(二)光學(xué)定位與圖像識別
有一則去年的新聞，在大多數(shù)VR從業(yè)者耳中應(yīng)該不會陌生：來自澳大利亞的Zero Latency成為了全世界第一家虛擬現(xiàn)實(shí)游戲體驗(yàn)中心，它占地400平方米左右，由129個(gè)PS Eye攝像頭組成，同時(shí)支持6名玩家同場進(jìn)行游戲……
沒錯(cuò)，這個(gè)體驗(yàn)中心相比之前的VR應(yīng)用，其最大的賣點(diǎn)就是可以在虛擬空間中自由行走。而PS Move設(shè)備(包括PS Eye攝像頭，以及裝備了標(biāo)記光球的Move手柄)則是這一技術(shù)的核心所在。
如之前的游戲效果圖所示，不同顏色的光球在PS Eye攝像頭中可以呈現(xiàn)出顯著不同于背景畫面的圖像，從而方便我們通過計(jì)算機(jī)視覺(CV)算法將它提取出來。當(dāng)然，僅有一個(gè)PS Eye攝像頭的話，是無法得到玩家的三維空間信息的。此時(shí)需要有不止一個(gè)攝像頭去捕捉玩家的光球在屏幕空間的位置，然后通過空中三角測量的算法，取得玩家在世界坐標(biāo)系當(dāng)中的真實(shí)位置。
這里自然又帶出了兩個(gè)不小的問題：
一、如何準(zhǔn)確而穩(wěn)定地從攝像頭畫面里判斷和區(qū)分不同的光球(標(biāo)記點(diǎn));
二、如何知道攝像頭本身在世界空間的位置和姿態(tài)，從而正確推算玩家的位置和姿態(tài)。
為了解決這里所述的第一個(gè)問題，已經(jīng)足夠讓無數(shù)開發(fā)者絞盡腦汁、前赴后繼了。通過顏色來區(qū)分標(biāo)記點(diǎn)的方案當(dāng)然是可行的，不過如果攝像頭里出現(xiàn)了另一種類似顏色的干擾物呢?或者現(xiàn)場就是一片花花綠綠的環(huán)境怎么辦?這種時(shí)候，誤識別恐怕是很難避免的。因此，一批光學(xué)動作捕捉供應(yīng)商站了出來，他們選擇采用紅外攝像頭作為識別的替代方案。
這里當(dāng)然首推老牌的OptiTrack，他們采用了幀速率大于100Hz的專業(yè)攝像頭，并且采用了全局快門系統(tǒng)，因而有效避免了高速運(yùn)動的物體在畫面上出現(xiàn)運(yùn)動模糊的現(xiàn)象。在攝像頭的周圍采用紅外LED進(jìn)行補(bǔ)光，并且采用高反射率的材質(zhì)來制作玩家佩戴的標(biāo)記點(diǎn)。因?yàn)榧t外攝像頭本身已經(jīng)屏蔽了大部分的可見光信息，因此標(biāo)記點(diǎn)在畫面中就會顯得分外明顯。除非有人用另外的紅外光源來進(jìn)行干擾，否則幾乎不可能出現(xiàn)誤判斷的情形。
根據(jù)目前已知的一些信息，包括The Void主題公園，以及諾亦騰的Project Alice，都是采用了OptiTrack的空間定位方案，這也無疑證明了這種方案的可靠性。只是與之相對的，往往是高昂的成本(如下圖，一臺攝像頭的價(jià)格都是以數(shù)萬人民幣計(jì)算的，而構(gòu)建一個(gè)規(guī)則空間起碼需要4臺這樣的攝像頭，以及軟件系統(tǒng))。
(Via www.optitrack.com)
不過，既然使用了不發(fā)光的標(biāo)記球替代PS Move的光球方案(這樣的另一個(gè)好處是，不用考慮怎么給標(biāo)記球供電的問題)，那么如何區(qū)分標(biāo)記球的ID，進(jìn)而區(qū)分游戲中的多個(gè)玩家呢?方法也有多種，例如通過對反射率的調(diào)整，讓標(biāo)記球在攝像頭畫面中顯示不同的亮度;或者采用不同的組合方式，讓一組光球在畫面中呈現(xiàn)出唯一的組合形態(tài)，如下圖所示：
(Via www.chingmu.com)
而之前所說的第二個(gè)問題：如何知道攝像頭本身在世界空間的位置和姿態(tài)。事實(shí)上是通過預(yù)先標(biāo)定(calibration)的方式來完成的。體驗(yàn)館的搭建者預(yù)先將每臺攝像機(jī)安裝到固定的位置，然后逐一觀察它們的畫面顯示。通過已知位置姿態(tài)的一些標(biāo)記物來推算每臺攝像機(jī)的位置姿態(tài)，并且保存下來。這一過程無疑是繁瑣而枯燥的，尤其當(dāng)你需要動輒配置上百臺攝像機(jī)的時(shí)候。而設(shè)置完成之后，如何避免攝像機(jī)被再次移動，或者因?yàn)閳鲳^結(jié)構(gòu)問題而發(fā)生震動和偏移，這又是每一位開發(fā)者所不得不面對的設(shè)備維護(hù)難題。