传感器

2015-07-23 16:38:21
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传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

  

       中文名称:传感器

  英文名称:transducer/sensor


  定义


  传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。


  VR头显相关传感器


  以Oculus为代表的虚拟现实头盔中包含的传感器有:高质量陀螺仪、加速度传感器和地磁传感器,以及后来的位置跟踪器(DK2专有)。


  陀螺仪、加速计、磁力计三者关系


  陀螺仪就是内部有一个陀螺,它的轴由于陀螺效应始终与初始方向平行,这样就可以通过与初始方向的偏差计算出实际方向。头盔里陀螺仪实际上是一个结构非常精密的芯片,内部包含超微小的陀螺。

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  加速计是用来检测头盔受到的加速度的大小和方向的,而头盔静置的时候是只受到重力加速度(这个高中学过)的。所以很多人把加速计功能又叫做重力感应功能。


  磁力计用于测试磁场强度和方向。


  陀螺仪测量参考标准是内部中间在与地面垂直的方向上进行转动的陀螺。通过设备与陀螺的夹角得到结果。


  加速计是以内部测量组件在各个方向上的受力情况来得到结果。


  磁力计的原理就是中学物理中涉及到的那个最简单的指南针了。


  它们分别有自己的强项:


  陀螺仪的强项在于测量设备自身的旋转运动。对设备自身运动更擅长。但不能确定设备的方位。

  加速计的强项在于测量设备的受力情况。对设备相对外部参考物(比如,地面)的运动更擅长。但用来测量设备相对于地面的摆放姿势,则精确度不高。

  磁力计的强项在于定位设备的方位。可以测量出当前设备与东南西北四个方向上的夹角。


  应用举例:


  陀螺仪对设备旋转角度的检测是瞬时的而且是非常精确的,能满足一些需要高分辨率和快速反应的应用比如FPS游戏的瞄准。加速度计可用于有固定的重力参考坐标系、存在线性或倾斜运动但旋转运动被限制在一定范围内的应用。同时处理直线运动和旋转运动时,就需要把加速度和陀螺仪计结合起来使用。如果还想设备在运动时不至于迷失方向,就再加上磁力计。


  位置跟踪器


  位置跟踪器像是一台传统摄像头,需要两根线连接。


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  位置跟踪(Positional Tracking)当之无愧是DK2最显著的新特性。可惜鲜有demo支持。它本质上是通过Rift上多个红外发射头,发射的红外信号到接收器。(顺便说一句,索尼的Project Morpheus也是通过类似的方式进行定位,但它是用四个蓝色可见光LED进行标记。)接收器可以夹在显示器上方,或者固定在三脚架上。虽然官方文档里写位置跟踪传感器的刷新率是60Hz,但跑下来感觉延迟很小,稍稍比头部跟踪传感器慢了一点而已,正常使用下不会引起眩晕。


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  注意到遍布DK2机身的红点,是用于定位的红外标记点,肉眼不可见,手机拍摄可见。


  位置跟踪器可以在0.5-2米范围内,距离接收器一个锥形体内,跟踪人的位置运动(可以在官方Demo Scene里打开Camera Bounds选项实际感受这个椎体)。如果和接收器保持1米以上的距离,基本上一套广播体操的动作都能捕捉到位。把小范围的头部线性运动加入VR应用内,将会很大程度上提升沉浸感和降低眩晕几率。官方带的demo就是个很好的测试范例。在官方demo里,从椅子上站起、凑近观察桌上文具、窥视桌子底部、拿椅子当掩体等动作轻而易举地同步到场景里。




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