ARVR设备的空间监测和定位技术研究

         所有的ARVR产品，都必须要具备精确的空间监测和定位能力，才能实现全方位的头部、手部互动和交互， 才能给用户带来更具真实感的虚拟体验。

     一、目前ARVR产品的现状

　　市场上已经上市的ARVR产品并不少，价格从几十元的Cardboard到上万元的Hololens，用户体验差异落差很大。先说VR产品，整体来说可以分成如下这几类：

　　1. Cardboard产品

　　这类产品是最简单的VR产品，来源于谷歌的纸盒VR盒子，简单地说就是用两个凸透镜把手机分屏显示的内容，投射到眼镜，借助于手机内置的IMU来判断用户头部的运动姿态来调整VR显示内容的运动方向。这类产品在2015年国内大量的白牌开始出货，但VR整体效果都取决于手机的配置和光学镜头的质量，只能说是入门级别的VR体验产品。

　　国内一些视频内容和游戏公司的第一代VR产品，也基本都是这种形态，最有代表性的就是暴风盒子，配一个BT控制手柄来进行菜单选择。这类产品的出现确实对整个VR行业的推动起了很大作用，但其弊端也是非常明显的，所以才有了暴风一体机、大朋、小鸟看看等一体机在2016年陆续上市。

　　Cardboard方式的VR设备，在2016年迎来了一个特别大的机遇，那就是谷歌提出的Daydream VR，谷歌为了提升VR Cardboard的用户体验，并且希望在整个VR生态系统中能够占据主导地位，在2016年发布了Daydream手机Pixel、Pixel XL这两款手机和Daydream Viewer头戴Cardboard，并且还配置了一个内置IMU的遥控手柄。按照谷歌对VR设备用户体验的要求，必须达到某个硬件配置以上的手机，配合Daydream Viewer运行相关VR应用，用户才不会眩晕。从2016年开始，随着华为P9、联想MotoZ等产品的上市，宣称支持Daydream的手机也越来越多，预计在2017年，这类产品会完全打破原来Cardboard用户体验不佳的僵局。

　　2. 头动控制的一体机

　　一体机顾名思义就是不需要再插入手机或者连接PC就可以使用的VR设备，目前代表性的有大朋、小鸟看看等，大部分产品都是在2016年上市的，这些产品的特点基本都是采用了1080p或者2K分辨率的显示屏（有些还采用了2Kx2的双屏）配合专门为VR产品优化设计过的菲尼尔非球面光学镜头，整体的画质和畸变都提升了很多。但目前这类产品都有一个共同的特点，那就是只有简单的头动控制，只能坐或者站在原地通过摇头晃脑来实现VR的控制，无法做头手的交互。为了弥补这个缺陷，目前有一些外置的具有空间位置检测功能的配件（内置IMU的手柄、体感背包、空间定位光球等）来提升整体VR的用户体验。

　　3. 带空间监测和定位的一体机

　　空间监测和定位，一般有两种方式，Inside-out和Outside-in。Inside-out是通过一体机内置的sensor来感知设备外部的空间信息并做相关定位。而Outside-in则正好相反，通过外置的传感器来感知VR设备的位置，从而提供定位信息给VR应用。对一体机来说，目前来看无一例外地选择了Inside-out的方案，这样就避免了需要提前额外布置外部传感器的工作，用户可以随时随地拿起VR设备就是用。预计2017年即将上市的一些大厂产品，比如大朋一体机二代、暴风一体机等，都会具备空间定位能力，从而大幅度提升VR的用户体验，特别是VR游戏。

　　4. PC VR

　　这类产品最具代表性的就是HTC Vive、Sony PSVR和HTC Oculus，这三剑客2016年上市之后，特别HTC Vive几乎成了VR体验馆的标配，另外很多的行业定制也是基于Vive的。Sony PSVR上市不到半年就销售了大约100万台，对于整个VR行业用户体验整体水准提高起来很大作用。这三款产品的特点就是都采用了外置的空间定位技术，比如Vive采用的是外置红外激光发射器，头显和手柄感应发射器的位置来判断自身的位置和运动轨迹，PSVR和Oculus都是采用外部传感器来感应头显和手柄发出的可见光或者红外光来判断头显和手柄的位置;让头显、手柄都能精确地知道任何时间他们各自在空间中的相对位置和移动轨迹，从而可以让VR的应用更加真实。

　　接下来再说说AR产品，目前AR产品整体来说落差很大，有些AR眼镜产品只是把虚拟信息、图像等直接投射出来，跟用户所在的实际环境并没有实际关联，这类产品只能做到投射的虚拟信息跟随头动实现6DOF的动作跟踪，但无法把虚拟的物体跟用户所在的实际环境融合。比如大名鼎鼎的ODG，目前最新的产品也只是支持6DOF的动作追踪，没有空间定位功能。

上海智视的智能眼镜也跟ODG的功能类似，但他们的定位是第一视角的直播，所以只需要在眼镜中显示拍摄的相关信息和视频