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VR晕眩证产生的原因及VR设备中传感器的分类介绍
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作为 VR 设备中实现人机交互功能的核心零部件，传感器应用得好与坏，在很大程度上决定了 VR 设备的用户体验。 VR 的沉浸式互动体验让使用者津津乐道，但对于很多用户来说，不舒适的眩晕感也成为 VR 饱受诟病的一大障碍。当下，头盔体验过程中以及随后的一段时间，用户都可能会出现强烈的眩晕感，感到疲劳、眼花、恶心等，这些都是 VR 晕动症的表现。 “在业内研讨会上，专家们更喜欢探讨诸如如何减轻 VR 头盔的重量等硬指标问题，”已经体验过市面上大多数 VR 产品的赛迪顾问分析师侯云仙告诉《中国电子报》记者，“但我认为，VR 产品的眩晕问题才是推动产业发展首当其冲要解决的问题。” 晕眩感是如何产生的？侯云仙解释道，VR 体验对性能的要求是普通 PC 游戏的 7 倍，流畅、高分辨率的画面感对显卡性能提出了很高的要求。同时，在 VR 全视角的屏幕中，当人转动视角或是移动的时候，画面呈现的速度跟不上，晕眩感即由此产生。实验证明，从用户做出头部运动，到其看到相应反馈图像的延迟时间不能超过 20ms，否则会有很明显的拖影感。作为 Oculus 和索尼第一代 VR 产品的供应商，歌尔股份 2016 年的出货量预计将占据全球高端 VR 市场的 80%。该公司研发部长杜洋告诉《中国电子报》记者，个体不同的生理特性决定了对 VR 设备眩晕感的耐受程度，除此之外，延迟是导致眩晕的最主要原因。对于 VR 设备而言，产品体验主要就是动作捕捉的准确性和显示的延迟这两方面，而这很大程度上都是由设备中的 IMU（惯性）传感器决定的。杜洋指出，降低延迟，提高 IMU 传感器的精度，以及使用 AMOLED 屏，可以在很大程度上改善眩晕问题。 “不眩晕才是真 VR”正是大朋 VR 一体机的宣传语。据悉，大朋 VR 设备在国内市场的占有率已超过六成。该公司工程师赵俊也在接受《中国电子报》记者采访时指出，对比智能手机中的传感器，VR 设备对传感器精度和实时性的要求更高，如果精度和实时性不够，就会直接导致晕动症。 “目前，VR 设备中的 IMU 传感器主要用来捕捉头部的运动。而使用者在虚拟世界的物理信息主要就是头部的朝向姿态以及所处的物理位置。”赵俊表示，“因此，IMU 传感器在 VR 中起着基础核心的作用。
杜洋把 VR 设备中的传感器分成三个大类：最主要的一类是 IMU 传感器，包括加速度传感器、陀螺仪和地磁传感器，用来捕捉使用者的头部运动，特别是转动。第二类是动作捕捉传感器，目前的方案有红外摄像头和红外感应传感器等，具体方案不一样，用到的传感器也不同，主要用来实现动作捕捉，特别是使用者左右前后的移动。第三类是 VR 设备中会用到的其他类型的传感器，比方说佩戴检测用的接近传感器、触控板用的电容感应传感器等已经被广泛使用，而眼球追踪用到的红外摄像头，以及实现手势识别、实现 AR 功能的传感器等可能会被应用在未来的 VR 设备中。不难看出，作为智能终端的一类产品，VR 设备中应用的传感器本身并未突破现有智能终端传感器的体系框架。以最重要的 IMU 传感器来看，也就是那么几家主流供应商。但是，为何相近性能的传感器应用在不同品牌的 VR 设备中，用户体验却相差巨大？ “传感器性能其实都差不多，但算法直接决定了产品的体验。”杜洋解释道，“传感器本身能实现的功能比较单一，但结合算法就可以实现复杂的功能。比如 HTC Vive 的 Lighthouse 定位方案，就是用红外激光发射器配合红外光传感器，从而实现精确的动作捕捉和定位。” 传感器供应商并不会提供算法，算法需要 VR 设备商自己开发。上面提到的第一类传感器的算法已经比较成熟，各家方案基本差不多；第二类传感器目前的使用难度最大，对算法要求也最高。 “传感器属于敏感器件，对温度、磁场、重力加速度很敏感，调校和适应不同的环境因素要花费很多精力。”赵俊表示，“我们在校准、精度、实时性和适应不同环境等方面做了很多工作。”
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