关于MR运动控制器的工作原理及操作注意事项

不同于HoloLens的GGV交互方式(GGV:手势,视线,语音),MR头显需要借助运动控制器(Motion Controller)与虚拟对象进行交互。

运动控制器的追踪方式

头显前方有两个环境感知摄像头,其作用是帮助设备实现内向外位置追踪(Inside-out Tracking),对MR头显和运动控制器进行定位。将外置定位器集成到头显,可以有效突破头显使用范围的限制。作为控制端设备,混合现实运动控制器已经具备很完整的操作功能,下图手柄外围亮着的一盏盏小灯是控制器的识别物。

MR头显的运动控制器不需要外部跟踪传感器,相应,控制器由MR头显自身的传感器进行内向外追踪(Inside-out Tracking)。利用光学追踪(Optical Tracking)技术,追踪系统使用环境感知摄像头,在可见光下识别环境特征。系统根据观察到的特征对其位置进行三角测量,并通过融合IMU(惯性测量单元)数据来补充该信息,为虚拟环境中的MR头显产生连续位置以及旋转信息。当时间和空间出现错误计算的时候,把所有信息交由系统,进行渲染纠正。

此外,搜集完成后的环境信息会存储在PC上,以便追踪系统调出环境特定的数据,例如房间边界的物理位置。因此,如果您在多个房间中使用设备,则可在每个房间中设置不同的边界,并进行房间边界的定向管理。

运动控制器的操作方式

MR运动控制器的操作方式非常友好,且几乎感觉不到延迟。摇杆用于传送和旋转操作:只要向前推出摇杆,控制器前端会发出一道射线,选择射线指向点,松开摇杆即可传送到指定位置。左右推摇杆可以做转身动作,向后推动摇杆可以后退。

食指下的扳机键作为选择按钮,使用频率较高。触摸板是一个比较新颖的设计,打开网页浏览的时候,不用费力拖动进度条,只需摁住后轻轻搓动即可实现滚轮效果。还有更多的组合键,例如摁下扳机键选择应用,直接拖拽即可把应用移动到任何位置。同时,还可以双手操作控制器对物体进行点击放大操作等。

运动控制器的空间信息从两方面获取:一是通过头显上的环境感知摄像头,判断与运动控制器的相对位移得到其位置信息;二是通过自身的IMU(惯性测量单元)来获取方向信息。

即使用户将控制器移出摄像头的视野,在IMU(惯性测量单元)的帮助下,系统也能通过位置追踪算法,计算推断出控制器大致位置,并反馈给应用程序。而当控制器远离镜头的识别范围足够长时间时,其空间信息会下降到“近似精度”水平,此时系统会将控制器锁定在丢失位置的附近,当用户佩戴头显四处走动时,会通过IMU惯性测量单元传感器估算运动控制器的真实方向,并实时调整控制器在虚拟世界中的位置。但是,如果我们只是短时间遮住MR头显前方的环境感知摄像头,却可以在虚拟环境中观察到控制器的旋转以及位移,因此在MR运动控制器的使用过程,我们是不需要留意控制器是否在环境感知摄像头的可视范围内的。