盘点VR输入设备领域有代表性的产品及技术原理

　　不管2016是不是元年，我们在这一年里确实看到了“层出不穷”的头盔，最为典型的也是人们说到吐的是VR三巨头的头盔：Oculus Rift、HTC Vive以及PlayStation VR。紧跟市场顺势而起的，还有与头盔相呼应的输入设备。

　　虚拟现实技术基本设备都有哪些？

　　虚拟现实技术基本设备是指与虚拟现实技术领域相关的硬件产品，是虚拟现实解决方案中用到的硬件设备，大致可以分为四类。它们分别是（1）建模设备（如3D扫描仪）；（2）三维视觉显示设备（如3D展示系统、大型投影系统（如VR-Platform CAVE）、头戴式立体显示器等）；（3）声音设备（如三维的声音系统以及非传统意义的立体声）以及（4）交互设备（包括位置追踪仪、数据手套、3D输入设备（三维鼠标）、动作捕捉设备、眼动仪、力反馈设备以及其他交互设备）。

　　其中，输入设备是一种能把真实世界的环境数据映射到虚拟世界的设备，简单来说，就是输入人们指令到VR系统的设备。和键盘鼠标不一样，VR输入设备强调沉浸感。沉浸感是使得众多形式的VR设备具有良好体验的关键所在，所以，随着VR头显的发展，VR输入设备也迎来春天。它不仅种类繁多形态新奇，也涵盖奇思妙想的idea和黑科技。

　　事实上，除了传统的手柄，比如Oculus Rift消费者版支持的Xbox无线手柄，还有一些新兴形态的输入设备，比如万向跑步机Kat Walk、手套The Manus或者衣服Tesla Suit。

　　盘点VR输入设备领域有代表性的产品及公司

　　其实VR输入设备分类的方式有很多，比如根据产品形态进行分类可以分为手套、手柄、双手柄以及全身套装等等；也可以根据沉浸感分类，分为感官式沉浸、交互式沉浸两种。下面根据其采用的技术进行分类，盘点VR输入设备领域有代表性的产品。

　　第一类是传统手柄

　　采用惯性传感器、震动马达，这类输入设备一般是使用传统的按钮/摇杆/触板进行操作，并通过震动感交互。

　　业内最为典型的是：Oculus Rift消费者版默认的Xbox无线手柄和PlayStation VR搭配的PS4（同时还需要PlayStation Camera摄像头辅助使用）

　　上述两款已经很有代表性。另外，还有其他厂商推出的VR手柄，比如国内的Ximmerse团队。

　　Ximmerse专注于移动视觉计算，主要针对移动头显提出一套完整的输入解决方案，研发移动虚拟现实输入设备。

　　第二类是动作感应手柄

　　在开始之前，需要说一件事情。一般来说，惯性传感器由加速计（测加速度）、陀螺仪（测角速度）和地磁仪（测重力方向）组成。但是，目前的消费级惯性传感器难以追踪到六个自由度，一般情况只能追踪到三个自由度即X、Y、Z三轴的旋转量，不能测量到这三轴的平移量。简单粗暴点说，就是你拿着惯性传感器打造的手柄在水平位置极其缓慢匀速移动，手柄是难以感知的。

　　人们需要在虚拟环境中捕捉六个自由度提供更好的输入体验。由此，动作感应手柄一般会通过惯性传感系统加上光学追踪系统或者磁场感应来提供六自由度的动作跟踪。

　　三星神秘的Rink

　　根据消息，三星将会在CES上展示其为Gear VR准备的输入设备Rink。

　　通过视频，我们看到Rink具备手势识别以及位置跟踪，而且不同的手指还可以触发不同的交互方式。可以肯定的是，Rink采用了惯性传感器，但想要获得更加具体的技术原理可能需要等到CES展会。

　　行业标杆Oculus Touch

　　基本上，Touch的技术框架是多模式传感融合+手势识别。即配置惯性传感器以及Oculus的动作追踪系统Constellation做光学跟踪，实现 Touch的6自由度追踪。值得一提的是，这里还需要一个追踪摄像头作为动作捕捉。不过，根据最新消息，原本在第二季度发货的Touch推迟到今年下半 年。由此，更加具体和详细的技术可能需要等到那时候才能了解。不过，这也值得等待，毕竟Oculus打造的是一个行业的标杆。

　　HTC Vive的占面积追踪系统

　　HTC Vive的手柄通过自身的追踪系统Lighthouse实现动作捕捉，其原理是利用房间中密度极大的非可见光，探测室内佩戴VR设备的玩家的位置和动作变化，并将其模拟在3D空间中。具体来说，Lighthouse是一个基于15×15英尺的空间追踪系统。两个激光发射器会被安置在这个空间的对角，并不断发射光线扫描整个空间。Vive头盔和手柄上有超过70个光敏传感器。激光扫过的同时，头盔和手柄开始像秒表一样计数，看哪一个传感器先接收到激光，然后利用传感器位置和接收激光时间的关系，计算相对于激光发射器的准确位置。只要激光束击中的光敏传感器足够多，就能形成一个3D的模型。不过，这似乎都是开发者版手柄的资料。

　　根据最新消息，消费者版的HTC Vive手柄有很大的改进。但具体的技术细节还无法得知，只能等到CES展会的时候。（看，头盔中央有一个摄像头。）

　　PS VR的老古董PS Move手柄

　　PS Move手柄于2010年9月15日推出，属于PS 3时代产品。不过，吉田修平曾表示，索尼不会针对PS VR对其进行升级。在采访中，吉田修平说：“我们觉得现在的（PS Move）就挺好……Move本来就是为了在VR游戏中使用而开发的。但上市时，PS4和PS VR都还是商业机密，因此当时并未全面介绍其本来就具备的特点。”Move手柄内置惯性传感器，利用摄像头进行跟踪，并使用RGBLED发光源的灯泡作为 主动马克点。