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内向外VS外向内有什么优缺点?详解VR定位追踪的原理与趋势

导读: 完全准确的内向外追踪是所有“现实”的圣杯。毕竟,当你在虚拟现实中探索一个浩瀚无垠的宇宙时,谁希望会突然撞到一台电脑桌呢?

现在的移动VR已经不再像以前那样令人感到晕眩恶心。当然,现在我们尚不能实现跟Oculus Rift和PSVR相近的质量。但技术正在迅速发展,这允许我们剪掉烦人的线缆。但移动VR的繁荣更为我们带来了对虚拟世界6自由度的新思考。能自由在空间中漫步(存在一定限制)使得HTC Vive成为当前市场上最具吸引力的系统,但所使用的定位追踪并不一定适合所有人。Oculus提供了类似的功能,但他们正在研究一种内向外追踪(inside-out tracking),无需缆线,可提供更多的移动性。事实上,我们已经在去年的OC3大会上体验过Santa Cruz原型。

你或许已经听说过内向外(inside-out)和外向内(outside-in)追踪,你甚至可能还知道它们的具体含义。但两者具体的优缺点又是什么呢?我们在未来10年内又将会使用哪种追踪方式呢?

1. 外向内追踪(Outside-In)

如果你尝试过“三大”系统(Oculus Rift、HTC Vive和PSVR),那你已经体验过外向内追踪。头显和配件都由外部设备进行追踪。Vive是通过Steam定位器(Lighthouse)进行追踪,而Oculus Rift则通过像麦克风一样的传感器进行追踪,PSVR跟Oculus系统类似。

在三种设置中,传感器都需要放置在房间中的不同位置,然后识别头显相对于环境的位置。虽然这在高端系统中十分常见,但部分移动VR同样在实验外向内追踪解决方案。

优点

· 外向内解决方案保持固定,是当前精度最高的系统。你还可以在房间中添加更多的追踪器以提高准确度。

· 当前外向内追踪的时延更低,这会减少你出现晕动症的几率。除非其他解决方案能实现相近的追踪质量,否则外向内追踪将会继续成为最强大的追踪解决方案。因此,这种追踪方案对移动VR同样存在一定的优势。

缺点

· 一个主要的限制在于遮挡。如果你突然走到沙发或高大植物的背后,远离传感器的视距,系统将会难以追踪你的具体位置。传感器需要有效地对你进行360度追踪,否则系统将会丢失对你的追踪。

· 另一个主要问题是传感器的限制。跟内而外追踪不同,你需要一直维持在传感器视场范围之内。一旦你超出范围,沉浸感就会被打破。如果VR设置的空间有限,这个问题将会更加突出。

2. 内向外追踪(Inside-Out)

在这种情景下,设备本身集成了追踪器,可以检测设备相对于外部环境位置而变化。当头显移动时,传感器会重新调整房间中位置的坐标,这样给人的感觉是你正在虚拟环境中实时移动。内向外追踪可以使用标记或不使用标记。虽然像小鸟Neo CV这样的头显可以让你自由地使用,但你也可以回顾一下Valve demo演示室的图片。为协助内而外追踪,他们在墙壁上覆盖了许多空白标记。

现在已经有企业提供极具吸引力的内向外追踪解决方案,包括高通的835参考头显。Eonite同样展示了他们的内向外解决方案,他们把一个传感器附在HTC Vive头显上,虽然头显仍需要缆线连接至电脑,但我们可以自由地在虚拟世界中漫步,无需任何外部传感器。最知名的应该是微软,HoloLens和即将上市的Windows混合现实头显都将集成内向外追踪,包括宏碁“混合现实”头显。

优点

· 自由!有了内向外追踪,你将不局限于一个游玩空间。移动性会增加,而虚拟现实会感觉更加真实。

· 对增强现实和混合现实来说,内向外追踪将变得至关重要,因为我们需要系统提供更多的移动性。

缺点

· 精度和时延。内向外追踪需要优秀的计算机视觉,但这种技术目前落后于外向内追踪,但现在正在靠近目标。

· 头显必须完成所有的计算任务,所以对设备的性能要求十分高。

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