YouTube涨粉丝网站 --youtube加播放量网站
想啥呢?还不能没准......
做了两个月的 VR 格斗游戏主持人之后,除愈发沉迷《雷神之锤:Alyx》当中,我还在思索另外两个问题:现在的 VR 还险些什么?
作为一位中之人,我在现场直播时能用交互式形像来解说员——我坚信,如果未来一定要有两个虚拟世界,我们跟自己的位数保镳要广度存取在一起。这个存取不仅是外在知觉上的,还有虚拟世界和虚拟世界中的新体验应该是相异的。
玩者知道,VR 格斗游戏与现代格斗游戏保有着迥然不同的新体验。在 VR 格斗游戏里,你无须哈腰趴在埋头,把玩着滑鼠按键。你吗可以用双脚摇杆当做枪,切入敌方、扣下拇指施力枪机,今天的 VR 格斗游戏已经能非常精确地辨识手掌姿势——但你却难以在 VR 世界中拿起四节碎裂的弹仓。
无意间,我在泵散步时,看到 Lucas(两个美国的 VR 创业者项目组创办人)制做了这款 VR 感官头盔,重点项目是所有配件生产成本,他只花了 60 英镑。
需要买的零配件丨译者北京青年报
现阶段的技术而言,我并没有期盼能轻触到任何人小东西的 VR N53SI241SV出现。但触动我的也便是这一点。现阶段 VR 市场上,除大脚显、两个摇杆,就无简而言之简而言之的新小东西了,任何人更有吸引力军人价格扩充使用者新体验的试著,我觉得都值得称赞一试。
用最昂贵的方式轻触交互式
1987 年,还是任天堂红白机的时代,头盔作为体感格斗游戏的N53SI241SV就已经承担起输入设备的功能。
Power Glove丨YouTubeGaming Historian
现实中的你如果想摸到格斗游戏里那把枪,除让计算机辨识你的手在动,建模出交互式的手跟着真实的手同步运动(信号输入功能),还要等到交互式的手握住枪时,返回两个信号——这个信号作用在手上,也就是我们常说的力反馈。
Meta 曾经放出触感头盔的视频,采用微流体(microfluidics)技术,使用气致动器(pneumatic actuators)通过气泡充气、放气的方式制造精准压力。为此 Meta 称还在构建两个高速微流体处理器。本来大家还在欣慰all in元宇宙的扎克伯格,终于拿出来点儿小东西时,另一家触感头盔开发商 HaptX 说,Meta 是抄我们的!
Meta 研发了七年,HaptX 研发了十年,谁抄谁我们不得而知,但确定的事,VR 相关技术从面世到成熟(最起码价格上被普通使用者接受)需要很多年的沉淀。
如何以极低生产成本实现力反馈让我兴奋。当我翻阅教程之后,发现 LucidVR 用了一种特别取巧的方式。如果说 Meta 和 HaptX 是让你的每一寸手部皮肤都是受力点,那 LucidVR 这副头盔只把力反馈给指尖。
将拉绳固定在手掌上丨译者北京青年报
简单而言,当即将抓住物体的一刻,手掌要被立即拉扯住,防止进一步弯曲。因为弯曲幅度不同,意味着手里握着的物体大小、形状都不同。控制手掌不能继续弯曲的方式,就是给指尖两个反作用力。
指尖受力丨译者北京青年报
所以头盔的主体部分就是两个总闸,延伸出去五根套在指尖的拉绳,随时喊停。
当轮轴转至(舵机)限位时,舵盘就会挡住轮轴上的螺丝钉,让轮轴难以继续转动,拉绳不能继续展开丨译者北京青年报
当我知道力反馈的原理之后,还需要搞清楚何时,以及如何关闸。
何时很好理解,就是当交互式的手触碰到虚拟世界的物体的时刻。因此我们需要做两个媒介,让生物体的姿势信号和计算机的电信号能相互转换,彼此理解。这也是我认为这副头盔最为巧妙的设计。
旋转式电位器(其原理类似于初中课本上的滑动变阻器)与拉绳连接使用,当手掌弯曲时,五条拉绳分别带动五个电位器,拉绳拉出的长度被转化为电位器阻值的变化,传递给虚拟世界做解析。
课本上的滑动变阻器丨图片来自网络
在建模数据头盔上,也有例如基于 IMU(惯性测量单元)或弯曲传感器的其他实现方式。简而言之惯性传感器是测量物体三轴姿态角和加速度的装置,一般包括三轴陀螺仪、加速度计、磁力计来进行多传感器数据融合,以重建每根手掌的三自由度方向。弯曲传感器更好理解,手掌在做弯曲姿势时,发生物理变形来使传感器阻值发生变化。
对比弯曲传感器和电位器的价格丨图片来自淘宝
这两者传递数据明显更加精准,但为什么不用?答案只有两个:更昂贵。
借助 3D 打印的轮轴把电位器和拉绳连起来丨译者北京青年报
了解完何时关闸,还有如何关闸。显然,拉绳需要两个装置,在其伸缩过程中卡住它。我跟着教程买回了 MG-90S,航模中常见的舵机,也很昂贵 10 元两个。
适用领域极广的 MG-90S 舵机丨图片来自亚马逊
做了两个月,只在格斗游戏里拿起了一支酒瓶子
看完一遍教程,我迅速掌握了原理,对自己说,这貌似挺简单的?不就先这样,再这样,最后那样?
我立刻在电商平台下单了所有配件,都是一些生活中常见的工具。唯独有一部分没法买到的现成品(将各模块拼装起来的骨架),我是根据开源的零配件参数,用家用 3D 打印机解决的。
当然也可以找万能淘宝代打丨译者北京青年报
然后,这一做就是两个月啊……同时我深刻理解了取巧的另一层含义是还不完美。
当我戴上做好的感官头盔,调整好 Valve Index(VR 头显)的位置,启动格斗游戏《雷神之锤:Alyx》。我身处熟悉的17 号城市,从背包中掏出手枪,切入散落在街边的酒瓶,砰!在开枪的一瞬间,我脑补应该有一股后坐力传来。实际上,仅是我的拇指在扣下枪机的那一刻被拉住了——要说这新体验比在公园打气球还塑料。
但是我应该是成功了吧!我换了两个散落在街边的酒瓶子,拿在手里,我能大概摸出,它是两个圆柱体。
格斗游戏里的使用效果丨译者北京青年报
当我想更灵活的使用它们时,我发现了问题。
首先是辨识精确率问题。我们需要先明白,定位追踪和局部追踪是两个概念,头盔整体的定位追踪可以通过附加 Vive Tracker、Oculus 摇杆,这样现成的追踪技术来实现。
手掌的局部追踪才是这款力反馈头盔要去解决的重点项目。我在组装时就发现,这副头盔设计并非为每个指关节附有传感器,手掌的弯曲状态只能通过拉绳转化的电阻信号被大概建模出来(为此 Lucas 可能设计了一套软件),不够精确到每一处关节。
手部追踪丨译者北京青年报
其次是辨识范围问题。同样是因为头盔简陋的构造,我的手掌只能在上下运动时被辨识,左右展开,旋转等其他自由度是难以实现的。但是 Lucas 告诉我,他已经在解决这个问题,下一版头盔将会增加左右展开的自由度,实现方式是在第四节指关节处增加两个电位器。
辨识精确与否,会影响力反馈的效果。另外两个因素,就是限位位置的调整。手掌的不同弯曲程度,与不同的限位位置一一对应,驱使舵盘转向不同的角度,再作用给正在伸缩中的拉绳。
在我的理解中,能实现这一点,是 LucidVR 系统预设好了这种对应关系。
但是每个人手部状况不尽相同,需要在使用前,对限位做个人化的校准。调太紧导致,还没等抓到物体手就被拉住;调太松导致,拿到物体就跟空手握拳一样。
这一点没有简便的方法,只能在戴上头显时,感受松紧,估算限位位置。摘下头显之后,拧开舵机螺丝,调整舵盘,如此反复,直到在虚拟世界中正巧抓住物体。
不停调试限位位置丨译者北京青年报
除此之外,长时间的拉伸,会导致拉绳、头盔变形。由于整套装置并非完全贴合在手上,而是粘在头盔上,头盔的轻微移位也会带来力反馈的误差。
优化新体验不能停止!可以改造,也可以脑补
在头盔真正用起来之前,还有一段小插曲。
在我调试很多遍之后,舵机依然纹丝不动。我跑到 Discord 上面求助,网友告诉我,并不是舵机线跟开发板连错了,而是电流太小了,带不起舵机。我需要单独给舵机连接两个新的充电宝,而不是跟开发板共用两个充电宝。
LucidVR 的 Discord 讨论组里有 14000 个关注者。有人将这副头盔改良,把拉绳换成更加坚韧的塑料片,解决拉绳容易变形的问题。
也有人直接改变构造,做成了外骨骼形状,留出空间加更多传感器。很多的开源项目,都不会面面俱到,相反他们会留出很多空白,让技术爱好者自行探索。
外骨骼版丨译者北京青年报
Lucas 在他的演示中,把戴了头盔的 VR 新体验描绘得令人异常兴奋。在《雷神之锤:Alyx》中,你可以拾起易拉罐,再扔出去,走到车旁,开门上车,甚至遇到危险时,爬墙而逃。不过,这更多是带入其他感官新体验的脑补,你最多新体验到顶在一面墙上的阻力,不会有克服重力向上攀爬的感觉。
明知道这些,当我第一次戴上这只头盔,感受着物体是大是小,是圆是方,即便只是从指尖传来的生硬触感,仍然让我觉得新奇。在此之前,我甚至难以想象空握一只玻璃瓶。
几乎在做头盔同时,我自制了 SlimeVR 全身追踪器。与头盔同理,我做了五个传感器分别绑在脚踝、大腿、腰部(因为 SlimeVR 软件没有对上肢建模),五个传感器先通过 T-pose 重置辨识出绝对位置,再通过彼此辨识出相对位置,将电信号解析成交互式人的姿势。配合这副头盔(摇杆)和头显,就能让老二次元在 VRChat 里快乐斗舞。
SlimeVR 也将代码开源丨图片来自 SlimeVR
几个月之前,我将自己制做的视频发在网上,随机收获了很多关注者。当然这还不是令我最兴奋的。SlimeVR 全身追踪器视频发出两个月后,其中最重要的零配件——BNO-080(九轴传感器模块)在淘宝上从 90 块钱涨价到 300 块钱。(在此之前,没有人教学自制 SlimeVR 全身追踪器,姑且当做是我激发了老二次元们的热爱吧。)
传感器模块丨译者北京青年报
当然我收到的不都是赞美。我 3D 打印了两个能正好装下小风扇的模型,接到头显上,解决闷热的问题。
自制 VR 头显风扇丨译者北京青年报
但这一次,因为使用的风扇过于昂贵,我的方案被调侃产生噪音过大——像飞机场。
译者:露露Mikuru
编辑:沈知涵
如有需要请联系sns@guokr.com