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視覺SLAM,讓大朋E4 的遊戲體驗再進化

2023年08月04日 首頁 » 熱門科技

3DoF(三自由度)和6DoF(六自由度)定位之間的差距,可不是簡單地由「3」數到「6」。

當頭顯採用3DoF定位時,使用者只具備在X、Y、Z 三軸上扭轉的才能,但無法下蹲、閃躲、大範圍行走,就像是一根不被放飛的竹蜻蜓,永遠只能在手掌中肆意旋轉。

而6DoF定位就完全不同。頭顯除了具備3DoF的能力外,還具有在X、Y、Z三軸上移動的才能,幾乎能夠模仿一切的頭部靜態。

視覺SLAM,讓大朋E4 的遊戲體驗再進化

如今,市面上的主流XR產品,都已進階6DoF,帶來了沉浸感更強、精度更高的虛擬交互體驗。以大朋E4為例,頭部定位精度已達毫米級別,角度偏差小於0.2°;手柄定位精度位移偏差小於2毫米,角度偏差小於0.002°。

毫不誇張地說,由3DoF到6DoF,是XR產品們一次破繭成蝶般的質變。

而這場質變的功臣,便是最早應用於潛艇、太空車等軍用領域的核心技術——SLAM。

視覺SLAM,VR頭部定位的關鍵技術

SLAM是Simultaneous localization and mapping縮寫,意為「同步定位與建圖」。

在VR/AR應用中,頭顯在運動過程中通過自身傳感器觀測周圍環境,並根據環境定位自身位置,再根據自身的位置進行增量式的地圖構建,從而達到同時定位和地圖構建的目的。

視覺SLAM,讓大朋E4 的遊戲體驗再進化

SLAM的細分類別很多,應用於XR領域的主要是「視覺SLAM」。視覺SLAM又可下分為「特徵點法」、「直接法」等等。其中,「特徵點法」相比之下計算量更小,運行速度更快,定位、構建延遲也就更小,體驗更為流暢。

大朋E4便是採用的這種方法,並通過4個魚眼攝影機(四目)對拍攝區域進行特徵點識別、採集後,整合反饋給SLAM系統的其他模塊,完成精準定位。該過程的採集速率越高,採集到的特徵點及各類數據就越多,建圖的速度和精確度就越高。

視覺SLAM,讓大朋E4 的遊戲體驗再進化

目前,大朋E4的攝影機刷新率可達100FPS,相比之下,一體機的刷新率普遍在60FPS左右。原因在於E4作為PCVR,頭顯可以直接連電運行,電壓足夠支撐大功率攝影機,而一體機由於採用電池供電,攝影機功率難以達到同等級別,採集速率也就偏低。

同時,由於一體機的所有算法、應用都在頭顯晶片中同時運行,SLAM的運算負荷又較大,難免會對用戶體驗造成一定影響。

PCVR就少去了這部分煩惱。E4採用了PCVR獨有的分體機結構,使得SLAM算法的全部流程都可以在位於頭顯中的16核dsp晶片陣列內完成,而PC端則負責運行遊戲應用,互不打擾,遊戲體驗得到保障。

除此之外,E4還針對視覺SLAM存在的部分缺陷進行了調節與優化,以保障穩定的定位效果。

打破弱紋理、暗環境限制,實現穩定定位

其實E4剛發售時,也有不少用戶也曾向大朋反饋過在純色環境(弱紋理)或是低光強環境下,頭部追蹤穩定性和精準度均有下滑。事實上,這也是採用視覺SLAM的XR產品共有的問題。

為此,大朋在幾次版本中不斷優化相關算法,提升效果也是比較顯著的。目前,E4在弱紋理環境下(例如家庭中常見的純白色牆壁),也能夠完成質量達標的特徵點採集;在光照方面,通過調整魚眼相機的採集算法,E4可在30lux以上的環境條件下,實現與正常亮度環境相近的定位精度。值得一提的是,隨著頭部追蹤、定位性能提升,配合長尾追蹤算法的優化,手柄抖動情況也得到明顯好轉。

視覺SLAM,讓大朋E4 的遊戲體驗再進化

當然,上述優化並沒有完全達到彌補視覺SLAM缺陷的程度,如若想要追求最佳遊玩體驗,最好在紋理豐富、光照強度適宜的環境中進行遊玩。

對性能的追求,向來是沒有上限的。大朋E4如今仍在通過一月一次的版本更新,針對定位、顯示、操作等等性能進行優化和調整,希望為玩家們帶來更優質的虛擬交互體驗,讓E4成為更多人的遊戲VR首選。

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