抗逆转录病毒产品的现状
市面上的ARVR产品相当多，价格从几十元的Cardboard到几万元的Hololens，用户体验差异很大。让先说一下VR产品。一般来说，它们可以分为以下几类：
1.纸板产品
这类产品是最简单的VR产品，来自Google s纸箱VR盒子。简单来说，就是用两个凸透镜将手机分屏显示的内容投射到眼镜上。借助手机内置的IMU，用户的运动姿态以调整VR显示内容的移动方向。2015年，这类产品的大量白色品牌开始在国内出货，但VR的整体效果取决于手机的配置和光学镜头的质量。只能说是入门级的VR体验产品。
国内一些文章内容和游戏公司的第一代VR产品基本都是这种形式。最具代表性的是暴风盒子，配备了BT控制手柄，用于菜单选择。这类产品的出现确实对整个VR行业起到了很大的推动作用，但其弊端也非常明显。因此，2016年暴风科技、大朋友、小鸟手表等一体机纷纷上市。
2016年迎来了一个Cardboard形式的VR设备特别大的机会，那就是Google提出的Daydream VR。为了提高VR Cardboard的用户体验，希望在整个VR生态系统中占据主导地位，谷歌在2016年发布了Pixel和Pixel XL两款手机，以及佩戴Cardboard的Daydream Viewer，还配置了内置IMU的遥控手柄。根据谷歌对VR设备用户体验的要求，用户必须满足一部手机具备一定硬件配置或以上的要求，配合Daydream Viewer运行相关的VR应用，用户才不会头晕。2016年以来，随着华为P9、联想MotoZ等产品的推出，越来越多的手机宣称支持Daydream。预计2017年，这类产品将彻底打破纸板用户体验不佳的僵局。
2.一体式头部控制
顾名思义，一体机就是不用插手机或者连接PC就可以使用的VR设备。目前比较有代表性的有大朋友和小鸟等。大部分产品都是2016年推出的。这些产品的特点基本上都是采用了1080p或者2K分辨率的显示屏(有的还采用了2Kx2的双屏)搭配专门为VR产品设计的Finell非球面光学镜片，整体画质和失真都提升了不少。不过目前这些产品都有一个共同的特点，就是只有简单的头显控制。他们只能通过坐着或站在原地摇头来控制VR，而且可以不要进行面对面的交流。为了弥补这个缺陷，有一些具有空间位置检测功能的外置配件(内置IMU的手柄，体感背包，空间定位光球等。)来提升整体VR用户体验。
3.具有空间监控和定位功能的一体机
通常有两种方法来监控和定位空间，由内向外和由外向内。Inside-out是通过一体机内置的传感器来感知设备外部的空间信息并进行相关定位。而Outside-in则通过外部传感器感知VR设备的位置，从而为VR应用提供定位信息。对于一体机来说，目前无一例外的选择了由内而外的方案，避免了需要提前布置外部传感器。用户可以随时随地拿起VR设备。预计2017年即将上市的一些大型产品，如大朋二代、暴风一体机等，都将具备空间定位能力，从而大大提升VR尤其是VR游戏的用户体验。
4.电脑虚拟现实
这类产品最具代表性的是HTC Vive、索尼PSVR和HTC Oculus。2016年这三剑客上市后，特别的HTC Vive几乎成为了VR体验馆的标配，其他很多行业定制也是基于Vive。索尼PSVR在不到半年的时间里售出了约100万台，大大提升了整个VR行业的用户体验整体水平。这三款产品的特点是都采用了外置空间定位技术。比如Vive使用外置红外激光发射器，头显和手柄感应发射器的位置来判断自己的位置和运动轨迹。PSVR和Oculus都是通过外部传感器感应头显和手柄发出的可见光或红外光来判断头显和手柄的位置；让头显和手柄随时准确的知道自己在空间中的相对位置和移动轨迹，让VR的应用更加真实。
接下来，让让我们来谈谈AR产品。目前AR产品整体差距较大。有些AR眼镜产品只投射虚拟信息、图像等。直接，这其实和用户生活的实际环境没有太大关系。这类产品只能用投射的虚拟信息跟随头部运动实现6DOF运动跟踪，但不能不能将虚拟对象与用户生活的实际环境相结合。比如著名的ODG，最新产品只支持6DOF运动跟踪，没有空间定位功能。
上海致仕智能眼镜的功能和ODG s，但他们的定位是第一视角的文章，只需要在眼镜里显示相关信息和文章，不需要空间定位。但据了解，他们也在开发内置TOF深度摄像头的眼镜，可以实现6DOF空间定位的功能。
目前市面上的AR产品中，空间监测定位能力最好，虚拟物体与环境匹配度最好的有两款产品，一款是基于Google Tango的联想phab 2 Pro 美国的空间定位技术，另一个是微软全息透镜。虽然这两款产品在形式上差别很大，但本质上都是6DOF SLAM的完整组合，实现了空间定位和运动跟踪。基本上，他们的AR效果可以实现虚拟物体与真实环境的融合。无论用户如何移动，从哪个角度看，他们都感觉就像眼前的真实物体一样。但是从最终的实际效果来看，Hololens的精度和稳定性 6DOF满贯还是比探戈高，这与整个硬件设计平台、传感器类型和数量的选择、核心算法密切相关。
另外，国内也有很多公司在开发相关的AR产品，其中比较有特色的就是微眼 SMAKKEST，不仅长得像Hololens，功能也和Hololens差不多。它的6DOF SLAM效果据说是Hololens认可的。
2空间定位技术的分类
实际上，空间监测和定位技术大致可以分为两类，一类是内外空间监测和定位，另一类是内外空间监测和定位。
1.内外空间监控定位技术
Inside-out空间监测定位技术，本质上类似于人的眼镜感知环境的过程，从设备内部感知外部空间，所以称为Inside-out定位法。内外空间监测和定位技术也分为两类。一个是基于SLAM技术的空间监测定位，这也是目前火热的机器人行业所要求的一个基本功能。SLAM是同步定位与测绘的英文缩写，意思是设备本身在未知环境中从未知位置开始移动。在移动过程中，根据位置估计和地图进行自定位，并在自定位的基础上建立增量地图，实现设备的自检测和定位导航。目前大部分AR产品采用Inside-out空间定位技术。
基于SLAM的空间监测定位技术的代表产品有联想Phab2 Pro Tango手机和Hololens，这两款产品都采用了深度监测鱼眼和IMU的融合进行运动监测。区别在于深度监测技术不同(Tango用TOF，Hololens用结构光)以及鱼眼运动和特征点监测的数量不同。Hololens的空间定位效果比Tango更精准稳定，在弱光和透明玻璃下Hololens的效果也比现在的Tango更好，但是Tango技术并不是一成不变的，下一代Tango技术还支持多个鱼眼摄像头。
联想Phab2 Pro Tango手机使用TOF深度摄像头、155度FOV鱼眼运动监控摄像头和RGB摄像头。鱼眼运动监控相机配合IMU数据融合匹配特征点，为设备提供完整的运动轨迹监控，配合TOF深度相机的云图信息。它可以实时绘制设备本身在空间中的位置和运动轨迹。同时，通过探戈自带的区域学习功能，一旦鱼眼镜头监测到存储的特征点并进行匹配，就可以快速定位空间。这对于AR设备来说非常重要，可以保证用户随时随地快速使用。这里不解释探戈的工作原理。详细了解可以参考林世功的另一篇文章。
微软 Hololens设计独特，非常有钱任性。基于英特尔美国的CPU和GPU技术已经发展起来。该装置采用CPU GPU HPU的配置。和Tango一样，不需要外接PC就可以实现完整的空间监测和定位。在传感器侧，两个结构光相机和四个结构光光栅发射器用于深度监测。此外，Hololens左右各有两个鱼眼镜头，可以在空间环境中监控更多的特征点。因此，Hololens的空间定位精度和稳定性远高于Tango。
另一种是基于标志物(marker)的空间监测定位技术。简单来说，就是在实际空间中放置一些类似二维码、特殊颜色图形的图案或光点作为标记点，设备通过监测这些标记点的位置来判断自身的位置和运动趋势。HTC Vive就是这种类型的代表。下图是HTC Vive的工作原理空间定位。
Vive通过两个固定的激光发射器发射激光。每个基站有一个红外LED阵列，分布着两个轴相互垂直的旋转红外激光发射器，一个是X轴扫描，一个是Y轴扫描。这两个激光器具有180度的固定相位差。当其中一个激光器发射X轴扫描时，另一个激光器发射Y轴扫描。
HTC Vive头显的外壳密密麻麻布满了32个光线传感器，分别朝向不同的方向。这些传感器都是用来接收固定激光发射器发射的红外激光。连接Vive的电脑会控制所有设备同步运行。头显上的光传感器监测X轴和Y轴方向的激光到达各个传感器的时间以及两个不同激光发射器之间的相位关系，从而可以计算出各个光传感器的相位差，精确定位头显的位置和运动轨迹。
Vive手柄上有24个光传感器。手柄的工作原理和头显一样，这里不再赘述。
此外，不得不提的是，国内的Ximmerse还推出了VR设备由外向内的空间定位封装设计方案。通过这个空间定位包，可以为没有空间定位功能的VR设备提供类似于HTC Vive的空间监测定位能力。定位包包括一个双摄像头模块和两个带光球的控制手柄。使用时，将双摄像头模块外置在头显上，通过双摄像头捕捉控制手柄的光球来判断手柄在空间中的位置。同时手柄通过BT将自身的6DOF信息传输给模块，模块融合6DOF和光球位置信息，实现全方位定位，从而提高头手的交互。该方案的优点是在任何环境光条件下，定位精度不受外界环境光干扰，定位精度非常高。但是，这个方案可以监控定位用户所在的整体空间环境，只能监控光球手柄的空间位置信息。但它的好处是，原本没有空间定位的VR设备，至少可以拥有类似HTC Vive的空间定位能力。
2.从外到内的空间监测和定位技术
由外向内空间监测定位技术是目前比较成熟的针对VR设备的空间定位技术。索尼PSVR和Oculus都采用了类似的方案，但Oculus在外部摄像头上添加了红外主动标记点，以获得更高的精度和更快的响应时间。PS VR直接采用了PS 3的MOVE系统，原理和Kinect差不多。它使用外部双目深度相机进行运动识别，并跟踪头部显示器和手柄。头显上有灯，手柄顶部有不同颜色的球。外置双摄像头可以随时在头显和手柄上查看球的运动轨迹。同时PS站接收通过BT发回的头显和手柄的IMU信息，通过计算可以得到头显和手柄在空间的完整运动轨迹和定位。
从原理和实际效果来看，空间监测定位的精度没有HTC Vive高。虽然索尼的游戏效果和PSVR耳机本身的佩戴舒适度都比Vive s，空间定位精度低影响VR游戏整体体验。所以我们也看到了索尼最新的一个索尼的空间定位专利官网。这个专利应该是给下一代PVSR的。从专利的描述来看，应该是类似HTC的固定式激光发射器。这个方案与目前PSVR的做法正好相反。而不是使用外置摄像头拍摄(外-内定位)，通过外部信号定位VR头盔在空间的方向。因此可以提供类似HTC Vive的使用精度(可能更高)，同时360度无死角捕捉用户的各种姿势和运动轨迹。
Oculus 空间监测和定位技术类似于索尼PSVR，但不同的是，PSVR使用外部双摄像头来监测可见光，而Oculus使用主动红外光。在头显和手柄上放置红外发光二极管，外置红外摄像头可以拍摄和捕捉头显和手柄上红外点的信息，从而获得头显和手柄的运动轨迹和空间位置信息。
无论是索尼PSRV还是Oculus s Outside-in方案，有一个问题，就是外接摄像头是固定的，但是当用户背对摄像头时，摄像头无法检测到头显和手柄上的光点，可能会有遗漏显示器的可能，从而影响用户体验，这在HTC Vive上是不存在的。
另一种基于Marker的外-内空间监测定位技术也是Ximmerse公司光球双摄像头方案。这与他们之前提到的由内向外的方案正好相反。在这里，双摄像头显示器被放置在室内的固定位置，然后光球被放置在VR头显和手柄上。在头显和手柄运动的过程中，双摄像头监视器记录头显和手柄在空间中的三维位置及其运动数据，然后通过BT或WiFi传输到VR头显进行相关计算和处理，并反馈到屏幕上，使其可以在虚拟env中自由行走
总之，对于不同类型的ARVR产品，需要具备精准的空间监测和定位能力，才能实现全方位的头手交互，给用户带来更真实的虚拟体验。
标签：空间vr定位