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[討論] 談談HTC Vive和Oculus Rift的定位系統
luyaoting2016-3-3 20:18
先申明，這方面並非我的專業，我只是依據網路上的資訊寫出以下內容，如果內容有誤歡迎指正！
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讓我們來看幾個影片吧～
HTC Vive版Fruit Ninja，影片中可以看到Vive的定位十分迅速準確！
（嫌影片太長的話可以從8:00開始看）
https://youtu.be/r3EKpCbMGG8
再來是Oculus Rift的Touch控制器的示範影片
https://youtu.be/dbYP4bhKr2M
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然後是原理的部分，
HTC Vive的定位原理請看下面這篇文章，
Valve 神奇的 Lighthouse 追蹤系統是如何運作的？
http://3c.technews.tw/2015/05/21/how-does-valve-lighthouse-tracking-system-works/
前一篇的英文原文 － This Is How Valve’s Amazing Lighthouse Tracking Technology Works
http://gizmodo.com/this-is-how-valve-s-amazing-lighthouse-tracking-technol-1705356768
簡單來說HTC Vive的運作方式如下：
Lighthouse發光
=>HMD（頭戴顯示器）和控制器上的光感應器偵測Lighthouse發出的光並【計時】
=>利用HMD和控制器收集到的【時間】資訊判斷出位置
Oculus Rift的運作方式如下：
HMD和控制器上的LED發光（每個LED會以不同的方式閃爍，才能辨別出不同的LED）
=>攝影機拍攝【影像】
=>分析【影像】並判斷位置
可以看出兩者最大的差別在於HTC Vive是收集【時間】資訊，Oculus Rift則是收集【影像】，顯然計算時間遠比收集影像來的單純，因此HTC Vive可以做得又快又準，而Oculus Rift在使用者高速移動時影像可能會不夠清晰，無法確認LED位置，因此需要透過IMU（慣性測量單元）來補強這部分。（可以參考這個Oculus的訪談影片https://youtu.be/asduqdRizqs?t=10m48s）
另外Oculus Rift使用攝影機會有較大的範圍限制，攝影機FOV較小能夠拍攝到的範圍有限，如果移動太遠也會因為影像不夠清晰而無法判斷位置，雖然能夠使用多台攝影機來擴大使用範圍，但是每台攝影機都必須連接到電腦也是個問題。
相較之下，HTC Vive所使用的Lighthouse可以照射到很大的範圍，由於Lighthouse只用來發光，因此也不必連接到電腦（但要接電源），在以下影片中可以看到僅僅使用兩個Lighthouse就可以在如此大的範圍中進行定位（HTC Vive Pre官方建議兩個Lighthouse間的最遠距離為5公尺）。
https://youtu.be/VD4UlShicgY
其他HTC Vive和Oculus Rift定位系統的相關討論也可以參考這個Reddit討論串（英文）：
https://www.reddit.com/r/oculus/comments/484t9d/palmer_luckey_notch_have_you_tried_anything_from/d0hdhpt
單純從硬體層面來看的話，我覺得HTC Vive贏過Oculus Rift很多，實際體驗過HTC Vive後也覺得可以在空間中自由移動這點真的非！常！棒！，在虛擬世界中利用肢體移動來和虛擬物件互動遠比使用傳統搖桿來的有趣，加上HTC Vive的Lighthouse和控制器是標準配備，更能促使遊戲開發者多加利用這些設備。當然也希望Oculus Rift能夠持續改良他們的技術，畢竟有競爭更能夠促進進步！
目前我比較期待的HTC Vive遊戲是以下這兩款，感覺用VR來玩會非常的有趣～
好期待收到HTC Vive的那天！
Hover Junkers － 多人連線VR射擊遊戲
https://youtu.be/Ai4MCmZz28o
https://youtu.be/F-9QKjTR7Xw
Budget Cuts － VR匿蹤潛行遊戲
https://youtu.be/Q7dVaembmgc
（也順便跟大家推薦NODE這個Youtube頻道，他們玩了許多VR遊戲，還有用各種搞怪的方式來玩，其中一位主持人也是Hover Junkers的開發者）
https://www.youtube.com/channel/UCI4Wh0EQPjGx2jJLjmTsFBQ
當然HTC Vive也不是沒有缺點，畢竟只能在一定的範圍內移動，需要開發出新的遊玩方式來克服這個問題，或是需要配合其他的周邊產品，不知道大家有沒有發現什麼VR遊戲有著不錯的遊玩方式呢？
https://imgur.com/Y5XPxY9
luyaoting2016-3-4 13:30
宅您老酥 發表於 2016-3-4 11:10
專業好文推！
感覺就是一開始選擇的技術基礎不同 衍生出現在的差異
已經有開者在開發配合Oculus Touch的遊戲、軟體，
不過YouTube上很少同時秀出使用者看到的畫面+現實畫面的影片。
可以看看這個Oculus Medium的介紹影片（Oculus Medium是Oculus開發的創作工具）
https://youtu.be/IreEK-abHio
再看看這個Tilt Brush by Google的影片
【HTC Vive x 漫畫家劉明昆】 神來一筆的幻想
https://youtu.be/Ng_kNGPgFIo
從這兩段影片可以很明顯看出兩者設計思路的差異，
Oculus Medium是將兩個攝影機架設在使用者前方，讓使用者在一個較小的範圍內仔細雕琢物品。
而Tilt Brush則是將Lighthouse架設在對角，讓使用者在空間中自由揮灑，使用者能夠身處在自己的作品之中，進行創作。
對我來說，Tilt Brush的吸引力遠大於Oculus Medium，
引用迪士尼首席動畫師Glen Keane的話：「所有舊有的規則都不一樣了。透過能夠在虛擬空間創作的工具，我戴上頭罩，就宛若走入畫紙之中，直接在畫紙的世界中創作。東西南北，所有的方向都為我敞開，投入在創作空間中的感受不再像是作畫，而更像是在快活地跳著自己的舞，一邊不斷的為自己的創作驚嘆，『我怎麼踏進了這樣一個神奇的世界？』」
來源：畫出靈魂的輪廓 – HTC Vive 與迪士尼傳奇畫師
http://blog.htcvive.com/tw/2016/02/htc-vive-vr-%e8%bf%aa%e5%a3%ab%e5%b0%bc%e9%a6%96%e5%b8%ad%e5%8b%95%e7%95%ab%e5%b8%ab/ 本文章最後由( luyaoting )於 2016-3-4 13:31 編輯
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ivanTai01072016-3-14 17:22
reddit上看到的簡單來說就是Oculus 得追蹤系統存在不穩的定因素
Hand movement is way faster than head movement. The linear speed of the Vive lasers at the extent of their tracking range is 15ft*2*pi/(1s/60)=3856mph. You can't move your hand fast enough to change that by a meaningful percentage. You can basically hook the Vive Controller up to a string and whip it around as fast as you can and not lose tracking.
The Rift tracking system was optimized initially around only tracking a headset. Even at fast head movement speeds it loses an optical lock and falls back purely to IMUs. For fast hand speeds they are having lots of trouble. Two cameras forward-facing lets them re-id the LEDs quickly and gives them more SvN to work with in the edge pixel data. That's why they are stuck with that for fast hand movements. By lowering the emit-time of the LEDs they get a shorter exposure with less smear, but lose on signal vs noise. They then make up for it by having two cameras in front instead of one. With opposing cameras you can slowly walk around the room and play a point-and-click style adventure game with Oculus in opposing sensor mode, as long as you dont need to grab things off the ground due to FOV reasons, but you can't do things like swing swords unless you are in a small area hit by both cameras.
Vertical FOV is also low enough to have to tilt the camera to switch from seated to standing.
Photodiodes in Lighthouse don't have the reacquisition problem, each photodiode knows which photodiode it is, whereas the Rift Constellation system has to encode each LED's identifier in pulses over multiple frames. By having Touch visible through two offset front camera views, they can reacquire faster.
Source:
https://www.youtube.com/watch?v=asduqdRizqs&t=10m48s
Touch was delayed to put lots of computer vision engineers on the range problem caused by the above factors ("panic piled" on Touch "increasing the scale [range]")
Source:
https://www.youtube.com/watch?v=dRPn_LK2Hkc&t=4m30s
(edit: two forward facing sensors was billed as a method of improving hand-on-hand near interaction occlusion resistance, but with opposing sensors with real range like Lighthouse, you can simply stand in one of the corners without a sensor and look towards the middle of the room: bam, you now have two forward facing sensors and all the same occlusion resistance.)
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