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Varjo适配不同自由度运动平台关键参数及注意事项

Varjo适配不同自由度运动平台关键参数及注意事项 和远iVR
2023-09-28
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通过运动平台模拟在现实空间进行实际移动,并营造逼真的运动感。运动平台应用的一个常见案例是专业飞行模拟器,但也有许多其他行业可以在使用运动平台的过程中受益。但是,现在有哪些运动平台呢?它们如何与混合现实和虚拟现实一起使用?采用它们有哪些好处?
Varjo适配不同运动平台
有几种运动平台可用于虚拟现实和混合现实。虽然飞行员培训中使用的飞行模拟器可能是较常见的例子,但运动平台并不仅限于飞行员培训。它们还可用于以下场景:模拟赛车,专业驾驶模拟器, 船舶模拟器以及其他需要传达快速移动感觉的应用场景。
一个通过EASA 认证的直升机模拟器由 Loft Dynamics 公司(前 VRM 瑞士公司)开发,使用 Varjo 头显和运动平台提供更逼真的培训体验。
运动平台可以有三自由度(3DoF)或六自由度(6DoF)。三自由度平台提供沿三个轴(上下、左右、前后)的运动,而六自由度运动平台还增加了围绕这些轴(滚动、俯仰、偏航)的旋转。
3DoF 平台通常用于模拟赛车和其他类型的驾驶模拟器,因为它们提供的三轴运动,足以模拟汽车的运动和路面颠簸等情况,通常不需要添加旋转功能。与汽车模拟驾驶不同的是,飞行模拟器需要6DoF 平台来实现旋转和位置移动。
除了划分为三自由度和六自由度之外,运动平台的价位、复杂程度和质量也大相径庭。这些系统的价格通常从四位数到六位数不等(单位:美元),具体取决于所需的功能。例如,较简单的平台仅支持相当有限的运动,而较昂贵的运动平台则可让用户体验更广泛的运动体感。
运动平台增强VR和XR 的沉浸感和培训效果
在虚拟和混合现实场景中使用运动平台的最大好处就是增加沉浸感。这是因为如果没有运动平台,人通常会在虚拟培训场景中虚拟地移动,而身体却保持静止。因此,虽然受训者的大脑会接收到人在移动的刺激,但他们的身体却无法接收到同样的运动感。而运动平台可以为身体提供这种运动感,从而大大增强培训练习的真实感。由于大脑认为身体在运动,而实际上身体并没有运动,因此有些学员会产生眩晕感。使用运动平台能有效的缓解这种情况。

国国家公路通过结合 Varjo XR-3头显、运动平台和身临其境的声音设计的 XR 培训体验培训官员

运动平台还能更准确地反映真实世界的情况,从而增强模拟的真实性,使培训更加有效。这是因为当你身体移动时,你操作控制杆或其他控制面板和仪器的受力也会受到移动的影响。例如,当飞行模拟器使受训者身体倾斜时,受训者就能获得更真实的控制飞机的体验,而模拟器始终是平的(这就不能准确反映真实的飞行条件)。
在VR或XR场景中使用运动平台时需要考虑哪些因素?

NovaSim MR DA42 模拟器 由 BRUNNER 开发将逼真的驾驶舱与 Varjo XR-3 Focal Edition 头显相结合

需要支持什么样的运动?

在 VR 或 XR 场景中添加运动平台时,首先要确定要模拟的运动类型。是三自由度就足够了(适用于大多数驾驶模拟),还是需要六自由度(常见于飞行和航海训练)?

其次,您需要确定平台的复杂程度。例如,对于驾驶模拟器来说,最便宜的解决方案可能只会增加震动感,但如果还想实现位置移动,就需要更复杂的解决方案。同样,对于飞行模拟,较简单的平台旋转运动的运动角度比较有限,而较复杂和昂贵的系统可以支持更复杂的运动。

对空间和便携性有什么要求?

您还需要考虑到所需的便携性和可用的物理空间。要模拟的运动越复杂,实际运动平台的重量就越大,占用的空间也就越大。
这意味着,支持复杂运动的平台,便携性就会大打折扣,而且很可能需要更大的操作空间。例如,虽然加速和减速很难通过运动设备来模拟,但有些平台可以在一定程度上做到这一点,但它们也会占用更多空间。
如何将 Varjo VR/XR 头显与运动装备集成?
要将 Varjo 头显与运动平台一起使用,您需要考虑到设备的运动情况并将运动信息传递给头显。为此,有两种选择:您可以在平台外部或内部使用跟踪设置。

Phiaro 的模块化混合现实机箱采用 ART 光学跟踪与 LP Research跟踪

平台外跟踪
在运动平台外设置头显跟踪通常是更简单的选择,因为您可以将基站放置在运动平台外,当平台移动时,基站可以保持静止。但是,为了准确地将平台的运动考虑在内,以便头显在这种设置下正确显示,需要使用运动补偿。
运动补偿主要通过两种方式实现。一种方法是使用外部追踪器(如 HTC puck trackers,跟踪运动平台的方向),提供平台如何移动和旋转的信息,然后将这些信息传递给头显。另一种方法是使用 IMU(惯性测量单元)测量运动,然后利用它进行运动补偿。IMU是一种由加速计、陀螺仪和磁力计组成的电子传感器,可测量设备的速度、方向和重力。
通常通过应用程序接口将信息从应用程序传递到头显。Varjo 提供了第三方跟踪 API、SDK 中运动补偿插件的示例代码,以及关于如何开发您自己的运动补偿插件的相关指导。
平台内置跟踪功能
第二种选择只适用于某些运动平台。更先进的平台可以精确跟踪自身的运动,并将数据传递给应用程序,应用程序再将数据传递给头显。
在这种情况下,通常不需要单独的运动补偿,因为跟踪器与平台和头显一起物理移动。一些运动平台内置了 IMU单元。通过这种设置,运动数据可从平台直接传输到应用程序。对于运动平台公司的应用程序和系统开发人员, 我们在的本地 SDK 中提供了一个有用的示例插件。
Varjo想在VR或XR场景中使用多自由度运动平台?
如果您有兴趣将运动平台作为虚拟现实或混合现实应用的一部分,但不确定从哪里开始,北京和远科技作为Varjo指定合作伙伴,具备专家团队很乐意帮助您找到适合您需求的解决方案。


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