VREDU——中國虛擬現(xiàn)實教育第一門戶VREDUVREDU主流VR操作方案大匯總，總有一款你喜歡

目錄1. 前言 32. 傳統(tǒng)游戲手柄 33. VR手柄 43.1 HTCVive 43.2 OculusTouch 53.3 PSMove 64. 手勢操作 75. 手套 95.1Gloveone 95.2ManusVR 105.3SensoVR 115.4PowerClaw 126. 萬向跑步機 136.1Omni 136.2KatWalk 146.3Infinadeck 156.4CyberithVirtualizer 167. 腦控 177.1EmotivSystems 177.2EyeMynd 18前言在虛擬現(xiàn)實中，我們要戴上厚重的VR頭顯，雙眼的注意力只能集中在頭顯的屏幕上，我們唯一能看到的只有頭顯的顯示器。那我們應(yīng)該要怎么在VR中進行操控呢？傳統(tǒng)的鍵盤顯然是不能用了，對于大多數(shù)關(guān)了燈就沒法打字的玩家來說，戴著頭顯玩游戲更是天方夜譚了。那究竟在VR中我們要用什么操控呢？其實VR硬件廠商還在探索最好的解決方案，因此除了目前常見的手柄操作外，還有很多廠商陸陸續(xù)續(xù)推出了各種各樣的操控方案。也許最好的解決方案還沒有出現(xiàn)，所以硬件廠商們還在繼續(xù)探索。這篇文章將總結(jié)一下目前存在的控制方案?？纯从袥]有你喜歡的？傳統(tǒng)游戲手柄去年6月12日，Oculus發(fā)布了消費者版本的OculusRift，并宣布Oculus已與微軟達成合作，XboxOne手柄將成為其硬件產(chǎn)品的重要輸入方式。消費版的OculusRift將會采用何種輸入和交互方式，一直是人們的關(guān)注點之一，Oculus給出的答案卻出乎我們的意料——XboxOne手柄。Brendan介紹說，手柄依然是玩游戲最好的輸入方式，即便是在虛擬世界中，所以O(shè)culus此次選擇與微軟游戲部門合作，而后者將為OculusRfit提供配套的游戲手柄作為用戶的輸入工具。微軟Xbox部門負(fù)責(zé)人PhilSpencer也亮相為Oculus站臺，并透露即將推出的Windows10操作系統(tǒng)將原生支持OculusRift，用戶也可以用OculusRift連接XboxOne體驗到諸如《光環(huán)》、《日落過載》和《極限競速》這樣的XboxOne獨占游戲。雖然傳統(tǒng)的鍵盤操作沒能在VR中使用，但手柄卻僥幸趕上了VR的潮流。盡管如此，手柄操作大大限制了VR的體驗，因此隨著VR的發(fā)展，一些新的操作方式后來居上，手柄操作開始逐漸淘汰。但手柄作為VR最開始的操作方案，雖然不是一種最好的方案，但仍然是一種可行的方案。VR手柄HTCVive一套HTCVive除了頭顯以外，還有定位器和一副無線手柄。與定位器配套后，這套手柄可是發(fā)揮了大作用，可以滿足玩家在VR中的大部分操作，還能夠幫助定位。HTCVive這套手柄的材質(zhì)非常好，特別是手握的部分，類膚質(zhì)的手感非常舒服，而且它的外形非常適合射擊游戲中的操作。作為HTCVive整體中的重要一部分，Vive手柄可以視為身體的延伸，獨立參加定位和動作的捕捉，那么在實際游戲中可以起到的作用就相當(dāng)豐富了，比如射擊游戲中的槍支，太空游戲中的飛船，甚至干脆就真的作為手臂在游戲中渲染出來，相比僅僅可以捕捉頭部動作的OculusRift，HTCVive多出了一個動作維度。在安裝Vive過程中，手柄定位系統(tǒng)被校準(zhǔn)一次后，就無需再次校準(zhǔn)，除非是需要轉(zhuǎn)移Lighthouse基站的位置。當(dāng)然，Vive手柄也有失靈的時候，但這種情況很少，主要還是因為屋內(nèi)安裝了XboxOne，Kinect或是監(jiān)控攝像頭發(fā)射的紅外線，引起干擾。如果不是特殊情況的話，Vive手柄的穩(wěn)定性很強，不會打斷正沉浸在虛擬世界中的玩家。OculusTouch人機工程是一個很復(fù)雜的綜合項目，總體來說，HTCVive雖然并不會讓你覺得不舒服，但是OculusTouch顯然更符合人類的手型，你的手指可以很舒適自然的放在按鈕與操作桿上，可以讓人很直觀的了解到如何使用設(shè)備，即使是一個新手。但是OculusTouch也不是沒有缺點，對于那些手比較大的用戶來說，Touch比較緊密的控制鍵會讓他們覺得難以操控，但是這只是極端現(xiàn)象。Touch更符合長久以來，人們對于游戲手柄的體驗，同時，Touch控制器在按鍵的控制上更加靈活，可以適應(yīng)更多的創(chuàng)意體驗。對于VR來說，如何讓玩家相信飄在眼前的手就是你自己的手這是一件相當(dāng)有難度的事情，想要實現(xiàn)這個需要硬件、驅(qū)動、游戲三方的聯(lián)動，當(dāng)這一切達到完美時，就會產(chǎn)生夢幻般的效果。在這點上，Touch比較有優(yōu)勢，憑借優(yōu)秀的人機工程，玩家可以很自然的與虛擬現(xiàn)實場景產(chǎn)生互動，特別是當(dāng)玩家在虛擬世界中拿起一個對象的時候，由于產(chǎn)生了現(xiàn)實中的肌肉動作與觸覺，因此在觸感上更加真實。PSMovePSMove是索尼在2010年為PS3打造的體感設(shè)備，手柄上端附帶著發(fā)光的小球，有些類似于電視機的遠程控制棒。盡管這款手柄可應(yīng)用于多種場景中，但它最初發(fā)布的目的是為了媲美任天堂WiiRemote控制器。和其他兩大廠商的定位方案相比，索尼VR定位功能顯得有些寒酸，或許是意識到了這點，在剛剛結(jié)束的E3大會上，索尼發(fā)布了Aim，這是一款專門為PSVR射擊游戲《Farpoint》設(shè)計的游戲外設(shè)。Move的人體工程學(xué)設(shè)計也是令人擔(dān)憂的原因之一。Move的外形是一個圓柱體，握住手柄剛好是最佳位置。但你要想換個握法，你的手部肌肉可能會抽筋。而在VR中，常見的就是變換握法。手勢操作2013年，初創(chuàng)公司Leap發(fā)布了面向PC及蘋果電腦MAC的體感控制器LeapMotion。但是當(dāng)時LeapMotion的體驗效果并不好，又缺乏使用場景，與二維計算機及終端有著難以調(diào)和的矛盾。而VR的出現(xiàn)，仿佛為LeapMotion新開了一扇天窗，LeapMotion倡導(dǎo)的三維空間交互與VR可謂完美結(jié)合，因此Orion應(yīng)運而生。Orion是原有的LeapMotion軟件的一個升級版本，硬件不變。在VR系統(tǒng)中，Orion提供了一種手勢的輸入方式，它可以將手部的活動信息實時反饋到處理器，最后顯示在VR頭顯中。簡單來說，LeapMotion是基于雙目視覺的手勢識別設(shè)備。那什么是基于雙目視覺的手勢識別呢？顧名思義，雙目視覺就是有兩個攝像頭，利用雙目立體視覺成像原理，通過兩個攝像機來提取包括三維位置在內(nèi)的信息進行手勢的綜合分析判斷，建立的是手部的立體模型。這種方法對于用戶手勢的輸入限制較小，可以實現(xiàn)更加自然的人機交互，但由于需要進行立體匹配，且由于立體模型的復(fù)雜性，需要處理大量的數(shù)據(jù)，計算相對來說較復(fù)雜。要實現(xiàn)雙目手勢識別首先需要對雙目攝像頭做標(biāo)定，即是計算空間中左右兩臺攝像機位置的幾何關(guān)系。首先是對單攝像機的標(biāo)定，其主要任務(wù)是計算攝像機的內(nèi)部參數(shù)（包含攝像機的投影變換矩陣和透鏡畸變參數(shù)）和外部參數(shù)（包含相對于某個世界坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量），形象點說，攝像機本身存在畸變，如果不經(jīng)過標(biāo)定過程，攝像機所拍攝出的影響是存在畸變的，即可能將原本的矩形顯示成不規(guī)則的圓角四邊形。然后是標(biāo)定，即計算空兩臺攝像機在空間中的相對的幾何位置關(guān)系（包含旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量），通俗講就是使得兩臺攝像機所成的影像顯示在同一水平線上。手套Gloveone西班牙的科技公司NeuroDigitalTechnologies設(shè)計了Gloveone這一產(chǎn)品。Gloveone并不是普通手套，而是智能手套；它們有一系列的嵌入式傳感器，使用戶能夠感受到控制虛擬物品的感覺。Gloveone有四個傳感器，分別置于拇指、食指、中指和手掌部位。傳感器是互通的，并且可以探測到彼此的信號，使用戶有確切地觸摸到物體的感受。Gloveone帶有9軸慣性測量組合傳感器，用于記錄并測量速度和重力。5.2ManusVRManusVR手套承諾要將手持控制器從虛擬現(xiàn)實中淘汰，讓用戶在沉浸式、數(shù)字化的空間里使用自然的手和手指運動。它兼容于HTCVive，利用該系統(tǒng)Lighthouse位置追蹤技術(shù)的優(yōu)勢，該手套的首個開發(fā)者套件將在今年第二季度開放預(yù)售，售價是250美元。ManusVR是一個荷蘭團隊，成立于2014年，他們的目標(biāo)是創(chuàng)造世界上第一款消費者虛擬現(xiàn)實手套。ManusVR將會參加下周的游戲開發(fā)者大會GDC，所以敬請期待一些實踐的或帶在手上的體驗手記。5.3SensoVRSensoVR虛擬現(xiàn)實手套配備了多個不同的動作捕捉傳感器，可實現(xiàn)精準(zhǔn)的控制，現(xiàn)在支持主要的虛擬現(xiàn)實頭顯，如Oculus和HTCVive。該款手套主要針對游戲、醫(yī)療服務(wù)和機器人。另外，SensoVR手套還可通過藍牙進行無線連接。這個手套還有溫度控制，也就是說，你可以感受到冷和熱。但是功耗會很大，所以需要一直連線充電。所以SensoVR還需要想辦法解決這個問題。對于續(xù)航能力，一般可以連續(xù)工作8個小時。其實這并不是我們第一次看到虛擬現(xiàn)實手套，之前也有Gloveone和ManusVR。但這款手套看上去仍然很酷，尤其是溫度感應(yīng)。5.4PowerClawVivoxie團隊已經(jīng)在Indiegogo為其觸覺手套PowerClaw發(fā)起眾籌，目標(biāo)為55,000美元。該手套在指尖處內(nèi)嵌了制動器，可以讓用戶感受到溫度的變化，震動，以及物體的紋理。PowerClaw的應(yīng)用不僅僅只局限于游戲，這個作為輔助設(shè)備的觸覺手套還可以用于教育、醫(yī)學(xué)、培訓(xùn)或土木工程等領(lǐng)域中。Vivoxie團隊計劃在今年12月份開始生產(chǎn)，并于2017年2月份正式發(fā)貨。其實，Vivoxie團隊早在兩年前就已經(jīng)在研發(fā)觸覺手套，并在2015年科隆國際電子展上公開展示了PowerClaw的原型產(chǎn)品。不過這個經(jīng)過1年時間優(yōu)化的產(chǎn)品，其效果到底如何仍有待觀察。不過YiViAn相信隨著技術(shù)的不斷進步，完全沉浸的虛擬世界遲早都會到來。萬向跑步機6.1OmniOmni是Virtuix公司開發(fā)的一款全方位跑步機。我們知道，普通的跑步機主要體現(xiàn)速率和距離這兩個維度的數(shù)據(jù)，但Omni在這基礎(chǔ)之上，還加入了方位這一因素，讓用戶可以自由的在Omni上轉(zhuǎn)向，朝任一一個方向前進。Omni不會采用傳統(tǒng)的輸送帶式跑步機結(jié)構(gòu)，取而代之的，是一個光滑、傾斜的表面，當(dāng)玩家向前走的時候，就會滑下來。Omni的底盤被設(shè)計成表面是一個凹陷圓形曲面的帶有很多細小凹槽的光滑跑道，直徑為122cm，上方是一個142cm~195cm的可調(diào)節(jié)支架，總重量為50公斤。用戶需要穿上特制的鞋子在Omni的跑道上運動。鞋子的底部有一個與凹槽匹配的錐狀物，Omni用它來穩(wěn)定腳步的運動，防止位置偏移等狀況的發(fā)生。這雙鞋子的底部的腳尖部位同樣有非常高的摩擦力來保證人們在上面運動時的平衡。Virtuix說，依靠這種設(shè)計，Omni既能讓用戶在上面自然的行走，同時還能精確的記錄數(shù)據(jù)。值得注意的是，Omni的支架并不是像傳統(tǒng)跑步機那樣作為手扶、顯示和操控使用，而是應(yīng)當(dāng)被調(diào)整到腰部的位置，通過安全帶與人體連接，使其不會滑倒，保證人們在戴上VR眼鏡，無法用視覺感知周邊環(huán)境時的安全。Omni是基于鍵盤敲擊的轉(zhuǎn)換運作，所以它理論上是兼容任何PC游戲的。對于游戲機的玩家來說，很抱歉，這套設(shè)備當(dāng)前只支持計算機平臺。6.2KatWalkKATWALK是全球上市的第三款，也是國內(nèi)唯一的虛擬現(xiàn)實全向跑步機。此次眾籌的目標(biāo)是10萬美元，首批參與眾籌的人將能夠以599美元的價格，在Kickstarter眾籌平臺支持獲得全球首批發(fā)貨資格，最終零售價雖還未公布，但眾籌價格將低于未來的零售價。這款致力打造“無束縛”的虛擬現(xiàn)實跑步機，預(yù)計將在12月進入量產(chǎn)，預(yù)計和OculusRift消費者版幾乎同時發(fā)貨。擁有12年虛擬現(xiàn)實仿真技術(shù)研究經(jīng)驗的KATCTO王博回答我們，KATWALK不僅是簡單地去掉支撐柱和外腰環(huán)，為了實現(xiàn)好的行走體驗和保證安全性，KATWALK的獨特設(shè)計可在使用者前進時提供穩(wěn)定的支撐力，也可以限制身體活動的安全范圍且具有回中功能，在保證使用者安全的前提下糾正使用者在虛擬環(huán)境中行走帶來的位置偏移，進一步提升使用者的安全性和平衡感。6.3InfinadeckInfinadeck旨在成為最好的跑步機解決方案，讓用戶可以在虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品中走動，將跟同類產(chǎn)品VirtuixOmni、CyberithVirtualizer以及我國杭州的KATWalk形成競爭。Infinadeck由兩個電機組成，其中一個負(fù)責(zé)用戶所處平臺的水平方向移動，另一個負(fù)責(zé)垂直方向變動。它的尺寸是4.45.6英尺，重225kg，離地面16英寸。設(shè)備中嵌有傳感器陣列，將會在玩家向前走的時候識別玩家的運動，然后跑步機就會啟動來適應(yīng)這些步伐。該設(shè)備的發(fā)明者GeorgeBurger說：“我創(chuàng)造Infinadeck是因為我知道我可以比任何人更好地解決如何在虛擬現(xiàn)實中行走的問題。Infinadeck是在虛擬現(xiàn)實中行走最好的解決方案。其他設(shè)備試圖蒙蔽你的感覺，讓你覺得自己是在行走。我想要的是讓你像在現(xiàn)實中一樣正常地在虛擬現(xiàn)實中行走。6.4CyberithVirtualizerCyberith公司提供的一種解決方法是：虛擬現(xiàn)實跑步機：一個將用戶固定、圓形的“傳送帶”裝置，可以與OculusRift虛擬顯示器搭配，實現(xiàn)游戲中的行走和跑步操作，但實際上是在原地踏步。裝置的正式名稱為“CyberithVirtualizer”，目前已經(jīng)成功獲得Kickstarter集資（目標(biāo)25萬美元，實際籌得30萬美元），配有觸覺傳感器的版本起售價為999美元（約合人民幣6145元），有望于明年3月正式上市。要想使用CyberithVirtualizer，首先需要換上一雙厚厚的滑雪襪，只有這樣你的腳步才能傳感器有效識別。然后，還需要在腰部、大腿上佩戴一套傳感器設(shè)備，這時就可以站在圓形傳送帶上，并使用金屬圓環(huán)固定位置就可以了。另外，還擁有一個類似三腳架的設(shè)備，與OculusRift頭戴顯示器連接，減少其重量。由于擁有相當(dāng)豐富的傳感器，所以CyberithVirtualizer可以識別轉(zhuǎn)身、下蹲、跳躍等動作，也就是說只要游戲軟件支持CyberithVirtualizer的SDK，你不必再通過手柄實現(xiàn)以上操作?！白罾硐氲奶摂M游戲形式是全身動起來，人們并不僅僅想佩戴虛擬顯示器坐在沙發(fā)上用手柄玩游戲，而是希望真實地四處走走，這種體驗會讓人更加身臨其境、更具代入感”，Cyberith的首席執(zhí)行官TuncayCakmak這樣說。腦控7.1EmotivSystems美國加州舊金山的神經(jīng)科技公司EmotivSystems則希望通過意念來進行虛擬現(xiàn)實交互，讓你徹底拋棄動作控制器。Emotiv公司首次測試了旗下意念控制產(chǎn)品EmotivInsight與HTCVive的搭配使用。Emotiv