环境都还是在真实世界当中，所以必须要用跟踪技术来使得真实世界的东西在虚拟场景中有一个对应，以及和虚拟场景发生交互。

　　跟踪技术

　　跟踪技术是分阶段的。最初级阶段，便是实现头盔旋转的跟踪。现在移动端大部分产品，基本上都能实现这一点，通过追踪头部旋转，已经可以达到一定的沉浸感。但问题是，当用户看到VR场景之后，接下来的需求就是希望与这个虚拟场景进行交互。这其中，交互的方式有很多种，包括用手，或者用身体，这就是为什么现在所有的PC的方案基本上都会有头部的平移以及手柄的跟踪，这会给用户提供更好的沉浸感，因为他可以感到他身体的一部分——头部和两只手，可以和虚拟当中的物体发生交互。

　　诚然，为了达到完美的沉浸感和逼真的效果，还有很多东西需要做，比如说手指、全身、眼球的跟踪，以及对周围环境的感知。这些也都是大家能看得到的VR的发展方向，我们也在同时研究和关注这些技术。

　　我们今天介绍的HyTrack跟踪系统主要是侧重于解决PC方案中头盔和手柄的运动跟踪问题。

　　HyTrack——最精确的毫米级定位系统

　　在讲解了跟踪技术之后，陈禄介绍了HYPEREAL自主研发的灯塔技术原理。

　　灯塔跟踪技术的前世今生

　　［page］［/page］

　　灯塔定位技术的最早原型是在1989年被提出的Minnesota Scanner，其原理就是利用扫描激光面对于空间进行编码进而对物体做跟踪。而后有很多人基于相似原理做了改进用于不同领域的应用中。Valve之前首先把它成功的带到了VR消费电子领域。

　　陈：这是我们公司自己研发的比较早期的原型，做得比较裸。左边是灯塔，有两个电机，电机上面有透镜，这里有一个小动画演示灯塔的结构，可以看到通过透镜把一束激光变为一个扇面，再利用电机使得激光面匀速扫描。中间的部分是我们头显的早期原型，上面有很多小的线路板就是我们自己制作的传感器模块，每一个中心有一个光电二极管。传感器把光信号转成电信号再到数字信号，然后传到计算机里。基本原理如上图，左边这一块是激光扫描扇面的顶视图，激光会从一个基准位置开始向下扫。在扫过基准位置时刻，我们会发射一个无线同步信号。蓝线是扫到每个光电二极管的激光面。右边的图是传感器上面的时序图，从收到无线同步信号的时候开始计时，当被光扫过的时候，会留下一个很小的间距的光脉冲，测量脉冲中点时刻，结合电机转速，我们可以计算得到该扫描面相对基准平面的夹角。这样我们就知道这个点处在空间当中哪一个平面上。通过两个方向的扫描，被照到的传感器点我们可以确定其在空间当中的某条直线上。在这里我们和VIVE采用了不同的技术方案，他们使用的光同步，灯塔会有LED灯。无线同步的好处是，灯塔之间不用同步线连接了，或者灯塔不用互相对着摆放。两种方案在工程实现上的区别很大，测量手段也会不一样，但是本质上都是为了获得同步信号时间。

　　HyTrack早期原型、基本原理