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看VR盛宴中的传感器应用如何让你大开眼界 - 全文

发布日期:2021-06-02 10:08

  前几年看的大片阿凡达,其中的虚拟和现实切换、海底的探测,还有太空翱翔,甚至于自己驾驶飞船,都让人惊叹不已。而现在大热的VR(虚拟现实),能够使这些梦想成真。从广义上来讲,虚拟现实,它的涵盖范围是非常广泛的,包括VR,AR,MR,实际上现在大家讲的比较多的是VR、AR,如果从狭义上区分,VR很显然就是我们跟虚拟世界进行互动,一般是带着VR头盔。

  对于AR,即增强现实,是把虚拟的东西放到现实的场景里一起看。VR这两年发展比较快,各种大的基金投资、并购一起涌入。而AR技术的要求比VR更加严格、更高。

  VR主要有三个特点:沉浸感,交互性,构想性。之前的交互,比如人与人之间的交流、互动,是通过我们的语言、耳朵、鼻子、眼睛等实现的,这些都可以看作是传感器。而现在,如果要跟虚拟世界交互的话,就需要更多的传感器,这些传感器对人的探测,对环境的探测加到一起,传感的信息量会有比较大的增长。大家都学过立体几何,解立体几何题不容易,而如果带上VR,你就可以走到立体的形状里去,身临其境的去看,了解它的精准结构。

  VR产业发展分为四个阶段,目前产业处于第二阶段,即市场启动期,以探索应用领域,挖掘盈利模式为主要特征,离爆发期已经不远。目前,虚拟现实设备以头戴3D显示器落地于消费级市场,该阶段以挖掘用户需求、构建生态系统为主要特征;产品同质化严重,技术优势不明显。

  预计2017~2025,VR发展将进入第三阶段,即高速发展期。在此期间,虚拟现实生态系统搭建完毕,产品将被消费级市场接受,并广泛应用到行业市场。行业经过洗牌,市场寡头将产生。

  而到2026年,VR将到达第四阶段,即市场成熟期。那时,市场发展趋于成熟,进入门槛提高,竞争加剧。

  据Digi-Capital预测,到2020年,VR市场规模将达到300亿美元,AR规模将达到1200亿美元。被认为是继PC和智能手机之后又一千亿美金增长智能产业。

  VR市场规模的爆发,依赖于技术瓶颈的突破,取决于晕眩的解决、行业标准的建立,困于多产业、多场景的复杂融合,VR将成持久战。此后,进入“VR+行业”阶段,相对成熟的VR技术,与电商、旅游、体育、社交结合,形成全新的消费场景和商业形态,接近Facebook CEO扎克伯格所说的“下一个计算平台”;更进一步,VR可以创造出逼真的“虚拟世界”,成为人们生活的一部分;最终,无数个虚拟世界相互打通,最大程度实现生活的虚拟化。随着AI(人工智能)技术进步,“VR+AI”将创造出科幻级的虚拟世界,给予消费者想要的一切。

  VR 产业链较长,参与厂商众多,涵盖硬件、系统、平台、开发工具、内容以及内容运营销售等。作为一个尚处于萌芽期的产业,其每个环节都存在较多的竞争者以及潜在进入者。国内厂商大多集中在产业链前半部分,尤其在硬件领域较为集中,而在内容、开发平台、软件及周边产业等领域基本处于空白。

  目前,VR头戴显示设备呈现出了4大发展方向:外接式头戴显示器、头戴手机盒子、一体式头戴显示器、全息眼镜。现阶段主流的虚拟现实显示设备以前两种为主。

  知觉捕捉设备方面,在各类知觉中,目前视觉捕捉是绝对主流,听觉、触觉捕捉尚不成熟,嗅觉、味觉捕捉还处于实验室阶段。而在知觉反馈设备方面,目前视觉反馈设备尚不理想,主流的视觉反馈设备有眼镜、头盔、一体机三类,其中眼镜比较简陋、沉浸感不足,头盔和一体机沉浸感较好,但价格较高、便捷性较差。相比之下,听觉反馈已经相当成熟。

  目前,许多高校都在积极研究虚拟现实技术及其应用,并相继建起了虚拟现实与系统仿真的研究室,将科研成果迅速转化实用技术。VR 眼镜还能够解决网购衣服不合身等问题,戴上眼镜后,买家可以在海量的衣服中搜寻合身的衣服,一件件在身上试穿。此外,VR在医学、地产、体育赛事、游戏、影视、社交、体验店等领域的应用越来越多。

  VR及AR作为一种全新的人机交互方式,被业界广泛认为是继智能手机之后的下一个风口。其革命性主要体现在人机交互方式的变化,从而在时间+空间上解放了用户。传统计算机通常使用显示器、键盘、鼠标等接口设备进行交互,它们是面向计算机开发的,用户需要学习设备的操作方法。而虚拟现实系统采用的输入/输出设备,可使用户利用自己的感觉来感知环境,是专门为用户设计的。

  在VR信息收集系统中,传感器发挥着关键性的作用,而且需要用到的传感器种类繁多,包括手势传感器、手指弯曲传感器、动作追踪传感器、触觉传感器、眼动追踪、MIC/阵列MIC、光敏传感器、光纤传感器、激光传感器、红外传感器、直立式摄像头、定位传感器、头像识别传感器、惯性传感器和嗅觉传感器等。

  下面,我们就以目前市场上的主流VR产品为例,介绍一下位置追踪传感器、动作追踪传感器,以及视觉/光学、声学、压感/触控器件的应用情况。

  首先是Oculus的Rift,其采用的“星座系统”位置追踪传感器,通过外置IR CCM,可以监控40盏红外Led灯;在动作追踪方面,其通过加速度计、陀螺仪、磁力计实现;视觉/光学部分,采用直立式外置IR-CCM(星座系统一部分)和环境光线传感器;声学上则是内置了立体环绕耳机、MIC;通过振动马达实现压感/触控。

  另外一个例子就是HTC的Vive,它用了2个Lighthouse激光基站+80个光敏传感器;其它相应配置分别为加速度计、陀螺仪,前置CCM,内置MIC,振动马达。

  再有一个主流产品就是PlaystaTIonVR,它仅360度头部追踪,依靠9个Led及加速度计、陀螺仪实现,需搭配PS CCM使用;动作追踪方面采用加速度计、陀螺仪和磁场感应器;外置PS CCM;该产品没有配置声学器件;压感/触控器件也是振动马达。

  目前市场上还有一款名为暴风魔镜的VR产品,它采用了神秘公司LeapMoTIon的手势识别系统;动作追踪通过加速度计和陀螺仪实现;视觉/光学则为2个CCM;声学部分为数字MIC和可拆卸式耳机;通过侧面触控板实现压感/触控。

  目前,国内多家主打传感器的企业都已经重点布局到了VR产品上,其中,歌尔就是一家,其产品布局比较有特色,吸引了我的关注,它采用了蜂窝式的扩张模式,为客户提供“零件+配件+整机”的一站式声光电整体解决方案。

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