XR科普—5年过去了，VR现在是Inside-out的天下了吗？

（VRPinea 3月19日讯）Hello小伙伴们大家好，又到了开心的周五时刻了！不知道又是哪波热潮，P君这段时间总能在后台看到有小白朋友们发自内心的提问：VR头显Outside-in和Inside-out技术到底有什么区别？看来小伙伴们是没有认真看P君的文章啊，既然提问的小伙伴们变多了，那P君就来好好的捋一捋VR头显的定位追踪技术。

大体来说，VR头显的定位技术可分为两类，一为Outside-in外向内追踪定位，另一种为Inside-out内向外追踪定位，那么这两者又有什么区别呢？我们常见的头显又使用了什么定位技术？

别急，快跟P君一起来详细了解一下吧！（都是知识点啊朋友们！认真看啊！！）

Outside-in外向内追踪定位，也就是大家常说的Lighthouse定位系统。Lighthouse定位系统需要事先放置定位点设备，也就是定位器，一般两个以上，摆放在房间对称的两个位。这两个定位器会发射出激光、红外线、可见光等，来覆盖两个定位器之间的空间，并建立三维位置信息，通过三角定位的方法确定佩戴者的位置和移动方向。

优点方面，这种定位方法算得上是目前主流定位中最精准的定位方式之一，并且稳定性很好。无论是玩大型动作游戏，还是FPS游戏，效果都是非常不错的，可以通过增加定位器的数量，来扩大可移动定位的范围。

但缺点也是显而易见的了，首先就是不方便。因为要做到Outside-in定位，就得提前架设好Lighthouse定位基站，然而架设基站得需要一定的空间，这对于房间面积稍稍小点的小伙伴们来说不太友好。其次，采用Outside-in技术的头显，价格方面相对于Inside-out技术的头显来说，还是相对昂贵，所以对于想体验较佳定位效果并且不差钱的小伙伴们来说，Outside-in定位技术的头显是比较不错的选择。

但细分Outside-in外向内追踪定位技术，又可分为以下几种类型：

·HTC Vive系列

HTC Vive系列是由HTC和Valve共同开发的PC VR头显，最早版本发布于2016年4月5日，Vive系列头显采用了Valve的外部多/双基站定位技术，原理与上文基本一致，这里便不再赘述。

HTC Vive头显的外壳，共有32个传感器，此外Vive手柄还搭载了24个传感器，这些传感器用来接收Lighthouse基站发出的红外光。当激光发射器分别以垂直和水平两个模式扫描整个房间时，头显和手柄上的传感器就能接收到这些信号并完成定位。

因为Vive对于佩戴者运动的定位只是还原成了最简单的数值，所以HTC Vive系列的定位效率非常高。

·Valve Index

V社自家的头显——Valve Index也采用了和Vive Pro相同的Steam VR 2.0追踪方。当然Valve Index也向后兼容SteamVR 1.0基站，Vive用户只需要购买Index头显和手柄就能进行使用。

唯一值得注意的是，Lighthouse定位系统的设备可以互通，比如Index头显可以使用Vive初代的基站，所以Vive初代用户就可以只升级Index头显，只是Index套装里2.0基站和VIVE初代的1.0手柄不能互相兼容。

·NOLO CV1 pro套件

国内厂商NOLO为了实现6dof定位，采用了头显+定位基站的配套模式。所以在玩游戏之前，需要先把NOLO CV1 pro配件连接至头显，把定位基站摆放在与肩同高的位置，定位基站是自带电池的，可以不用连接电源摆在任何地方。但因为要发射超声波，所以基站在开启后会震动个不停。

因为NOLO CV1 pro配件不是双基站定位，所以左右角度超过90°左右，定位器和手柄就会定位失误瞬移。虽然基站有天花板模式，可以安装在天花板上开启360°追踪功能，但由于是超声波定位，所以效果不是很好，这也是比较遗憾的一点。

·Oculus Rift

Oculus Rift设备上会隐藏着一些红外灯（即为标记点），这些红外灯可以向外发射红外光，并用红外摄像机实时拍摄。获得红外图像后，将摄像机采集到的图像传输到计算单元中，通过视觉算法过滤掉无用的信息，从而获得红外灯的所在方向。

再利用PnP算法，即利用4个不共面的红外灯在设备上的位置信息、4个点获得的图像信息，即可最终将设备纳入摄像头坐标系，拟合出设备的三维模型，并以此来实时监控玩家的头部、手部运动。

HTC Vive的空间定位范围约对角线5米，而Oculus Rift（双定位追踪器）的空间定位范围只有1.5m*1.5m，虽然可以再追加一个定位追踪器，但最大范围也只达到2.5m*2.5m，和Vive的差距非常大。所以Oculus Rift的定位技术，在Oculus之后的产品中，就没有继续使用了。

·PlayStation VR

索尼家的PlayStation VR采用了自家的PS eyes技术，PS eyes是一个全色谱摄像头，通过跟踪头显上的光、发光的形状，来判断佩戴者的运动及位置。

所以PlayStation VR有一个小缺点，就是玩家在使用的时候不能把手放到头戴显示器的前方，不能遮住PS VR感应的光点。但是当有多人玩家进行对战时，PlayStation VR头显的光点可以更换成不同颜色，帮助PS eyes摄像头区分不同设备的运动。

PlayStation VR识别光点

而Inside-out内向外追踪定位，相对于Outside-in外向内追踪定位来说，最大的特点就是无需架设额外的定位装置，仅依靠VR头显内的摄像头来进行定位就足够了。所以Inside-out的原理就是依靠光学追踪，在VR头显上安装摄像头，让设备自己检测外部环境的变化，再经过SLAM算法计算出摄像头的空间位置。

Inside-out近年来也是深受国内外各大厂商喜爱的定位方式，但是实际效果却是参差不齐。这是因为目前这种技术的难点主要在于图像识别，将摄像头收集的数据经过视觉算法转换成空间数据。前置摄像头越多，精度越精准，当然随着摄像头数量的增多，算法也会更加复杂。

·Quest Quest 2

Oculus Quest 2算得上是目前市面上最好的Inside-out内向外追踪定位头显了，Oculus Quest 2正面配备了4颗环境摄像头，当设备的位置发生变化的时候，通过计算位移就可以反向得出设备在空间中的运动坐标。

而Oculus Quest 2经过Oculus Quest第一代的优化以后，定位方面更加精准，即便是在复杂光线的环境下，跟踪也基本上不会出现丢失的情况。除此之外，Oculus Quest 2还支持手部追踪。方便是方便，但目前来说，精度方面稍稍差一点，用来看电影上网比较方面，如果要体验游戏内容，还是手柄比较友好。

·HTC Vive Cosmos

Vive Cosmos配备了6个定位摄像头，分别位于正前方两颗、前方上下斜面、左右两侧，可追踪范围为水平方向310°，垂直方向210°。手柄采用视觉识别定位，结合AI算法，通过摄像头追踪手柄上的特殊纹理，从而计算手柄的角度和位置。得益于追踪范围的扩大，因此手柄可活动范围更大。

视觉识别定位的优势在于成本低，不需要增加其他的定位配件，并且容易实现，但要做好难度也非常高，需要大量的数据不断训练，提高手柄精度。当计算量过大时会对设备造成一定负担，因此大多会与陀螺仪、惯性传感器等传感器结合进行辅助计算。

所以HTC Vive Cosmos的精度远远不如Quest quest 2等主流Inside-out技术头显，当环境出现强光或者光线明暗不均、光线较暗、场景复杂等问题时，HTC Vive Cosmos定位精度就会大打折扣。

随着VR领域的不断发展，突飞猛进的定位技术也在每一代VR设备中得以体现。目前VR市场中更看好Inside-out内向外追踪定位方案，这是因为便携性一直都是与VR设备密不可分的因素之一。人们可以在不同场合随时随地拿出VR进行娱乐，这也是目前VR发展的主流方向，况且大家已经可以看到Oculus Quest 2不错的定位能力了。

而Outside-in外向内追踪定位则向专业级方向继续深挖，无论是HTC Vive pro，还是Valve Inedx，都在大型游戏以及专业领域有着更好的表现。

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