VR开发教程:虚拟现实相关硬件设备

发表于2018-01-08
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本文主要从Unity引擎开发的角度,对软件开发者来说接触较多的几种硬件设备进行介绍。本文并不涉及每个硬件设备的SDK的具体内容,该部分内容会在后续的内容中在进行补充。

本文介绍的设备多为UNITE 2015大会上展示的硬件设备,虽说VR已经成为一个新的热门领域,但从UNITE大会上展出的硬件设备和相关应用来看,依然没有脱离“游戏”领域的影子。换句话说,这里的VR硬件设备是为游戏服务的。

主流虚拟现实设备从其外在形态上可以分为显示设备和交互设备两大种:

1. 显示设备——眼镜
为什么VR技术中的显示设备会从屏幕转为眼镜呢?原因主要有二:一是可以遮挡其它一切光源屏蔽多余视线,二是可以通过双屏成像原理形成一个立体的影像更加逼真。
VR 眼镜可谓是UNITE 2015大会上出现频率最高,种类最为繁多的外设了。
甚至官方VR会议的图标设计都是以VR眼镜为形象,眼镜在VR中的地位可见一斑。

目前面向一般市场的VR眼镜有这样几种:
(1)Occlus
(图为Occlus DK2)

从UNITE 2015的会议格局来看,眼镜中的Occlus占据着大哥大的领衔地位。随着2013年FPS之父约翰·卡马克的加入,Occlus逐步加快了在游戏VR领域中的脚步。有一种说法,FPS类型游戏往往是最能带动游戏行业技术前进的。(参见《游戏引擎架构》)

(2)THREE GLASSES
THREE GLASSES与Unity联手发布了国内首款VR类SDK包,随说是v0.8的测试版,两者之亲密度可见一斑。从价位上来说,THREE GLASSES要价1999RMB,相对于Occlus要低廉很多。THREE GLASSES能否打赢价格战,让我们拭目以待。

(3)Samsung VR 三星 Gear VR
这次UNITE 2015虽然没有看到Samsung VR的展台(不等于说没有),但在咖啡厅休息的时候,见到两位韩国朋友在一边讨论一边玩着三星的眼镜。和其他同类眼镜相比有意思的一点是,三星的眼镜是直接把手机架在框框上。这有种硬件资源有效利用的感觉。在UNITE 2015的虚拟现实技术专场上同Oculus DK2一同被演示介绍。从技术实现上讲,Samsung Geer VR属于Occlus技术体系范畴。

(4)ANTVR Headset 蚁视头盔
相比之下蚁视头盔在设计上考虑了眼镜佩戴者的佩戴情况,允许用户带着自身眼镜佩戴。此外眼镜下方还设计了推小窗口,方便随时观察外界情况,一定程度上提高了安全性。

(5)IMPRESSION PI

IMPRESSION PI的特点是它整合了3D手势识别,而Occlus则要和Leap Motion(接下来会介绍)相互配合才能达到类似的功能。

小结
每种眼镜报价不一,但效果怎样,体验如何,恐怕只有最终用户才有权表达。
在整个VR领域里,头戴设备除了眼镜还有头盔,
尤其是某些专业培训/仿真领域(医疗、航空航天)对精准会有更高的要求。

眼镜设备存在问题以及尚待解决的课题还是很多的:
a. 头晕
b. 伤视力
c. 有些设备佩戴者自身的眼镜塞不进去
d. 儿童是否可以佩戴以及佩戴的时间

2.交互设备
从PC的键鼠、到游戏机上的手柄、摇杆、玩具枪,传统的交互方式已经无法满足人们对沉浸式虚拟现实的交互需求。为了使得人机交互更加贴近人而非机,VR技术领域在交互设备方面做了大量的工作和突破。交互设备种类繁多,在此不一一枚举,每种只例句一个UNITE 2015上出现的有代表性的设备。

(1)手部感知 —— Leap Motion  历动

Leap Motion是业界运动感知设备中很有代表性的一个。主要感知的是手掌和手指的运动。虽然UNITE 2015上虚拟技术专场对Leap Motion的讲解让人意犹未尽,但个人特别看好这种轻巧、便捷、价位可接受(688RMB)的VR外设。让普通的开发人员或中小型公司触手可及。适合作为VR研发的一个切入点。

Leap Motion为Unity 5.0专门准备了一套开发资源,可以以预设的方式直接拖拽至场景中实现交互。但是要想真正给用户一个良好的体验,还是要认真研究一番的。(比如感知的有效范围,容易被感知的手势以及容易误感知的手势等)

而Leap Motion和Occlus的强强联手可谓是“3D输出与3D输入”的绝妙混搭,为VR技术营造了触手可及的硬件环境。相对比较遗憾的是,Leap Motion 相关的中文资料还很少,官方尚未提供中文开发文档。本系列后续会相继推出Leap Motion Unity开发文档的中文译文,这个需要时间,没有译出来之前大家还是先看英文的吧。
(Unity开发者通道:https://developer.leapmotion.com/getting-started/unity)

(2)手环 —— 豚鼠
目前(2015年4月23日)豚鼠手环并没有开始正式公开售卖,而是以众筹回馈的方式向开发者和新潮玩家提供了第一批手环。

豚鼠手环对应的游戏应用以网球、篮球、足球等球类为主,也有骑马这样的玩起来看的人比玩的人更开心的游戏。个人预测豚鼠手环在健身游戏方面的前景非常可观,若两个领域的有识之士能够相互学习和借鉴,一定会有新的软件突破点和创新点。(游戏给人激励的机制,健身给人实质的价值)

(3)指环 —— Nod

智能指环可以说是目前可穿戴设备中最小也是最轻的,Nod也是智能指环中很据代表性的一个,在本次UNITE 2015大会上赢得了一席之地。来自Nod Labs 的CEO Anush Elangovan对其适配进行了解读。由于要赶当天晚上的火车,未能亲临现场,在此只能通过后续报道和其它途径获取的信息向大家做一个简要的介绍。
聪明的开发者甚至通过一套计算方法可以根据两个指环来捕捉和还原整个上肢的运动。

同Leap Motion相比,Nod指环并没有针对Unity给出直接可用的资源,开发需要通过调用API来完成。目前官网提供的操作平台API有:iOS、OSX、Android、Google Glass、Windows 8.1、Linux等。

(4)体感 —— 微软Kinect
官网资料:快速入门:Kinect for Windows v2 开发
微软Kinect已经面向市场有好几年时间了,较合理的价位(约800RMB)和便携性使得它被很多开发者趋之若鹜。虽然此次展会上没有看到它的身影(因为实在太老太成熟),但是还是要在本篇提一提。
前面说过体感手环在健身游戏领域的前景,其实微软Kinect+Xbox360在这方面已经做了大量的工作和积累,值得我们借鉴。

(5)动捕系统
从某种意义上说,动捕系统和体感设备应该归为一类。但是动捕设备还是有其特殊性的。游戏中的人物能够实时表现玩家的真实动作,这对于真实动作戏的玩家来说是一件
(UNITE 2015上至少有两个动捕系统名字一时找不到了,后续补充)

3.触觉设备

这次VR展厅中和眼镜配合的往往还会能晃动的椅子。这类硬件设备已经在4D、5D电影以及游乐场有了很?广泛的应用。虽然从目前来说已经算不上什么有技术含量的硬件设备,但给人们带来的沉浸式虚拟体验是明显而巨大的。

总结
VR与游戏紧密相连,对于开发者来说,开发出一款让玩家有沉浸感的游戏是自己开发能力的最好证明。

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