晕动症其实在十年前的三维游戏革命就遇到这个问题：为什么有的人玩第一人称3D游戏会头晕恶心？ 其原因在于『前庭视觉不匹配』， 比如下面这个VR游戏 我被绑在滑板上加速地向下滑去。 你视觉系统感到的画面是这样的—— 而前庭系统却感到我正静止地坐在椅子上： 简单来说就是，你的眼睛告诉脑子你在动，你的身体告诉它你没动。。。。。。大脑懵逼了，然后就没有然后了。具体晕动症我们就不展开详细说，毕竟我们主题不是讲人类为什么会晕船晕车。。 所以VR要怎么做才能让人不晕呢？ 1、因为有『前庭和视觉一致』的需求，所以我们对VR也有同样的要求：『VR上的IMU和屏幕上显示出来的内容也得一致』所以就有了你常听人说的：保持低延迟（20ms以下）的tracking，60帧、90帧、120帧不掉帧……用户一旦进入VR就要一直保持头部追踪，哪怕是场景的切换，内容的暂停，都必须要方向追踪，借助各种器材保持身体眼睛大脑一致性。如果是用廉价手机进行运算的，计算性能一跟不上，宁可变黑也不可掉帧、卡帧。就算这样以现在外部技术完美解决前庭和视觉一致目前是做不到的。 2、就是切断前庭和视觉的耦合，屏蔽一方。屏蔽视觉的方法很简单，你把眼睛闭上。当然，如果屏蔽了视觉，那还个毛的虚拟现实啊。那么你要问了，那屏蔽前庭系统呢？对，屏蔽前庭系统，是目前唯一能解开VR晕动症诅咒（视觉和前庭耦合）的方法，我称为『解耦合』。『解耦和』不能是切断前庭和视觉系统，那样的话你连迈出一步就会摔个半死，无法保持平衡。『解耦和』是屏蔽或削弱前庭系统的功能，比如服药，服用眩晕药。 说了半天，总结下VR导致眩晕的问题有很多，包括显示的帧数过低、卡顿、加速度、游戏的画风、纹理的复杂程度，光暗等等。其中影响最大的因素之一就是玩家的移动方式，这也是我们为什么第一章就要讨论VR的空间定位技术的原因。 下面我们就来分析一下VR中的各种移动方式。 1、  手柄移动 使用了手柄摇杆的方式来控制移动，这种移动方式与传统PC上的移动方式一样，玩家很容易理解，但是这种移动方式带来的眩晕感是非常严重的。游戏允许玩家不用真正的转动头部而调整游戏中的方向，游戏中的下蹲动作也只需按下一个按钮来实现，这些都会诱发玩家的不适。就算久经沙场的VR玩家也不能坚持15分钟以上，尤其是走近墙壁的时候，会感觉到脑部胀痛，不建议游戏采用这种方式。 2、  瞬移 这目前VR上使用较多的移动方式，如《消失的国度》之类的RPG游戏几乎都是使用这种移动方式，这种移动方式自由度较高，在瞬移的过程中屏幕变暗再出现的设计也能有效的降低玩家的眩晕。但是，这种移动方式玩家是看不到自己移动的过程，只是类似切换了一个镜头的位置，如果在战斗中频繁过程中很容易迷失方向。结合Room Scale，在战斗中使用Room Scale的小范围移动，在冒险和探索过程中使用瞬移，这两种方式的结合使用上目前VR游戏上最流行也是最好的方式之一。 3、跳跃 《Sairento VR》中的跳跃移动方式和上述的瞬移方式有点类似，只是在移动前玩家可以预先知道接下来的移动轨迹，移动的过程也会在画面中显示（并不是画面变暗再出现），游戏中还在跳跃过程中加入了“子弹时间”，鼓励玩家在移动过程中能使用各种攻击手段，造成了一种边走边打的感觉，令游戏的节奏更加紧凑，但是这种移动方式带来的眩晕感也是比较强烈的。 4、  载具 赛车类游戏作为游戏界一种经久不衰的游戏类型在VR中的表现又如何呢？在上述文章中我们说过，如果游戏画面和前庭感受互相冲突时会带来眩晕感，那么赛车类游戏应该非常眩晕吧？答案是并没有，原因是当你在玩赛车类游戏的时候，你的大脑会帮着你欺骗前庭，并且在移动过程中玩家是主动的，主动式的移动会有效降低眩晕，这就是为什么有的人坐别人的车会晕，自己开车不会晕。 5、  手部动作 利用手部动作移动的方式基本思路就上尽量让视觉和体感保持一致。例如《The Climb》中模拟真实的攀岩，《VINDICTA》中玩家模拟跑步动作，甩动双手实现向前奔跑。这种移动方式同样会出现一定程度的眩晕，虽然最终效果并不理想，但是比起手柄的移动方式确实能有所改善，至少证明让视觉和体感保持一致能降低眩晕感。Oculus于10月份宣布，OculusQuest应该会在 2020年迎来首个纯手部追踪技术。 6、  空间定位动作追踪系统 该技术详解见第一章内容VR知识普及一：空间定位技术让玩家在一定范围内移动，这种不会让玩家感到眩晕。可是，对于一些游戏来说，范围还是太小了，只能作为辅助移动的手段或者作为一个闪避区域，需再结合别移动方式一起使用。 7、  Virtuix Omni 虚拟现实跑步机 VirtuixOmni 虚拟现实跑步机比房间级（Room Scale）更进一步，让你能够在虚拟世界里无限行走。然而因为不管是家庭还是体验店，线下的空间显然是有限的，所以就有了虚拟现实跑步机这种设计——让你感觉在走动（包括身体的感觉和视觉），但实际上是原地踏步，《头号玩家》电影中有过展示。 要将原地踏步做到以假乱真，让用户感觉真的在走动，是一件非常难的事情。起初你可能会想，健身房里的跑步机不就是用原地踏步的方式来跑步的吗？但那里的跑步机实际上是设定好一个履带转动的速率后，用户再以相应的跑动速度跟上履带的转动。而要做成VR跑步机的话，需要履带知道用户怎么走，再以合适的速率转动让你保持在原地，这非常难，另外健身房的跑步机也不是多方向的。为什么难呢？让机器来适应人的步伐，最大问题是延迟。因为人的走动是无规律的，你不知道他下一步会怎么踏步，时间、速度也都不知道。所以要实现履带的转动与人的走动相同步，就必须在极短的时间内识别用户的动作，再传到跑步机上，履带进行相应的转动。不幸的是，这个过程以目前的技术来实现的话需要的时间仍然太长，如果时间太长（也就是延迟大）的话，你在跑步机上很有可能会跌倒。聪明的设计师想到的方法是：在你的脚下放一口“锅”，鞋底再放个轮子，这样你不管怎么走，都会滑回“锅”里。在跑步机行走与在真实地面上行走的感觉很不一样，这个“不一样”并不是不好，而是说你需要学习另一种走路方式。这种走路方式有点像是上坡时鞋底太滑，结果怎么走都走不动，但是也不会滑下去。但总的来说，VR跑步机是一个不错的想法，只是接近1万元的价格让很多玩家都望而却步。 8、  Zero Latency ZeroLatency是目前世界上最成熟的虚拟现实游戏中心之一，其游戏模式是6位玩家佩戴VR设备在400平米的场地内共同完成游戏任务。场地（类似厂房）长28米，宽14米，头顶框架高2.5米。在现场可以看到每个钢架节点处有一个圆盘，圆盘上布置有8个PS Eye摄像头（索尼新一代体感设备PS MOVE组件），平均每个5*5㎡的钢架内分配有10个摄像头，总共129个。 在空间定位方面，Zero Latency采用的是PS MOVE光学定位与图像识别方案。PS MOVE的原理是不同颜色的光球在PS Eye摄像头中可以呈现出明显区别于背景画面的图像，然后结合空中三角测量算法与计算机视觉（CV）算法，将真实世界坐标提取出来。但是由于可见光的干扰较强，所以场馆内部要营造暗室效果。此外，为了让环境模拟得更加真实，他们还添加了一些环境模拟装置，比如模拟横风的风扇系统，模拟桥面的凸起地面等。VR的移动方式可以分为“自身运动”和“非自身运动”两大类。Zero Latency的做法属于自身运动。自身运动的方式几乎不会感到眩晕，因为，玩家在现实世界的动作和游戏中的动作高度一致，VR头显可以通过画面完美的欺骗玩家，不会对大脑造成额外的负担。Zero Latency给玩家带来了最好的体验，但是面积这么大的场所和所需设备的投资都不是普通玩家能够承受得起的 总结： 现阶段VR的各种移动方式各有长短，玩家对眩晕等接受程度也是不一样的，到底采用哪种移动方式更加合适？并没有定论，甚至有的游戏没有移动手段，像《英雄萨姆》、《工作模拟器》、《Super Hot》、还有《Jida Chronicle chaos frontier》（吉大编年史）等游戏都是采用固定位置。而且每个人对VR的眩晕程度都不一样，对各种移动方式的感觉可能也会有所不同，并且VR游戏玩多了身体也会慢慢适应，眩晕程度会逐渐的降低。如果你也想体验一下VR游戏又担心眩晕问题，可以先从一些眩晕程度较低的游戏开始。终极VR会不会像电影《黑客帝国》那样通过神经植入的方法？你说呢？ 【Click here for the… Continue reading VR知识普及二-VR中的移动方式和晕动症

前言： 对于一套VR设备来说，最核心的技术就是动作捕捉及空间定位技术，毕竟VR是一种沉浸式交互仿真系统，像手机VR盒子那种只能看的设备根本谈不上良好的VR体验。不同的VR设备价格相差悬殊的一个重要原因就是因为采用的空间定位技术的不同，因而其成本也相差很多，自然就体现在价格上了。 空间定位在VR设备上用关键词3DoF和6DoF参数体现 所谓的3DoF是指戴着VR头显的玩家的头部回转动作，即上下、左右、前后回转动作。市场上的低端连接手机的谷歌眼镜、Oculus Go等都属于3DoF类型。 而6DoF则在3DoF的基础上添加了身体的上下、左右、前后动作。市场上主流的PC高端VR头显以及某些一体机等基本都属于6DoF类型。 一、当前VR头显的定位追踪类型 解决方案大致分为outside-in（由外向内）和inside-out（由内向外）两大类型。outside-in依靠外部的摄像头和发射器来捕捉和追踪用户的动作，因此具有较强的精度和准度。HTC Vive采用由Valve公司研发而成的Lighting House定位技术，是公认的效果最好的outside-in定位技术之一，技术优势很明显，准确度很高，且因为传输资料量少，运算的延迟也低，降低部分因延迟产生的不适感。 虽然outside-in定位追踪技术效果较好、实现起来比较简单，但其也存在一定的局限，如追踪物体远离传感器的测距或是被物体遮挡时，就无法获得用户的准确位置；用户不能随意离开传感器的有效监测区，设置繁琐。在玩游戏之前，需要先开两个传感器的电源。而这也就限制了其自由活动范围… 二、为了打破outside-in定位追踪技术存在的种种局限，开发者开始研究无需线缆，自由度更高的inside-out定位追踪技术。 与outside-in需要外部传感器捕捉定位不同，inside-out定位追踪技术是利用设备自身，而不是依靠其他外部传感器实现虚拟场景里的空间定位，以及更多的人机交互。 与Outside-in正好相反，Inside-out一种由内向外的追踪系统，目前VR中经常使用的是光学追踪方案，依靠计算机的视觉算法实现对目标的追踪。应用在VR头显上，就是通过在头显上安装摄像头，并让VR头显可自己检测外部环境变化，借助计算机或算法芯片计算VR头显在某个空间中的位置。 简单来讲，Inside-out技术让头显无需依靠外部的传感器配件，仅凭借设备本身，就可以实现虚拟场景内的空间定位、人机交互等。 第一款真正意义上使用Inside-out技术的头显就是微软与2015年开发者大会上展示的HoloLens。它无需架设额外的辅助识别设备，只需要依靠机器上的摄像头即可进行实时场景扫描，让用户可以通过HoloLens与虚拟世界中的物体交互。 使用Inside -out技术的头显中的佼佼者HoloLens销量惨淡、占有率不高，几乎让人们失去了对这项技术的信心。但今年画风一转，HTC和Oculus都在第一季度推出了使用Inside-out技术的头显，似乎又暗示着大厂对Inside-out充满信心。 三、其实Inside-out的潮流也很好理解，因为它有相当的优势： 1.无需其它硬件、外设 因为Inside-out将摄像头和传感器直接安装到了头显上面，可以直接通过头显读取深度信息，从而转换成目标的空间位置数据，所以它可以不需要其他硬件的辅助。 2.自由度很高 前文中，我们提到过，Outside-in对移动范围有限制，用户必须要在基站的可追踪范围之内活动，才可以进行正常的体验。 而Inside-out可以让用户摆脱范围的束缚，在任意空间移动。 3.方便快捷 除去需要安装线缆之外，每次换电脑、插拔线缆之后，HTC Vive都需要十几分钟的时间搭建基站，要用Steam玩游戏还得运行房间设置。 而搭载了inside-out技术的头显就可以省去额外的安装环节，尤其是在户外体验时，不用重复搭建。 四、另外现在国内还有一种比较火的空间定位技术NOLO，也是属于outside-in（由外向内）一种。该套件由一个定位基站、两个手柄和一个头盔定位器组成。 能适配目前市面上主流的移动VR、PC VR、一体机及AR头盔，提供空间定位与交互支持。 优点是成本低，能让低端的3DOF的VR设备达到6DOF的定位效果。但同时拥有了outside-in的缺点，而且相比Lighting House定位技术的精度和响应时间都相差甚远。 待续，原创文章，转载请注明出处。【Click here for the English version of the article】