VR知识普及一：空间定位技术

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。

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