正文
空间定位的方案很多,实现精度,成本,维护难度,人数支持,抗干扰能力都各有不同,以前在雷锋网也撰文概述过,要深入的话一个星期不一定讲得完。因此这里只提出几个最起码的需求:
1、能够支持足够大的空间和相应的定位精度;
2、能够支持足够多的体验人数;
3、能够适应空间的不规则形状;
4、便于实施和维护,成本可控。
The Void到目前为止一直使用的是光学捕捉的定位方案,说实话这种方案要适应各种真实场景的要求是有难度的。了解光学定位方案的应该知道,其实在场景的天花板,横架上去安装摄像头,成本是很高的,水很深。
通过空间定位要定什么呢?首先是头部,然后是双手,人的双手是交互的起码需求。如果要有毫无限制的游戏,手的交互是起码的。进一步来说,脚部的追踪也很重要,要看到自己在走路、下蹲、跳起,这些都是一个The Void体验空间中需要的最起码的自然交互。
而且大空间多人游戏体验中,别人看到你的虚拟角色应该是你真实的动作,你跳起来,他能看到,冲他打招呼,他也能看到。所以,如果最终极的体验,是需要在这个系统中包含全身动作捕捉系统的,这也是我们在做的事情。
The Void采用的是大空间光学定位,是通过光学Mark点捕捉你在空间中双手和枪的位置,它还有另一种方案是通过Leap Motion来追踪双手。我们采用了一种不一样的方案,我们通过铺地板识别人在空间中的位置,通过运动捕捉,包括惯性捕捉,把人的姿态建立起来,可以说The Void在天上,我们反其道行之,在地上搞。
ManaVR多人大空间VR体验场示意
我们管这个系统叫全域传感系统。目标是欺骗自己的大脑,在虚拟世界中平滑表达自然交互的过程和肢体的动作,同时有一个真实的空间定位以及与虚拟场景的交互过程。
除了核心技术之外,还有几个不得不注意的技术问题。其一是为每个玩家配备“高性能的移动计算设备”,简单就是PC背包,还有就是有足够运算能力可以承载计算需求的移动设备,总之是不能有一根线拖在后面,这对体验来说是不安全的。
其二是确保低延迟的网络数据传输。因为The Void游戏强调多人体验,在交互过程中另一个玩家看你,应该是流畅和自然运动的,不能滑步或掉帧。这对游戏服务器端实时调度的需求是很高的,这在一般网游上是不需要的。
The Void的另一个重要的技术概念是通过外部设备提供全局交互体验,比如靠近火山口,吹热风,或是朝着玩家喷雾喷水。这种技术并不神奇,以前做舞台工程见得很多,它没有一个明确的规范,完全根据游戏剧情来定制,所以这里也就不作赘述。
要点:
核心技术有:足够精确的空间定位技术、支持自然的交互方案
基本需求也有:
一,能够支持足够大的空间和相应的定位精度;
二,能够支持足够多的体验人数;
三,能够适应空间的不规则形状;
四,便于实施和维护,成本可控。
两个技术问题:其一是为每个玩家配备“高性能的移动计算设备”,其二是确保低延迟的网络数据传输。
3、有哪些不同的技术方案?
目前我们看到的构建体验馆或者主题公园的技术方案,大体上可以分为以下几种:
一,VIVE游戏,动感座椅,以及一些道具和内容的简单组合。
二,大空间多人游戏方案,这里通常只运用了空间定位这个核心技术方案,具体原理包括但不限于光学定位(被动Marker),PS MOVE类的主动光学定位,UWB定位,Lighthouse类定位,贴满房间的二维码定位,SLAM(Inside-out类)定位,靠嘴【声音】定位等等。
三, 万向跑步机的方案。
然后还有The Void自己的方案,采用自研的VR头显和背包系统,Opti-Track光学定位方案,注重虚实结合的环境交互体验,以及完整的游戏逻辑流程。事实上它也并没有多少硬科技创新的地方,但是理念上确实和前几者存在着根本的差别。
第四种,就是上面提到过的ManaVR平行宇宙全域传感系统解决方案。
4、多人及无线的解决方案有哪些?各自有哪些优劣?
我把这个问题理解成两个互相不关联的部分。一,空间定位方案中的多人游戏问题;二,游戏场景数据的无线传输问题。
多人解决方案
目前最为流行也最稳定的就是被动式Marker点的光学定位,例如Opti-Track,Vicon,Motion Analysis等等。
光学定位的原理很容易理解,在空间中设置足够数量的摄像机,而人身上粘贴高反射特性的Marker小球。摄像机上安装的红外LED阵列照射小球,反射到摄像机画面中形成高亮的画面。同一个Marker只要能够被至少2台摄像机同时观测到,就可以测算它在空间的位置。
很显然,场地内如果有无法被2台摄像机同时看到的死角,那么定位就会失效;而同一台摄像机看到的Marker点越多,定位混淆的可能性就越大。并且对于不规则形状的场地空间来说,实施的难度和成本是很高的,因为每台摄像机的价格不菲,而不规则的场地中可能形成死角的区域会大大增加。而同场参与游戏的人数过多或者过于密集的情况下,也可能会出现识别失准的问题。
再说另一个方案就是UWB,超宽带的定位方案。在空间内架设多台传感器设备,然后游戏者佩戴的标签发出UWB脉冲信号并且被至少两台传感器接收,传感器通过信号到达的时间差,以及信号到达的俯仰和航向角度来计算每个标签在空间的绝对位置。从理论上来说,它具有速度快,穿透力强,抗多径干扰,且同时支持上千个标签识别。
其它方案大多也存在类似的问题,比如:支持的空间大小有限,定位精度不高;支持的体验人数受限,1人为主,2人就是技术革新,4人就放鞭炮了;支持的空间形状大多为矩形,必须完全空场,难以引导游戏者行动。此外实施问题和运行稳定性的问题也就不再赘述了。
无线解决方案
有关第二个问题,即游戏场景数据的无线传输问题。我这里并不想过于深入,因为这更像是一个具体的网络游戏开发的话题。但是我们可以择取一个有趣的点来阐述一下,就是无线VR头盔的解决方案。
HTC VIVE刚刚宣布开始预售他们的无线版头盔,基于TPCAST提供的无线双向传输协议,预计延迟能够在30ms以内。这种低延迟的无线图像传输方案本质上依然是WHDMI标准,采用60GHz频段信号,因此信号的衰减是非常快的,穿墙更是几乎不可能。并且因为画面编解码本身可能耗费的时间,延迟也很难做到低于20ms。
而WHDMI方案为了低延迟传输基带信号所以不是窄频道而是一个很宽的频道,这样造成了多机工作的时候互相干扰注定了同时不能有很多人一起玩。而且频率高衰减快,适合家庭而不适合体验馆。
要点: