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疯狂软件教育中心学校新闻>浅析未来VR游戏的黑科技

 

  VR游戏相关的技术主要有三块,分别是空间定位、动作扑捉和游戏展示。几乎每个人都玩过游戏,可能是休闲游戏、重度游戏,以及一些VR游戏。那么VR游戏有什么特点?

  传统游戏更多的输入输出设备是鼠标、键盘、显示器。

  VR游戏首先输出设备就是头盔。玩普通游戏的时候,人盯着显示器看,代入感比较差,正如看电视剧,电视剧里面的剧情跟现实格格不入,而戴上这个头盔会有沉浸感,好比模拟视网膜的原理,人之所以看到东西是因为*反射能投到视网膜上,头盔上有两个镜片可以模拟人的视网膜,真实感比较强,沉浸感在体验过程中也可以感受到。

  输入设备,平常玩游戏都是鼠标、键盘。打游戏有很重要的参数叫 APM ,玩竞技类游戏, APM 不超过 200 属于菜鸟级,但是在 VR 游戏里面,输入设备不再是鼠标和键盘,你能看到许多人在玩游戏的时候,可能做一些比较夸张的动作,甚至于做一些让人不可思议的东西,有点群魔乱舞的感觉,这样的输入设备是手柄,未来随着技术的发展,输入设备可能会有更大的改变。

  空间定位

  空间定位技术目前国内有很多公司做,之前接触到一家名为上海青瞳的公司,他们做空间定位技术还不错。所谓无线电波空间定位技术,网上的分类主要为 GPS 和外激光,这些技术实现原理都是差不多,只是实现方式或者系统布置的时候会不一样,或载体不一样,例如用 GPS 的电磁波和红外、激光不一样,所以此处将空间定位技术分成两块,*个是可见光,也是电磁波的一种,但是实现方式跟上面两个是完全不同的两套架构;第二个就是无线电波。

  可见光空间定位技术

  可见光空间定位技术的简单实现方式有:

  安装好高速摄像头,对着场景快速拍照。

  定位物体必须要有marker。

  *图像处理技术,轻易得到marker在图像中的位置。

  根据安装摄像头的位置和方向信息,根据透视投影原理,marker能得到一条空间射线。

  如果同时有两个(或者多个)摄像头同时照到这个marker,那么可以同时得到两条空间射线,两条空间射线的交点那就是marker在空间中的位置。

  依照简单的实现方式步骤,将代码写好,随便布置一下会有初步的DEMO,但是这不意味着简单做一下就能做到很好的效果,这是不可能的。

  可见光的空间定位技术通俗原理就是在上面布一个摄像头,下面有一个人在里面走,现在如何知道这个人在走?很简单的道理,如下图所示,有几个球,在专业里面叫 marker ,即标记点,目前这项技术没有得到大规模的推广应用。假设一个人头上带着发光的球,上面有一个摄像头在走,在不断的照着,运动时候拍一张照片,能拍到这个球,用图象处理接口可以比较轻易获得球的轮廓,根据颜色的色差。你用一个摄像头拍的时候,拍到了这个东西,能算出来这个球在图片中的像素位置,得到像素位置之后可以做一个很简单的透视投影(3D渲染中的一个投影方式,你看着一个位置,当位置投影在视网膜上)反转。反转就是得到图片上的任何一个像素,根据摄像机的位置、宽高比,很容易算出空间的射线,就可以知道在哪个点做透视投影可以投到什么位置,所以可以得到一个空间的射线。

  图片描述

  如果同时有两个(或者多个)摄像头同时照到这个标记点,那么可以同时得到两条空间射线,两条空间射线的交点那就是标记点在空间中的位置。但为什么现在没有得到大规模的应用呢?笔者的理解是:这种方式首先看起来较傻,而且这样的实现方式有些不足,marker容易被遮挡。若多人同时在一个地方跑,蹲下来,甚至于趴下,这样的需求看起来比较少,但是在 VR 游戏里面这种需求比较多,假定以后玩一个 VR 游戏,随时需要蹲下来,甚至于趴在地上,甚至于手舞足蹈跟人家打一些格斗游戏,*终我们所设想的 VR 游戏,在场景中真实的走动及动作能反映到游戏里面,所以才有动作扑捉。因此具有较好的沉浸感,但是假设你蹲在墙角,或者蹲在一个偏远的地方,或者旁边有人,都是可能有遮挡的,此时遮挡会成为该技术比较致命的伤,没有拍到的话,这个技术就会出现问题,这是不可避免的。

  可见光空间定位的优势就是技术成熟,这个技术发展了 20 年, 90 年代就有,以前做一些电影的特效,或者是动作扑捉,基本都是用的类似技术。

  同时缺陷非常明显:

  过度依赖于环境,一旦环境光源发生变化,可能出现错误;

  marker容易被遮挡,所以需要多摄像头,尽量无死角;

  价格高昂。一个高速摄像头普遍在人民币2w左右。

  用普通的摄像头其实也能做,但是会有问题,首先是角度,普通摄像头开的角度比较小,照的范围很小。另外是延迟,做 VR ,延迟非常关键,假定每秒钟 60 帧,每秒钟能拍 60 张图片,按 1000 毫秒算,就是十几毫秒读一张图片,得到一张图片需要处理,需要计算标记点,计算之后还要跟整个环境中的其他摄像头做统计、做别的处理,一整套下来至少需要 20 ,甚至于 30 毫秒以上的延迟。如果按照 20、30 毫秒的延迟,目前在 VR 游戏里面是很难达到的,而且还要考虑其他的处理效率,和其他可能出现的意外。目前我们希望的摄像头至少要达到

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