技术 | VR体验中的追踪定位,现在可以换成低成本的Wi-Fi了

斯坦福大学研究团队用Wi-Fi技术实现VR应用中的追踪定位。

在目前实现的VR游戏体验中,用户佩戴好设备,看着系统屏幕投影的虚拟3D世界,然后在规定的区域运动。但是限于追踪限制,用户也只能在这块规定的区域内移动。对此,斯坦福大学的研究团队开发了一种新型Wi-Fi芯片系统(Wicapture),让游戏体验更加自由。

现在常见的VR游戏体验,为了有效追踪用户肢体上的动作,厂家的设计通常是在室内设定好的区域周边装配一个或多个红外摄像头,这样头戴设备上的红外线灯发出的红外线就可以被摄像头捕捉到,从而追踪玩家前后左右的移动。

然而这些系统都存在共同的缺陷:为了保证良好的体验,用户必须在几平方米以内,如果走出来则无法追踪到。并且,在游戏过程中必须确保没有其他人或障碍物进入,以防止信号被阻隔。

为了能够有更多的自由和更低的成本,斯坦福大学的研究团队转向了普通的无线电技术Wi-Fi。不过,计算机科学家Manikanta Kotaru指出,虽然Wi-Fi已经被广泛应用,但是它的追踪准确度达几十厘米,所以如果应用在VR体验上,精度不足就是一大缺陷。

为了解决这一问题,研究团队提出了解决方案:一个标准的Wi-Fi芯片(如手机里的)和两个Wi-Fi接收器(类似家里的路由器)。

这里,芯片和接收器之间的信号传输是通过高频传输的,为了实现毫米的追踪精度,必须要测量出信号从芯片到接收器的传输时间。但是,芯片和接收器的时钟频率是不同的,而且含有Wi-Fi的设备时钟大多都不同步。

于是Kotaru利用信号的多径效应(直接传送到接收机的无线电波为直射波,通过墙壁返回到接收机的信号为反射波)写了一个算法。该算法同时追踪两个不同路径下的信号,通过多个发射机组合,利用三角测量方法实现对信号的追踪。

实验中,科学家将Wi-Fi芯片放置在机械设备上,在办公室角落放置了四个Wi-Fi发射机,当他们以各种方式移动芯片时,Wicapture都可以维持1cm的精度;即便当研究人员用家具遮挡发射机,只要维持两个发射机和芯片有信号联系,误差就可以维持在1.5cm。

对于这一创新,MIT的计算机科学家Dina Katabi说:“将虚拟现实与无线传输联系在一起,这真的是非常棒的做法。”

虽然研究团队承认,Wicapture的反应时间比红外摄像机的反应时间慢,准确度也没有那么高,但是他们认为可以通过与加速度计相结合来实现高精度和低反应时间。尽管未来仍需优化,但目前,这项技术其实已经可以使用。

原文发布于微信公众号 - 镁客网(im2maker)

原文发表时间:2017-07-25

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