【導(dǎo)讀】元宇宙*1是一個虛擬的在線空間,可以讓用戶通過虛擬化身(Avatars)暢享各種體驗(yàn)。虛擬世界不僅有游戲和有社交網(wǎng)絡(luò),還有娛樂和購物等服務(wù)。3D計算機(jī)圖形之所以能創(chuàng)造虛擬空間體驗(yàn),離不開顯示器、控制器等VR設(shè)備的迅猛發(fā)展。
本期推文將為您深度解析支撐著VR設(shè)備小型化和高性能發(fā)展的TDK傳感器技術(shù)。
元宇宙是一個由計算機(jī)生成的跨網(wǎng)三維空間。用戶可以用虛擬化身享受游戲、音樂等其他娛樂項目,與世界各地的用戶交流,盡情地購物,并在不斷膨脹的空間里暢享各種服務(wù)。
人們普遍認(rèn)為,元宇宙擁有的潛力之大,已經(jīng)堪比最初的互聯(lián)網(wǎng)革命。預(yù)計元宇宙將蔓延到各行各業(yè),包括社交網(wǎng)絡(luò)、娛樂、零售、教育等。據(jù)估計,到2030年,全球元宇宙市場將增長到6,788億美元(78.8705萬億日元)。
全球元宇宙市場的趨勢和預(yù)測(按收入計算)
資料來源:由日本總務(wù)省發(fā)布的《2022年信息通信現(xiàn)狀報告概覽》
現(xiàn)如今,具備3D圖形功能的高性能PC和智能手機(jī)迅猛發(fā)展,用于元宇宙交易的加密貨幣和NFT(非同質(zhì)化代幣)*2的數(shù)量大幅激增,以及頭戴式顯示器(HMD)和控制器等VR設(shè)備日益精進(jìn),這一切都加速了元宇宙的爆炸式擴(kuò)張。用戶只要帶上頭戴式顯示器,就能沉浸在由高分辨率3D圖形渲染的虛擬空間中。
頭戴式顯示器通常配有可為每只眼睛獨(dú)立成像的多個顯示器,圖像之間有視差,因此用戶可以通過三維感知計算機(jī)生成的空間。除此之外,設(shè)備會根據(jù)頭部的角度、方向和運(yùn)動軌跡來調(diào)整圖像,讓用戶完全沉浸于虛擬空間。由此可見,能夠檢測出頭部最細(xì)微運(yùn)動的傳感器組件性能就是提供超現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)的關(guān)鍵。
VR眼鏡的工作原理
顯示器會根據(jù)頭部的運(yùn)動和傾斜角度來調(diào)整圖像的顯示。用戶通過手持控制器做出的任何動作也都會反映到圖形當(dāng)中,讓用戶獲得身臨其境般的虛擬體驗(yàn)。
VR設(shè)備依靠大量傳感器來檢測用戶動作,并將信息傳遞給VR處理器。在所有傳感器中,運(yùn)動傳感器尤為重要,其通過加速度傳感器和陀螺儀檢測用戶頭部和手部在3DoF(自由度)范圍內(nèi)的運(yùn)動和旋轉(zhuǎn)情況。
三軸陀螺儀可測量旋轉(zhuǎn)角速率,并進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)角度,而三軸加速度傳感器則可測量x、y和z軸上的線性運(yùn)動加速度和重力的組合,然后結(jié)合角速度數(shù)據(jù),估算地球坐標(biāo)系中的3D方位。
6軸IMU(慣性測量設(shè)備)在單個芯片中集成了一個3軸加速度傳感器和一個3軸陀螺儀,它可通過頭戴式顯示器測量頭部方向和姿勢,還可以通過手持控制器測量手部運(yùn)動。VR設(shè)備的性能和用戶體驗(yàn)與其內(nèi)部運(yùn)動傳感器的準(zhǔn)確性和響應(yīng)能力密切相關(guān)。
TDK的ICM-456xy是一款擁有超高性能的6軸MEMS傳感器系列,它由一個3軸陀螺儀和一個3軸加速度傳感器組成。其封裝(Package)尺寸只有2.5x3x0.81mm,小到可以放在指尖上,可以安裝在各種設(shè)備中,包括VR及其他可穿戴設(shè)備。
開發(fā)該產(chǎn)品的TDK集團(tuán)公司InvenSense的產(chǎn)品營銷總監(jiān)Song Li給出了對VR設(shè)備中所用傳感器的要求?!坝布拗剖峭貙捲钪娼邮芏鹊囊淮筇魬?zhàn)。要享受元宇宙,AR/VR頭戴式顯示器和控制器必不可少,但目前的設(shè)備都太過笨重,而且電池續(xù)航時間也不夠長。因此我們需要體積更小、性能更高、工作時間更長的傳感器?!?nbsp;
作為TDK SmartMotion?系列MEMS運(yùn)動傳感器的最新產(chǎn)品,ICM-456xy是全球首個采用BalancedGyro?技術(shù)的IMU。該技術(shù)使陀螺儀實(shí)現(xiàn)了出色的減震性和溫度穩(wěn)定性,可保障高精度的穩(wěn)定運(yùn)行。這款運(yùn)動傳感器具有革命性意義,實(shí)現(xiàn)了業(yè)界最低的功耗,并支持機(jī)器學(xué)習(xí)/傳感器芯片融合。
Song Li還補(bǔ)充道:“作為MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))運(yùn)動傳感器領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者,InvenSense在MEMS和ASIC設(shè)計方面擁有豐富經(jīng)驗(yàn),我們也因此能夠利用最新的節(jié)能技術(shù)制造高精度、低噪聲的傳感器。我們相信ICM-456xy可以為下一代VR設(shè)備的開發(fā)做出重大貢獻(xiàn)。”
VR設(shè)備在連接現(xiàn)實(shí)與虛擬空間方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用,其中安裝的微型運(yùn)動傳感器能夠進(jìn)一步提高設(shè)備性能并實(shí)現(xiàn)小型化。TDK技術(shù)正在使元宇宙體驗(yàn)更貼近我們的生活,也更真實(shí)。
1. 元宇宙:元和宇宙的組合詞,指在計算機(jī)及其服務(wù)中構(gòu)建的三維虛擬空間。
2. NFT:全稱Non-Fungible Token(非同質(zhì)化代幣)。在區(qū)塊鏈中發(fā)行和交易的一種帶防偽令牌(所有權(quán)憑證)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù),類似于加密貨幣。
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