文/VR陀螺 Pancake

去年玩出夢想的發(fā)布會上，現(xiàn)場聽到的業(yè)內(nèi)對 YVR 1 這款新品最多的評價，幾乎都聚焦在它的定位穩(wěn)定性上。拋開外形設(shè)計與國內(nèi)某款設(shè)備比較相似之外，從產(chǎn)品完成度上來看，的確讓人驚喜。

6DoF 空間定位和手柄追蹤算法，作為國內(nèi) VR 硬件企業(yè)最薄弱的環(huán)節(jié)之一，“橫空出世”的YVR 頗有一鳴驚人之意。

今天，VR 陀螺將揭秘這款硬件背后技術(shù)團(tuán)隊(duì)的秘密。

 上百人團(tuán)隊(duì)研發(fā)兩年，YVR究竟是誰？

說起玩出夢想可能很多人不知道，但提到網(wǎng)魚網(wǎng)咖應(yīng)該大部分人都有所耳聞。

玩出夢想是網(wǎng)魚網(wǎng)咖的母公司，旗下還有線上電競生態(tài)聚合平臺“比心”，以及2021年正式推出的 VR 硬件品牌 YVR。其中比心 APP 是游戲圈內(nèi)知名電競社區(qū)，注冊用戶超過 6000 萬。網(wǎng)魚網(wǎng)咖則是國內(nèi)品牌線下連鎖，全國擁有 1000 多家門店以及 1000 多萬會員用戶。

圖源：網(wǎng)絡(luò)

而 YVR 這個新團(tuán)隊(duì)，雖然成立于 2020 年 5 月，但發(fā)展迅猛，目前團(tuán)隊(duì)規(guī)模已達(dá)幾百人，并且據(jù)了解，YVR 團(tuán)隊(duì)成員均來自國內(nèi)外知名科技公司以及一線 VR 企業(yè)。YVR 現(xiàn)由玩出夢想集團(tuán)創(chuàng)始人黃鋒擔(dān)任 CEO，其個人從 2015 年就開始活躍于 VR 產(chǎn)業(yè)并先后主導(dǎo)開設(shè)了 VR 線下業(yè)務(wù)、VR 交互設(shè)備等。

去年年底，玩出夢想推出了其第一款 6DoF VR一體機(jī) YVR 1 ，誠然還只是開發(fā)者版，但現(xiàn)場業(yè)內(nèi)的參會人員對該產(chǎn)品卻贊許有加。

圖源：VR陀螺

從外觀設(shè)計來看，黑白色調(diào)搭配非常簡潔；環(huán)形固定頭戴以及旋鈕調(diào)節(jié)，方便頭顯佩戴；電池后置有效減輕頭顯對面部的壓迫，但整體 595g 的重量依舊在同類產(chǎn)品中偏重。

圖源：VR陀螺

與市面上的眾多的 VR 一體機(jī)相同，YVR 1 搭載了高通驍龍 XR2 作為核心處理器，不過在數(shù)據(jù)傳輸上，它采用了目前普遍應(yīng)用于中高端智能手機(jī)上的 LPDDR 5 RAM+ UFS 3.1 ROM 的旗艦級配置，為算法驅(qū)動以及數(shù)據(jù)寫入帶來了更高的效率。

定位采用了四顆灰度廣角攝像頭，分布于頭顯四個對角，以覆蓋更大的捕捉區(qū)域。

手柄也采用視覺定位，形態(tài)設(shè)計與 Quest 2 類似，不過更為輕巧，特別是側(cè)鍵的設(shè)計與 Quest 2 手柄有明顯差異。

圖源：VR陀螺

開箱視頻：

產(chǎn)品主要參數(shù)：

YVR 1 售價為 3999 元，據(jù)了解，該產(chǎn)品主要用于團(tuán)隊(duì)驗(yàn)證技術(shù)以及搭建開發(fā)者生態(tài)，真正面向消費(fèi)者的兩款產(chǎn)品將于今年正式發(fā)布。

 定位評測：YVR 1體驗(yàn)媲美Quest 

接下來，對于大家最關(guān)心的定位環(huán)節(jié)，我們通過幾個不同的使用環(huán)境/游戲場景進(jìn)行了實(shí)測。

（一）室內(nèi)環(huán)境

在室內(nèi)光線充足的環(huán)境下測試，YVR 1 從地面定位設(shè)置到游戲交互體驗(yàn)都十分穩(wěn)定。對于地面設(shè)置而言，YVR 1 甚至可以在手柄不觸碰地面的情況下，利用空間算法檢測距離，識別地面相對位置。當(dāng)然，若要虛擬空間地面與物理世界地面更加貼合，則還是需要手柄的主動紅外發(fā)光配合，進(jìn)行更為精準(zhǔn)的三維空間建立。

游戲安全邊界在 See-through 下劃區(qū)之后，無論用戶是否走出圈外，游戲安全邊界都無任何抖動或位移現(xiàn)象。

圖源：VR陀螺

在 YVR 1 主菜單界面下，通過手柄大幅度揮動，可以清楚地看到物理世界的手柄動作與虛擬世界的手柄動作近乎一致，而且響應(yīng)速度非?？?，無肉眼可見延遲。另外，YVR 1 的雙手柄還能在虛擬世界中完美契合在一起，這一簡單的動作需要極為精準(zhǔn)的定位支持以及反干擾設(shè)置。

圖源：VR陀螺

值得一提的是，YVR 1 還能實(shí)現(xiàn)和 Quest 2 同樣的“觸摸按鍵識別”，它可以通過的巧妙的視覺算法，檢測用戶的手指是否停留在相關(guān)按鍵之上，這也是 YVR 1 區(qū)別于國內(nèi)其他 VR 一體機(jī)的一大亮點(diǎn)設(shè)計?；诖擞|摸按鍵設(shè)計，或許 VR 頭顯未來還能打通更多應(yīng)用場景，實(shí)現(xiàn)更多交互體驗(yàn)。

圖源：VR陀螺

精確的定位以及交互算法帶來的是優(yōu)質(zhì)游戲體驗(yàn)，在體驗(yàn) YVR 1 中音樂打擊類休閑游戲《節(jié)奏英雄》中，伴隨著歡快的音樂節(jié)奏，精準(zhǔn)、低延、實(shí)時的切割音符方塊，而且即使手柄位于了身后，在高速拉回時，也能及時回歸視覺主界面。

結(jié)論一：在室內(nèi)光線充足，且靠近玻璃窗戶，背部甚至有反光玻璃背景，白色瓷磚地板的常見家用場景下，YVR 1 幾乎不受干擾，可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的定位以及交互。

（二）室外環(huán)境

與帶來完美沉浸式體驗(yàn)的室內(nèi)場景不同，室外由于較為苛刻且不穩(wěn)定的環(huán)境因素，讓 YVR 1這名初入戰(zhàn)場的勇者也受挫不少。此次VR陀螺選擇了室外空曠的田徑場環(huán)境進(jìn)行測試（陰天）。

首先在地面以及游戲邊界設(shè)定方面，雖然可以憑借視覺算法與紅外主動檢測定位，但是相對于室內(nèi)，定位的穩(wěn)定性明顯受到影響，原本固定的游戲邊界會隨著人物的走動而變化，并且伴有輕微的抖動。

圖源：VR陀螺

雖然“前戲”不如人意，但好在最終游戲體驗(yàn)時，物理世界的交互與虛擬空間相對一致，并無太大影響。

圖源：VR陀螺

結(jié)論二：YVR 1在室外環(huán)境依舊相對穩(wěn)定，但室內(nèi)還是最好的選擇。

（三）其他環(huán)境

除了常見的室內(nèi)外環(huán)境，此外，陀螺君還分別在室內(nèi)暗光環(huán)境、頭顯低電量狀態(tài)、坐姿使用等場景下對 YVR 1 進(jìn)行了測試，整體定位交互體驗(yàn)感與室內(nèi)環(huán)境類似，表現(xiàn)尚佳，在此不做過多贅述。

 精準(zhǔn)VSLAM定位背后的技術(shù)解析 

YVR 1采用的是基于紅外光的主動式光學(xué)定位追蹤方案，該方案無需像電磁定位或者超聲波定位那樣需要專門的傳感器模組，具有低成本，低功耗的優(yōu)勢，同時不直接受常見的空氣擾動，復(fù)雜電磁環(huán)境的干擾，可以提供極高的定位精度。

激光定位的追蹤方案雖然同樣可以實(shí)現(xiàn)更高的精度，以及更廣的識別區(qū)域，分布式處理等優(yōu)勢，算法構(gòu)建上相對簡單，但是成本相對較高，還容易受到光線等影響，這系列因素阻止了它向消費(fèi)級市場進(jìn)一步擴(kuò)張的腳步。

所以，目前基于 Inside-out 的 6DoF VR 一體機(jī)都在基于紅外光做定位追蹤解決方案。不過，各家由于采取的傳感零件、曝光策略、技術(shù)路徑以及 SLAM 算法的不同，所以各有差異。

為了一探 YVR 1 背后高精準(zhǔn)的 VSLAM 技術(shù)，VR 陀螺與 YVR技術(shù)團(tuán)隊(duì)進(jìn)入了深入溝通交流。

（一）YVR的核心定位技術(shù)——硬同步

據(jù)悉，YVR 1 在定位上可以實(shí)現(xiàn)較高精度的原因是來自多方面的統(tǒng)一設(shè)計，主要包含了以下幾點(diǎn)：

1. 硬件上，頭顯上攝像頭圖像做到了硬同步，紅外燈和攝像頭組同步曝光；頭顯上的 IMU 安裝位置，反電磁干擾等配置等；
2. 標(biāo)定方面，自研的標(biāo)定框架精度高；
3. 算法方面特征提取，狀態(tài)估計等方面，功耗低；
4. SLAM 算法解決 corner case，長尾跟蹤，DSP 的優(yōu)化，降低 CPU 占用；

其中“硬同步”為 YVR 區(qū)別于其他國內(nèi) VR 產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)與 Quest 2 同樣定位精度的核心技術(shù)，主要目的是為了達(dá)到頭顯與手柄的在定位與交互上的高度同步。

具體來看，YVR 在頭顯以及雙手柄上各自安裝了一個MCU，由它在整個曝光策略線中起到“開關(guān)”作用，統(tǒng)一控制四個攝像頭模組，讓同步誤差趨近于 0。如圖顯示：

圖源：YVR

在硬同步的支持下，基于紅外燈和攝像頭模組的曝光特點(diǎn)，YVR 還打造了一套定制化的 RTOS 優(yōu)先級配置。

YVR技術(shù)團(tuán)隊(duì)解釋：“紅外燈和攝像頭組曝光的同步有兩個特點(diǎn)，一是兩者分屬不同設(shè)備，接著不同的時鐘源，隨著時間推移，時鐘的誤差會不斷積累擴(kuò)大。為實(shí)現(xiàn)紅外燈和攝像頭組曝光的高精度同步，YVR 1 設(shè)計了一套高精度的時鐘同步協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了亞微秒級的時間同步精度。”

（二）硬同步 VS 軟同步

如此一整套以“硬同步”為核心的統(tǒng)一曝光策略路線實(shí)現(xiàn)下來，既費(fèi)時又費(fèi)力，對于一款 VR 頭顯來說，它真的值得嗎，采用高通支持的軟同步難道不是性價比更高的選擇嗎？

YVR技術(shù)團(tuán)隊(duì)告訴 VR 陀螺，軟同步是以主攝像頭為基準(zhǔn)，通過調(diào)整其他攝像頭幀率，來達(dá)到同步曝光的目的，因此存在以下幾個問題：

1. 調(diào)整粒度較粗，幀率調(diào)整是以攝像頭曝光行為單位，一般數(shù)微秒至數(shù)十微秒。
2. 調(diào)整頻率低，VR 攝像頭幀率一般只有 30~60Hz，而一個新的幀率設(shè)置從下發(fā)到生效，再到數(shù)據(jù)幀返回，延時甚至可達(dá)上百毫秒，所以軟同步精度很難迅速達(dá)到一個粒度單位。
3. 圖像幀時間戳易受中斷優(yōu)先級，cache 未命中等問題的影響而引入抖動。

由于攝像頭同步精度低，這會直接影響到整個交互定位系統(tǒng)，降低用戶體驗(yàn)。

YVR 技術(shù)團(tuán)隊(duì)表示：“攝像頭同步精度低一方面會導(dǎo)致手柄快速運(yùn)動中四個攝像頭獲取到不到位置的光斑而引入誤差，另一方面為保證四個攝像頭獲得相同亮度的光斑，需要紅外燈長時間的開啟，會極大地增加手柄功耗。”

“硬同步方案不存在這些問題，通過統(tǒng)一的曝光控制線可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時、零誤差的攝像頭同步，而把曝光控制線放到外置 MCU 控制，是為了進(jìn)一步優(yōu)化攝像頭和紅外燈之間的控制同步精度。”YVR 同時強(qiáng)調(diào)硬同步的優(yōu)勢以及YVR 的技術(shù)路徑。

YVR 技術(shù)團(tuán)隊(duì)最后補(bǔ)充道：“在 YVR 1 中 MCU 采用 RTOS 優(yōu)先級配置，可以通過深度優(yōu)化中斷優(yōu)先級，借助 MCU 硬件特性等措施，極大消除外部因素帶來的時間戳抖動，所以紅外燈可以做到嚴(yán)格跟隨攝像頭曝光而開閉，紅外燈模組功耗可以達(dá)到軟同步方案的數(shù)十分之一。”

這是 YVR 為何致力于研發(fā)“硬同步”的主要因素——兼顧定位交互性能與功耗設(shè)計。

圖源：VR陀螺

 結(jié)語 

據(jù)陀螺研究院統(tǒng)計， 2021 年全球 VR 市場出貨量為 1110 萬臺，同比增長幅度達(dá)到了 66%，基于目前相對成熟的 VR 軟硬件產(chǎn)業(yè)鏈，以及新加入諸多角色的推動，預(yù)計2022 年 VR 頭顯出貨量將增長 80%，達(dá) 2000 萬臺。

YVR 雖然是一支初創(chuàng) VR 團(tuán)隊(duì)，但憑借背后公司玩出夢想在人力、財力和資源上的大力投入，未來很有可能躋身 VR 硬件第一梯隊(duì)。至少目前可以看到的情況是，YVR 1 在產(chǎn)品和定位交互技術(shù)上已經(jīng)交出了一份頗為滿意的成績。

2022 年 VR 消費(fèi)市場，值得期待。