不过,因为光学定位的方法具有相当的准确度和稳定性,通过摄像头参数的调校也可以达到很低的延迟,并且在理论上可以扩展到无限的空间,因此它也确实成为了目前很多VR体验馆搭建者的首选。然而,通过标记点来识别多名玩家还是具有很大的局限性,因为标记点不可能无限组合下去,两组标记点靠得过近的话(例如背靠背作战的两位玩家),也很容易发生误测或者无法识别的情形。此外,过于复杂的场馆环境也会让标记点更容易被障碍物遮挡,从而发生漏测问题,因此目前我们所见的多家采用光学定位的体验馆,都是在一个空旷的规则房间内进行游戏的。
(三)激光雷达
激光本身具有非常精确的测距能力,其测距精度可达毫米,一般常见的是日本HOKUYO北阳电机和德国SICK西克等专业领域的大厂所产的二维激光雷达。
二维的意思也就是这样的激光雷达所发出的光是一个扇形平面,而各种用来做测绘用途或者建筑业用作三维重建的三维激光雷达,则是这样的二维激光雷达又加了一个维度做旋转,从而得到三维空间的结果。
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激光雷达包括一个单束窄带激光器和一个接收系统。激光器产生并发射一束光脉冲,打在物体上并反射回来,最终被接收器所接收。接收器准确地测量光脉冲从发射到被反射回的传播时间,即TOF(Time of Flight)。因为光脉冲以光速传播,所以接收器总会在下一个脉冲发出之前收到前一个被反射回的脉冲。鉴于光速是已知的,传播时间即可被转换为对距离的测量。因为是以光速为尺子来测量的,所以激光雷达的精度一般都相当的高,在室内场合下用,误差都在毫米级别。
二维激光雷达实际上也是由一维的单束激光器在一个旋转底座上旋转起来所形成的扇面,一个二维激光雷达可以以自已为中心,以几十米为半径画扇面进行测量,所以如果在这个区域内有人活动的话,激光雷达就可以精确的知道一个人的位置并输出给电脑使用。当然,激光雷达通常也可以用做机器人研究的避障传感器。
旋转底座旋转的快慢也是分很多规格的,因此激光雷达也会有扫描频率的区分,正常来说,几十赫兹的扫描频率足够我们在VR当中做位置探测来用了。
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但是激光雷达的工作原理对元器件要求高,通常又是工作在非常严苛的条件下,本身就要求防水防尘和数万小时无故障的高可靠性。因此生产成本并不便宜。而且扫描频率越高,探测距离越远(也就是发射功率越大)的激光雷达,价格也就越贵。所以二维激光雷达的价格就已不菲(近万元到数万元不等),而用作测绘的机载三维激光雷达就不是一般人能问津的了(几十万至百万)。
除了价格因素,激光雷达用作定位还存在一个主要的问题是: 因为从激光器发出的是一个扇形光,所以如果有一大堆运动物体互相拥挤着在一起的时候,互相会有遮蔽,后边的物体处在前边物体的“阴影区”当中,导致探测不到。而且激光雷达只能测距,不能识别物体的ID,因此,就算不考虑价格因素,也比较适合单人情况下玩耍,如果想要群体的话,还是得采用其他方案。
(四)HTC Vive:Light House
这段时间里,HTC Vive的发售成为了整个业界的一大新闻。而它所采用的一种不同于光学的定位方式也是人们津津乐道的地方。HTC Vive包括三大部分,本身布满了红外传感器的头盔和手柄,以及用作定位的Light House。游戏者预先将Light House布置到一个空屋子的两个角落中,这两个Light House相当于两个固定的激光发射基站,如下图所示。
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Light House的后盖打开后,里面这样的:
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