AR/VR眩晕阻碍元宇宙发展，MEMS传感器来帮忙

10月28日，Facebook创始人马克·扎克伯格宣布，将把母公司更名为Meta（元），All in元宇宙的想法不言自明。在Facebook的积极推广下，元宇宙已经成为全球科技大热点。而在元宇宙的带动下，VR、AR、MR等支持设备再次火热，成为市场和资本竞相追逐的焦点。
 
但是不得不说，目前承载元宇宙的设备还有很多待完善的点，包括一直以来被吐槽的眩晕问题。
 
就以VR为例，其内容呈现需要环境模拟、信息融合、三维视景以及系统仿真，使用户沉浸在虚实结合构建的环境中。而在人眼接受这些多元化的图像信息时，根据双眼效应，由两眼与图像构成的三角形关系估计出距离，当两者不等时就会有较大偏差，进而导致眩晕。为了解决这样的问题，厂商们在从屏显上面下功夫，也在通过实时传输想办法，此外眼球追踪也是一大方向。在众多解决办法中，MEMS传感器发挥了重要作用。MEMS传感器是在微电子技术基础上发展起来的多学科交叉的前沿研究领域。经过四十多年的发展，已成为世界瞩目的重大科技领域之一。
 
比如博世推出基于 MEMS 打造的 6 轴惯性测量单元 (IMU) BMI085，该器件内置3轴16位MEMS加速度传感器和3轴16位MEMS陀螺仪，专为在AR和VR设备中使用而设计。BMI085非常适合要求苛刻的VR和AR应用以及其他应用，如导航、身体/人体运动跟踪和高端游戏，也可以帮助减少VR和AR内容显示中的延迟问题，让眩晕感大大降低。
 

BMI085（图源：博世官网）

 
通过6 轴IMU打造的6DOF的VR设备能够拥有比3DOF VR设备更多的显示维度，除了检测头部的转动带来的视野角度变化外，还能够检测到由于身体移动带来的上下前后左右位移的变化。通过高精度的位置检测，可以很好地实现内容的“跟随性”，这是解决VR和AR设备眩晕的一大关键。
 
在6轴IMU领域，TDK推出的InvenSense ICM-42688-P高性能运动传感器同样可用于可穿戴设备。与传统消费类IMU相比，ICM-42688-P的噪声系数降低了40％，且温度稳定性提高了2倍，从而实现在温度变化的情况下确保以最高的精度测量任何运动事件。其搭载的InvenSense on-chip APEX运动处理引擎可用于手势识别、活动分类和计步器等场景。
 

InvenSense ICM-42688-P（图源：TDK官网）

 
此外，TDK还拥有应用于VR和AR领域的基于MEMS的超声波ToF传感器。与光学ToF传感器相比，TDK超声波ToF传感器CH-101可以精确地测量到物体的距离，而不管其大小、颜色和透明度。此外，它不受周围噪音（例如有害声音和周围噪音）的影响。CH-101的推出使得在虚拟空间中的身体运动与在真实空间中的身体运动无缝集成，做到定位追踪。
 
上文中提到了眼球追踪，苹果公司曾发布基于MEMS技术的眼球追踪专利。专利具体介绍如下：本发明公开了一种微型眼动跟踪系统，包括一个摄像头，一个MEMS设备和处理器。相机拍摄眼睛的图像，MEMS装置控制相机的视角方向，处理器接收来自相机的眼睛的图像，确定相机图像内的眼睛的位置，并控制MEMS以保持相机指向眼睛。因此，就可以通过主动追踪的方式防止出现眩晕。
 
随着MEMS传感器功能越来越丰富，技术也越来越精进，配合5G、人工智能等技术可以让VR和AR的内容显示更加逼真，最终实现元宇宙的愿景。