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六自由度-洗出算法

六自由度-洗出算法插圖1

? 洗出算法是六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的核心算法,用于將虛擬環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)信息(如加速度、角速度等)轉(zhuǎn)換為平臺(tái)實(shí)際的位姿控制指令,從而在有限的物理行程內(nèi)逼真模擬無(wú)限的運(yùn)動(dòng)。該算法通過(guò)分解、濾波、縮放等操作,優(yōu)先還原人敏感的線性加速度和角加速度,舍棄平臺(tái)難以復(fù)現(xiàn)的高頻位移,以提升運(yùn)動(dòng)感知的真實(shí)感。

洗出算法廣泛應(yīng)用于飛行模擬器、汽車駕駛模擬器、虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練設(shè)備等場(chǎng)景。在飛行訓(xùn)練中,可模擬飛機(jī)起飛、降落、空中機(jī)動(dòng)等動(dòng)作;汽車模擬器里,能逼真還原顛簸、轉(zhuǎn)向、加速等駕駛感受;在 VR 游戲設(shè)備中,幫助玩家獲得沉浸式運(yùn)動(dòng)體驗(yàn),增強(qiáng)交互的真實(shí)感和刺激感 。

 

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在涉及六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的應(yīng)用中,有洗出算法和沒(méi)有洗出算法在體驗(yàn)上存在顯著區(qū)別:

  • 運(yùn)動(dòng)逼真度
    • 有洗出算法:能依據(jù)虛擬環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)信息,精準(zhǔn)地將關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)特征轉(zhuǎn)換為平臺(tái)的實(shí)際動(dòng)作。比如在飛行模擬中,能逼真模擬飛機(jī)起飛時(shí)的加速、巡航時(shí)的平穩(wěn)以及遭遇氣流時(shí)的顛簸,讓體驗(yàn)者感受到與真實(shí)飛行極為相似的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
    • 沒(méi)有洗出算法:平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)可能只是簡(jiǎn)單的、不考慮具體情境的動(dòng)作組合,無(wú)法準(zhǔn)確呈現(xiàn)虛擬場(chǎng)景中的各種復(fù)雜運(yùn)動(dòng),如在模擬飛行中可能只是機(jī)械地升降或平移,無(wú)法模擬出飛機(jī)飛行的真實(shí)姿態(tài)變化,體驗(yàn)者難以獲得身臨其境的感覺(jué)。
  • 沉浸感
    • 有洗出算法:通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)信息的合理處理和轉(zhuǎn)換,能為體驗(yàn)者營(yíng)造出高度沉浸的虛擬環(huán)境。例如在賽車模擬中,算法可以根據(jù)賽道情況和賽車的行駛狀態(tài),實(shí)時(shí)調(diào)整平臺(tái)的傾斜、震動(dòng)等,讓體驗(yàn)者仿佛置身于真實(shí)的賽車駕駛艙中,全身心地投入到虛擬場(chǎng)景中。
    • 沒(méi)有洗出算法:由于運(yùn)動(dòng)的不真實(shí)和不精確,體驗(yàn)者容易從虛擬體驗(yàn)中脫離出來(lái),沉浸感大打折扣。比如在模擬戰(zhàn)斗場(chǎng)景時(shí),平臺(tái)不能根據(jù)角色的移動(dòng)和戰(zhàn)斗動(dòng)作做出相應(yīng)的準(zhǔn)確反應(yīng),體驗(yàn)者會(huì)明顯感覺(jué)到自己只是在一個(gè)會(huì)動(dòng)的平臺(tái)上,而不是真正置身于戰(zhàn)斗場(chǎng)景中。
  • 感官體驗(yàn)
    • 有洗出算法:能夠根據(jù)不同的虛擬場(chǎng)景和運(yùn)動(dòng)狀態(tài),給體驗(yàn)者帶來(lái)豐富多樣的感官刺激。在模擬過(guò)山車時(shí),算法可以讓平臺(tái)在高速轉(zhuǎn)彎時(shí)產(chǎn)生側(cè)傾,爬坡時(shí)產(chǎn)生后仰,下坡時(shí)產(chǎn)生俯沖感,同時(shí)配合視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)效果,全方位刺激體驗(yàn)者的感官,使其感受到強(qiáng)烈的刺激和樂(lè)趣。
    • 沒(méi)有洗出算法:體驗(yàn)者感受到的運(yùn)動(dòng)較為單一和生硬,無(wú)法獲得與虛擬場(chǎng)景相匹配的感官體驗(yàn)。例如在模擬地震場(chǎng)景時(shí),平臺(tái)如果只是簡(jiǎn)單地晃動(dòng),而沒(méi)有根據(jù)地震的不同階段和強(qiáng)度進(jìn)行更細(xì)致的動(dòng)作調(diào)整,體驗(yàn)者就很難感受到地震時(shí)那種復(fù)雜而強(qiáng)烈的地面運(yùn)動(dòng)和搖晃感。

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