傳感器

2015-07-23 16:38:21
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傳感器是一種檢測裝置,能感受到被測量的信息,并能將感受到的信息,按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。

  

       中文名稱:傳感器

  英文名稱:transducer/sensor

  定義

  傳感器是一種檢測裝置,能感受到被測量的信息,并能將感受到的信息,按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。

  VR頭顯相關傳感器

  以Oculus為代表的虛擬現實頭盔中包含的傳感器有:高質量陀螺儀、加速度傳感器和地磁傳感器,以及后來的位置跟蹤器(DK2專有)。

  陀螺儀、加速計、磁力計三者關系

  陀螺儀就是內部有一個陀螺,它的軸由于陀螺效應始終與初始方向平行,這樣就可以通過與初始方向的偏差計算出實際方向。頭盔里陀螺儀實際上是一個結構非常精密的芯片,內部包含超微小的陀螺。

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  加速計是用來檢測頭盔受到的加速度的大小和方向的,而頭盔靜置的時候是只受到重力加速度(這個高中學過)的。所以很多人把加速計功能又叫做重力感應功能。

  磁力計用于測試磁場強度和方向。

  陀螺儀測量參考標準是內部中間在與地面垂直的方向上進行轉動的陀螺。通過設備與陀螺的夾角得到結果。

  加速計是以內部測量組件在各個方向上的受力情況來得到結果。

  磁力計的原理就是中學物理中涉及到的那個最簡單的指南針了。

  它們分別有自己的強項:

  陀螺儀的強項在于測量設備自身的旋轉運動。對設備自身運動更擅長。但不能確定設備的方位。

  加速計的強項在于測量設備的受力情況。對設備相對外部參考物(比如,地面)的運動更擅長。但用來測量設備相對于地面的擺放姿勢,則精確度不高。

  磁力計的強項在于定位設備的方位。可以測量出當前設備與東南西北四個方向上的夾角。

  應用舉例:

  陀螺儀對設備旋轉角度的檢測是瞬時的而且是非常精確的,能滿足一些需要高分辨率和快速反應的應用比如FPS游戲的瞄準。加速度計可用于有固定的重力參考坐標系、存在線性或傾斜運動但旋轉運動被限制在一定范圍內的應用。同時處理直線運動和旋轉運動時,就需要把加速度和陀螺儀計結合起來使用。如果還想設備在運動時不至于迷失方向,就再加上磁力計。

  位置跟蹤器

  位置跟蹤器像是一臺傳統攝像頭,需要兩根線連接。

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  位置跟蹤(Positional Tracking)當之無愧是DK2最顯著的新特性。可惜鮮有demo支持。它本質上是通過Rift上多個紅外發射頭,發射的紅外信號到接收器。(順便說一句,索尼的Project Morpheus也是通過類似的方式進行定位,但它是用四個藍色可見光LED進行標記。)接收器可以夾在顯示器上方,或者固定在三腳架上。雖然官方文檔里寫位置跟蹤傳感器的刷新率是60Hz,但跑下來感覺延遲很小,稍稍比頭部跟蹤傳感器慢了一點而已,正常使用下不會引起眩暈。

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  注意到遍布DK2機身的紅點,是用于定位的紅外標記點,肉眼不可見,手機拍攝可見。

  位置跟蹤器可以在0.5-2米范圍內,距離接收器一個錐形體內,跟蹤人的位置運動(可以在官方Demo Scene里打開Camera Bounds選項實際感受這個椎體)。如果和接收器保持1米以上的距離,基本上一套廣播體操的動作都能捕捉到位。把小范圍的頭部線性運動加入VR應用內,將會很大程度上提升沉浸感和降低眩暈幾率。官方帶的demo就是個很好的測試范例。在官方demo里,從椅子上站起、湊近觀察桌上文具、窺視桌子底部、拿椅子當掩體等動作輕而易舉地同步到場景里。

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