计算机大空间多人交互技术
大空间交互正越来越受到VR线下市场的青睐，而鲜有人对其有足够多的了解。近日，青瞳视觉联合创始人祖厚超做客黑匣60Minutes，他的分享，也许能够解开大家的疑惑。我们一起来看看计算机大空间交互技术解读吧!
以下为祖厚超分享的内容：
青瞳视觉2015年成立,专注于光学的追踪定位系统研发与应用。2016年1月份和米粒影业联合打造了「星核VR」主题乐园，目前「VR主题公园」也是青瞳目前的一个主要方向。
在应用方向上青瞳除了在VR线下体验,虚拟现实主题乐园的规划外，自主研发的定位系统在其它领域的的重越来越高。自2015年The Void推出以来，线下体验得到大家的重视,目前「VR体验店」大街小巷随处可见。尤其是在今年的Chinajoy上，可以明显感觉到。
虚拟现实线下主题体验,一直是我们比较重视的一块市场。到目前为止使用我们光学追踪定位设备的已经有40多家单位，其中60%主要分布虚拟现实线下体验用途。除了「星核VR」影视主题虚拟现实体验，还有很多景区和虚拟现实内容开发团队均有使用。
追踪定位系统的迭代研发，我们也是一直在紧锣密鼓的开展。针对不同的市场和用户，进一步的细化和梳理我们的产品和解决方案。目前除了最早的MC300 Tracker，还有 MC1300 Tracker将我们的追踪距离提升到15米，在分辨率上也有提升，部署更加简单方便。而最新的Mini Tracker 则是进一步的提升空间性价比，连同2个人背包行走方案和动作捕捉，将整体费用更是控制在20万以内。
如图，是青瞳视觉最新推出的一个Mini Tracker的方案，是属于更低成本的方案。
除了VR之外，青瞳视觉还涉及了其它不同领域。
第一个，是模拟训练。在军事领域，会将动作捕捉应用于针对地震、火灾等活动的模拟训练中。我们一直在完善动作捕捉的方案，并和合作的军事单位一起完善多人对抗的方案。现在我们在努力实现的是500平方米以上，5V5多人参与的方案，从而实现军事领域的仿真。
教育领域主要分几块，第一是大学，主要放在仿真跟教学实训。教学实训是为了培养专门的人才而设置的，一般会设置一个实验室。该实验室会有几个不同的用途，第一是满足日常教学，一般在新媒体、游戏，或偏艺术的领域，实现可视化的效果。另外是作为学校对外展示的一个平台进行应用。
在普教领域的应用，一般是老师教学为主，贴近教材内容。更多的预算不是在科研，而是老师教学时，帮助教学的不同端的内容同步。比如地理和天文，更多的是多个学生为一组。对于高校的方针跟教学实训，会要求他们自身有一定开发能力，而普教领域则会是做成方案包提供给他们。
第五块是动作捕捉，在游戏开发和动画制作的应用。前些年，许多团队都比较需要这个功能，目前超过150款大型游戏都是用光学动作捕捉录制的。光学动捕精度较高，但成本也较高，大家一般会采用租赁或合作的方式使用。
比较有代表性的就是EA的实况足球有摔跤对抗性的游戏，如果这些游戏一帧一帧调，要花费大量时间跟成本。不过，对于许多小团队来说，他们不会去考虑六七十万以上的动作捕捉系统。因此我们方案，能够在50平方米以内实现2个人的动捕，并且把成本控制在20万以内。
青瞳视觉的3种小相机方案
随着技术的发展，动作捕捉技术越来越成熟。目前在动作捕捉这块的发展，可以做到的不只是追踪人体动作，还可以追踪马和其它动物的动作，或者用marker等进行定位。动作捕捉能帮助影视制作更快地获得制作效果，有效提升效率，能让演员的演技更好地发挥出来。
我们刚才说的是影视动画和教育方向，在精准医疗这一块，美国也已经有很多家公司在做，比较有代表性的是美国的NDI医学院学生的。
现在医疗包括精准医疗，用了三维数字化技术，不仅在外科手术，还有牙齿矫正等都可以使用。除了采集三维数据，构建人体模型，还包括医学院的培训，也有较好的应用。
医疗领域除了像NDI是用于临床，杜克大学是用于医学院学生的培训。此外，还有用于康复评估，比如医院会用动作捕捉方案采集患者上半身或下半身的一些动作数据，并有针对性地推出治疗方案。
以下是动作捕捉应用的几个主要的方向：
1、虚拟现实主题乐园
2、军事、模拟训练
3、教育上：科研实验，实训教室
4、影视制作，游戏开发
5、精准医疗，辅助康复评估
6、步态分析
7、工业上：虚拟装配，仿真
8、人机功效
9、无人机飞控表演
因为讲得比较杂，我把相关的'几块都罗列出来。
工业应用方面
运动捕捉及分析系统为汽车等工业研究领域提供非入侵式、高精度、实时、三维数据，用于分析和改进产品，预防事故及减少损伤等。开发的整个过程中，全面采用计算机辅助技术，在轿车开发的造型、设计、计算、试验直至制模、冲压、焊接、总装等各个环节中的计算机模拟技术联为一体的综合技术，使工业装配比如汽车设计的开发、制造都置于计算机技术所构造的严格的数据环境中，虚拟现实技术的应用，大大缩短了设计周期，提高了市场反应能力。
动作捕捉技术已成为数字化工业制造技术和生产流水线的重要应用环节，针对工业产品利用该技术可优化产品设计，通过虚拟装配避免或减少物理模型的制作，缩短开发周期，降低成本;同时通过建设数字工厂，直观地展示工厂、生产线、产品虚拟样品以及整个生产过程，为员工培训、实际生产制造和方案评估带来便捷。使企业内各负责部门之间的交流变得更加容易，不仅大大缩短了企业产品开发的时间，而且也为其产品的宣传、销售赢得了先机。
在人机功效方面
运动生物力学、工程力学、工程学、人机工效学等相互结合引领了动作捕捉技术应用新领域。光学动作捕捉及分析系统提供世界领先的、精确的捕捉及分析和实时反馈功能，为产品设计及研发生产提供有力的支撑。
光学动作捕捉及分析系统为用户提供精确及时的数据，将人、对象、环境之间的相互关系、协调性和人性化联系起来，使得作业更能够与人相适应，减少失误和对健康的损害，提高安全性、工作效率。
结合机器人的应用领域方面
动作捕捉设备在机器人研究、机械臂、无人机等机械及自动化领域研究中至关重要。同时实现自动进行关节生物力学处理和分析报告，使得机械仿生运动捕捉具有针对性和更高的可信度。
机器人领域的研究中，动作捕捉系统主要应用于以下几个方面
1、生物优化：采集各个关节、肢体的运动信息(位置、速度、加速度、角度、角加速度等)以及测试、解算真实生物体各个动作的动力学数据，并以这些真实的高精度数据作为仿生机器人的研发基础，调整并优化设计方案。
2、仿生机器人的动态反馈：对所研发的机器人进行测试，监控其运动姿态、肢体及关节发力情况，采集相关的运动学及动力学数据，与所模拟生物体的真实数据进行比较，进一步优化调整所研发仿生机器人的设计，并进行相应的改进，使其与真实的生物体达到最高程度的一致性。
康复评估领域
动作捕捉设备应用于康复医学领域,并根据所提供的运动学参数、生物力学参数和运动中骨骼肌的肌电活动参数的变化, 客观实时地进行康复治疗方法的选择及疗效评定是切实可行的。有效改善现有理疗手段，创造新方案帮助残疾人最大限度地开发潜能，恢复其独立生活、学习、工作、回归社会、参与社会的能力。
电影艺术应用领域
随着计算机图形学和硬件技术的高速发展，计算机特技的应用在现代影视特技制作中已成为不可或缺的手段,各种各样的平面、三维计算机特技制作技术给观众带来了全新的感受。
运动捕捉技术在电影中可用来实现CG特效，这在某些情况下取代了赛璐璐动画。还可以完全由电脑生成电影人物，比如Gollum, The Mummy ,King Kong, 《加勒比海盗》中的Davy Jones，《阿凡达》中的 Na'vi族, 以及 《创世纪》中的Clu。
摄影机运动也可通过动作捕捉设备采集到，演员表演时，摄影师即可现场驱动虚拟摄像机摇摆、倾斜或围绕舞台移动，该系统设备还可以捕捉相机、道具以及演员的表演。这使得电脑合成人物、图像和布景与真实相机的视频图像一样具有相同的角度。
计算机对数据进行处理并展示演员的动作，根据场景中的物体即可得到所需的摄像机位置。从捕获的连续镜头中获取摄像机的运动数据被称为匹配移动或相机跟踪。
黑匣60Minutes问答
青瞳在VR方面的主要方案有哪些?
目前青瞳视觉主要产品是在MC300上继续完善的MC1300，还有在此基础上不断完善的动作捕捉系统。此外，面部捕捉和小相机方案也正在研发。目前，MC1300对应的参数介于Optitrack 17w跟p41之间，能捕捉的有效距离在10米至15米之间，相机捕捉视场角(FOV)是70°x90°。精度比较高，达到亚毫米级别。
目前为止，青瞳视觉的定位主要在动作捕捉和空间定位相机的生产制造和研发以及方案，目前成型的方案主要有两部分。首先是主题乐园，主要因为2016年这一块非常火爆，所以就作为先行的一块，我们在这一领域钻研得比较多。
青瞳视觉的方案跟其它单位相比有何优劣势?
跟其它方案相比，Kinnet精度达不到要求，虽然比较便宜。目前还有像HTC Vive的激光范围，它的方案空间范围较小。
其次是用惯性做追踪定位，在主题乐园和一些场合应用。这个方案会存在一些累计误差， 目前，整个大空间方案的成本，相对于蛋椅成本更高，对入门掌握的要求更高。蛋椅可能找一个懂得操作电脑的就能掌握。
我们推出小相机，也是考虑到线下体验。首先，一个店的前提投入预算是30万-50万，他们对于成本跟坪效比较在意。我们在成本做了一些优化，还有在坪效方面有优势。比如15万左右的小相机空间定位方案，在体验店里可以做到3到4人的空间定位。20万以内的方案即可支持2个人的动作捕捉，这对于他们来说比较能承受得起。
为什么需要有多人交互?
线下多人交互也比较有特色，大家看的比较多的是用HTC Vive的体验。但是真正在一些主题乐园，包括在一些比较重头的场景中，他们要求有更多人同时参与，这也是光学方案的一个优势。比如去IMAX看电影，也不会只有一个人玩，另外一个人排队。那体验肯定不好。所以多个人同时参与，有交流，肯定是一种趋势。
【计算机大空间多人交互技术】相关文章：