【 宇宙|元宇宙技术考】随着算法及算力的成熟，VR设备从初期的3DOF向6DOF演进。如Oculus推出首款6DOF一体机Oculus Quest；Pico将其3DOF的Pico小怪兽升级为6DOF的Pico Neo。在用户输入端，手柄控制依然是目前主流，方式是融合Inside-out6DOF头动+6DOF手柄交互。代表厂商包括Oculus Quest、Pico、Nolo（凌宇智控）、Ximmerse（燧光）等。（图片：Outside-in原理示意图）

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VR手柄的设计在不同厂商的设计上有较大不同，但通常都会以摇杆、触摸板、操作按钮，配合握柄传感器进行交互的方式作为解决方案。但手持控制器的操作方式在内容开发者的适配和用户的学习上，仍然存在门槛。裸手交互，放弃采用控制器的方案便逐渐被提到台前。
该方案需要识别出手部骨架的关键点，辅以算法来识别手部的姿态和位置。裸手交互的硬件方案包括RGB摄像头、3D摄像头（TOF、结构光、双目视觉）和数据手套等。
目前业界在该领域仍然是探索的姿态，Leap Motion、uSens采用的是双目红外相机方案，但在操作精度上还不能令人满意。Meta公司提出的是智能手套的解决方案，同时通过每个手指上放置执行器（actuator）来实现拟真触觉。虽然该方案保证了精度，但成本（原型机成本约5000美元）是个大问题。
除了这些控制器的改良，VR座舱、万向跑步机等等一系列VR交互配件的研究才刚刚开始。VR头显配合控制器的解决方案目前只是仅仅的把VR设备从“不好用”提升到了“能凑活用”的水平。未来在交互硬件上的研究和发展还有很长的路。
VR软件，走出“虚拟桌面”，身临其境还有多远？虚拟现实的操作优化同样是交互的重要技术方向。结合VR的显示特性使得虚拟现实OS有望成为首个3D化操作系统，但目前对于虚拟OS的应用开发是建立在移动端OS样态的继承之上的。虚拟现实OS在操作系统和底层软件上继承了移动端特性。
视觉上，用户目之所及即为操作界面。好处是在3D图形渲染、内容传输、显示上相比平面显示器存在巨大优势。但受限于视野，虚拟显示仍无法逃脱以操作对象为导向的呈现方案。这导致使用VR的控制台虽然拥有着控制器的多功能，但在交互上仍然要受限于“桌面应用”的尴尬境地。

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在VR软件交互需要结合感知交互，凸显稳态、实时等特性。虚拟现实OS不论用户主动操作与否，从姿态到渲染需保持实时稳定运行。此外多方位呈现效果要配合用户的来回切换观看，现实延时同样也是其中的核心技术挑战，不然会直接导致眩晕。在图形渲染方面，由于复杂合成系统将带来高渲染延迟，虚拟现实OS不能照搬移动端的2D图层叠加的渲染方式，虚拟现实OS必须找到自己的优化方式。
在画面呈现与传感器的交互上，虚拟现实OS同样要找到比移动端的手指滑动和打开菜单更便捷的操作方式。除了呈现效果之外，解决用户无意识操作失误等误判问题，也是接下来要不断优化的方向。例如手抖，或同时打开太多界面切换观看所导致的眩晕等。
如今，3D 开发工具在2D面板上的应用早已成熟，开始逐步走向简单化、轻量化、可视化。目前市场上是以虚幻、寒霜、起源引擎等为3D图形开发引擎为代表，主要应用于游戏、影视等内容生产。
虚拟空间的图形交互和开发要比在2D面板上有得天独厚的优势，但虚拟现实OS目前的易用性还不足以支持开发者身临其境的创造。创造在元宇宙，借用这些图形引擎已经极为便利。但在元宇宙中的创造，或许还要再等等。
AR硬件，光学显示，多重路径艰难大乱斗。2012年的google glass让众多科幻爱好者直呼未来已至；2016年《Pokemon Go》的火爆也让大众第一次直观感受到AR的魅力。目前比较成熟的增强现实技术中的光学显示方案主要分为棱镜方案（Google Glass）、birdbath方案（联想Mirage AR）、自由曲面方案、离轴全息透镜方案和光波导方案。
其中棱镜方案、birdbath方案、自由曲面方案这三种方案中都存在视觉效果和设备体积的矛盾，即视场角越大，光学镜片就越厚，体积响应的就大。这种矛盾导致这三种方案在智能穿戴上受限。
离轴全息透镜方案虽然能够减小装置体积，但是需要定制且视域小和分辨率低，也称不上实用。在微软（HoloLens）、Google、Megic Leap、DigiLens等厂家的推进下，光波导技术逐渐成为AR硬件显示的主流方案。虽然光波导的方案虽然相对其他较好，但是仍然有极其鲜明的优缺点。

稿源：(钛媒体APP)

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标题：宇宙|元宇宙技术考( 三 )