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        1. 談談九軸傳感器在VR中的應用

          2017-09-11 來源:溫濕度變送器
              九軸傳感器、感測芯片、九軸體感追蹤……越來越多的VR在都在宣傳“九軸傳感器”的概念,這似乎成了VR硬件的新標準。到底什么是九軸傳感器?在VR中如何發揮作用呢?

              什么是九軸傳感器

              傳感器(sensor)是一種檢測裝置,能感受到被測量的信息,并能將信息按一定規律轉換成電信號,進行傳輸、處理、存儲、顯示、記錄等。傳感器的類型有很多,如聲音傳感器(常見的聲控燈)、溫度傳感器(電水壺)等等,被廣泛應用在各類電子產品中。

              所謂九軸傳感器,其實三種傳感器的組合:3軸加速傳感器、3軸陀螺儀和3軸電子羅盤(地磁傳感器)。三個部分作用不同,相互配合,是我們手機、平板電腦、游戲機等電子產品中常用的運動感測追蹤元件,應用于各類軟件、游戲中的交互控制。

              加速傳感器

              加速傳感器是測量空間中各方向加速度的。它利用一個“重力塊”的慣性,傳感器在運動的時候,“重力塊”會對X、Y、Z方向(前后左右上下)產生壓力,再利用一種壓電晶體,把這種壓力轉換成電信號,隨著運動的變化,各方向壓力不同,電信號也在變化,從而判斷手機的加速方向和速度大小。比如你突然把手機往前推,傳感器就知道你是在向前加速了。

              陀螺儀

              陀螺儀是一種用于測量角度以及維持方向的設備,在飛行游戲,體育類游戲和第一視角類射擊等游戲中,可以完整監測游戲者手的位移,從而實現各種游戲操作效果。下圖是一個最基礎的機械陀螺儀模型,中間金色的轉子在整個儀器的運動中,它因為慣性作用不受影響,而周邊三個“鋼圈”則會因為設備改變姿態而改變,通過這樣來檢測設備當前的旋轉狀態。

              其實,在我們的手機等電子產品中的陀螺儀并不長這個樣子。它和加速傳感器一樣也是一個微電子元件,利用科里奧利力,通過連續震動的振子在旋轉系統中的運動偏移,改變電路狀態,引起相關電參數的變化,從而可以反映出左右傾斜、前后傾斜和左右搖擺等運動情況。

              什么是科里奧利力?假設在一個逆時針轉動的圓盤中央O點有個運動員(O點不動),要把籃球傳給站在邊緣A點的另一個運動員,當他沿OA直線方向投球后,A點的運動員會發現籃球向右偏轉,最終落在A'點。以轉動的圓盤為參照系,籃球仿佛受到一股向右的力,從而發生偏移,這個力就稱為科里奧利力。

              電子羅盤(地磁傳感器)

              利用加速傳感器和陀螺儀,基本可以描述設備的完整運動狀態。但是隨著長時間運動,也會產生累計偏差,不能準確描述運動姿態,比如操控畫面發生傾斜。電子羅盤(地磁傳感器)利用測量地球磁場,通過絕對指向功能進行修正補償,可以有效解決累計偏差,從而修正人體的運動方向、姿態角度、運動力度和速度等。

              傳感器需配合算法程序

              九軸傳感器作為集成化傳感器模塊,減少了電路板和整體空間,更適合用在輕巧便攜的電子設備和可穿戴產品中。集成化傳感器的數據準確度除了器件本身的精度外,還涉及到焊接裝配后的矯正,以及針對不同應用的配套算法。合適的算法可以將來自多種傳感器的數據融合,彌補了單個傳感器在計算準確的位置和方向時的不足,從而實現高精度的運動檢測。

              九軸傳感器在VR中的應用

              九軸傳感器已經被應用于一些高端手機VR產品中,區別于市面上幾十元的Carboard類玩具版VR,擁有自帶傳感器并實時采樣,并利用復雜的融合運算提高精度減小誤差,極大提高了VR的體驗效果,尤其在體感交互、游戲等方面優勢更加突出。如今,傳感器作為手機VR的門檻,已經成為消費者購買VR產品的重要選擇標準。
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