IMU传感器在VR中起着基础核心的作用 。
让我们打开这个头戴式VR设备
顺便说下 , 如果你体验过VR技术 , 就可以感觉到 , 那玩意儿太重了 , 如果能像电影里一样轻便 , 那就好了 。
而笔者所在的半导体所研究的MEMS技术(微机电系统)正致力于解决这个问题 。 什么叫MEMS?可以看下面这张图 。
MEMS , 就是把又大又笨重的IMU传感器做的小巧 , 实现“大白变小白”的过程 。
其次 , 第二个大类是用于定位和动作捕捉的传感器 , 这个主要用来实现动作捕捉 , 特别是使用者前后左右的移动 。 目前的方案有红外摄像头和红外感应传感器等 。
这种传感器用到的最基本原理 , 大家在赵忠祥老师的全民公开课——“动物世界”里应该都学习过 。
“颊窝——蛇的红外感受器”(图片来源 , 中科院成都生物所)
最后 , 就是我们常见的分类--其他类型传感器 。
我们把剩下的、不好分类的、杂七杂八的东西都放在这里 , 既有佩戴检测用的接近传感器、触控板用的电容感应传感器等已被广泛使用的传感器 , 也有被眼球追踪用到的高动态捕捉摄像头、实现手势识别、实现AR功能的传感器等可能会被应用在未来VR设备的传感器 。
当然 , 有了这些硬件基础产生的数据 , 你已经具备了进入一个身临其境的“梦”的基本条件 。 最终 , 还是需要一个“大脑”里进行处理 , 那就是计算机 。 (有人又要争辩道 , “软件里只讲计算机不能算VR……VR!……码农的事 , 计算机能算VR么?)
同时计算处理单元还负责给你构造一个完美的虚拟世界 , 正如电影里的“绿洲” 。
VR技术的奇妙之处
有人会说 , 没想到为了给我创造好的游戏环境 , 科学家们真是煞费苦心 。 (哼 , 美得你)
实际上 , 早期这门技术首先由美国军方研发 , 目的是为了解决战斗机的飞行员的驾驶问题 。 (对 , 飞行员叔叔刚开飞机 , 也晕也会吐)
后来人们发现这种身临其境的沉浸感 , 有助于人机交互从而启发奇思妙想 , 所以逐渐被应用到民用领域 。
提到沉浸感就不得不说VR的三大特点:沉浸(Immersive) , 交互(Interaction)和构想(Imagination) 。 (业界也叫“3I”)
沉浸感就是你玩VR感觉贼逼真 , 大脑相信自己所看、所听 , 所感受到的全部都是真实的 , 于是整个人全身心地投入到了这个虚拟的世界中去 。
这怎么做到呢?实际上就是让机器通过模拟各种感觉来欺骗大脑 。 按照现有的传感器和机械技术 , 实际上一般只能模拟出视觉、听觉等为数不多的几种感知 , 但这已经占据人全部感知的90%以上了 。 差的那不到10% , 就是你去玩VR还是感觉有点假的原因 。
当然就算沉浸感贼真实 , 如果只能看不能摸 , 无法交互的话 , 大脑还会回过神来 , 意识到这一切终究是镜花雪月 。
因此 , VR必须让你能在虚拟世界里拳打脚踢、上蹿下跳 , 这就是各种传感器大显身手的地方 。 通过传感技术 , 可以跟踪人手的精细动作 , 身体跑 , 跳等动作 , 并在虚拟现实中进行反馈 。
比方说 , 你伸手摸虚拟女友的脸 , 应该能感受到皮肤的细腻柔软和身体的温度 。
除了前面两点 , 虚拟现实的另一个重要特点就是构想 。
你不光能对现实建模 , 还可以模拟现实中完全不存在的场景、不存在的事物以及不存在的规律 , 从而以和现实完全不同的方式来对大脑进行操控 。
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