VR全身追蹤指南:Tracker技術優缺點剖析與市售追蹤器比較

當我們談論虛擬實境(VR)時,有一台好的VR眼鏡/頭顯固然重要,然而,只有動動手怎麼夠?有了動作追蹤器(Tracker)的輔助,將這些追蹤器固定在身體關節處甚或是物體上,就能即時捕捉現實世界中的動作,並準確映射到虛擬環境中,讓你從頭到腳都能動起來,沉浸體驗自然更上一層樓!無論是在VRChat虛擬社交、VR遊戲、醫療復健、專業訓練等領域中,VR追蹤技術都發揮著不可或缺的作用。


基地台追蹤技術:追求高精確的選擇 

  • 優點:精準度高、穩定性高 
  • 缺點:設置麻煩、機動性較低 

想要在虛擬空間裡達到精準的位置追蹤,基地台系統(如SteamVR與VIVE Base Station所採用的Lighthouse技術)就扮演了重要角色。這些基地台,就像是室內版的衛星導航系統,透過發射光線或無線信號來定位空間裡的追蹤器和VR頭顯,這讓你的一舉一動、每個細微動作,都能被精確的映射和追蹤。 

這種技術的好處是精準度極高,適合Pro級玩家或者是需要極高準確性的應用,比如精細的動作捕捉或者專業訓練模擬。缺點的話,就是基地台的架設有些麻煩,並且有不少眉角需要注意。除了要有一定的空間來設置這些基地台外,也要注意空間的佈局以及是否有光線反射的問題等等。而且,如果你想要在另一個房間玩VR,你又得再次進行這些較為繁瑣的前置作業了。 


IMU技術:便攜與靈活的結合 

  • 優點:便攜輕巧、無需架設基地台、價格較低 
  • 缺點:精準度較低,容易受環境磁場影響 

如果你說,「我只是想要能在虛擬世界裡『活』起來」,並不想要這麼多麻煩的前置作業,那麼,輕巧又便攜IMU追蹤器或許是一個好選擇。像是前陣子很紅的Sony的Mocopi追蹤器,就是採用IMU技術,且面向一般使用者的產品。 

IMU(Inertial measurement unit,慣性測量單元)是個內建於追蹤器的裝置,通常以三軸的陀螺儀和三個方向的加速度計來測量和計算物體的運動。這些感測器提供有關物體速度、方向和加速度的數據,從而推測物體的位置變化。IMU技術的好處在於,使用者可以自由自在的移動——不需要任何基地台就能追蹤你的動作。但這個系統並不完美,IMU追蹤只能提供相對於起始位置的運動數據,它並不知道物體在空間中的絕對位置。因此,在沒有外部參照點的情況下,如果沒有強大的算法進行校準,IMU追蹤會容易隨著時間積累誤差,造成飄移、延遲等問題。


自定位追蹤器的出現:一個新時代的追蹤技術 

  • 優點:便攜輕巧、無需架設基地台、精準度高 
  • 缺點:遮蔽抗性較低、光源需足夠 

因應上述兩種技術各有的限制,以電腦視覺(CV)為主、IMU為輔的自定位追縱(Self-tracking)應運而生,這首見於HTC VIVE於2023年推出的VIVE自定位追蹤器(VIVE Ultimate Tracker)。這項技術除了有IMU技術提供的相對定位數據外,還透過追蹤器上自有的兩顆廣角鏡頭來感測空間(就如同VR頭顯上的鏡頭),再以AI技術即時運算出精確的絕對位置。

重點是,最多同時支援五個VIVE自定位追蹤器,只需要一個USB大小般的無線接收器即可串接。自定位追蹤器不僅沒有IMU常見的誤差問題,而且也不需要在家中架設任何基地台,為使用者提供了一個更加方便和準確的追蹤方法,讓VR全身追蹤變得既直觀又可靠。


常見VR追蹤器介紹 

了解完VR追蹤器的技術基礎後,我們也來簡單介紹一下市面上常見的幾種VR追蹤器: 

VIVE Tracker 3.0 

VIVE Tracker 3.0是HTC為提升VR體驗,於2021年推出的新一代追蹤產品。這款追蹤器運用了SteamVR追蹤技術,不僅能精確追蹤使用者和物件的位置,還支援全身追蹤和物件追蹤功能。它具備內建電池和無線模組,可連續使用長達7小時,並且能透過配件與其他物件如槍枝、球拍、鍵盤等連接,同時,也被廣泛應用於虛擬製片等領域。 

經過三年以上對前一代產品Tracker 2.0的使用者回饋和持續改進,HTC推出了體積更小、重量更輕(75克)、電池續航力更強的VIVE Tracker 3.0,並兼顧精確度和舒適性。 

自從推出以來,VIVE Tracker 3.0以其精準的追蹤效果、7.5小時的電池續航力,以及便利的使用方式,贏得了使用者的一致好評。這款追蹤器因其卓越的性能和廣泛的適用性,不僅成為了VR愛好者的理想選擇,也在動作捕捉領域大放異彩。傳統的動作捕捉系統通常昂貴且設置複雜,需要專業的攝影棚和大量的設備。然而,VIVE Tracker 3.0打破了這一模式,提供了一個更加經濟實惠且便攜的解決方案。


Tundra Tracker

Tundra Tracker是由Tundra Labs開發,並於2021年啟動群眾募資專案,最終募得了超過原先設定的雙倍資金。Tundra Labs的目標是要打造出一款能與HTC VIVE Tracker相媲美,卻又更加輕巧且便宜的高效能追蹤器。Tundra Tracker的重量不超過50克(依底座不同而異),更擁有高達7小時的續航力。與VIVE Tracker類似,Tundra Tracker也需要架設基地台。 

然而,由於全球性的零件短缺問題,Tundra Labs不得不對其產品價格進行調整。例如,在Kickstarter活動期間售價為300美元的三個追蹤器套組,在官網上已經漲價為378美元,況且套組缺貨中,目前只能購買單個追蹤器。儘管面臨挑戰,Tundra Tracker的推出仍為VR市場帶來了一款輕巧且另類的選擇。 


Sony Mocopi 

Sony Mocopi是一款專門針對VTubers和內容創作者推出的無線VR追蹤裝置。使用者只需在手機上安裝專用的應用程式,再將六個重量僅為8克的追蹤器佩戴在頭部、手腕、腳踝和臀部等身體各部位,即可進行全身追蹤。這些追蹤器透過應用程式搜集動作數據,方便使用者錄製影片或導入客製化虛擬角色。 

使用者普遍認為,Mocopi在基本動作捕捉上的表現還算可接受,雖然它的精準度未能與更高規的追蹤設備相比,但考慮到它相對低的價格,Mocopi特別適合用於初階和入門的創作者與VTuber。


SlimeVR

SlimeVR,一款由開源社群所開發的全身VR追蹤裝置,並於2021年成功透過群眾募資平台推出。這套裝置使用IMU技術進行追蹤,無需依賴基地台或其他外部設備。SlimeVR基本套裝包括五個追蹤器,分布在大腿、腳踝和胸部,能夠捕捉下半身的動作。 

大多數使用者的評價表示,SlimeVR的追蹤精準度不比VIVE Tracker,在使用過程中,尤其是在做大幅度動作時可能需要頻繁校準。儘管如此,由於SlimeVR的便利性、高相容性,以及價格優勢,許多使用者認為SlimeVR是CP值高的全身追蹤選擇。 


HaritoraX Wireless

Shiftall於2023年推出的HaritoraX Wireless是一款使用IMU技術的VR追蹤器,體積非常輕巧(17克),電池續航更長達20小時。與前代HaritoraX 1.1相比,這款裝置的最大進步之處在於追蹤器間完全無線,為進行舞蹈等活動的使用者提供了更大的自由度。

HaritoraX Wireless基本套組支援6點追蹤(胸部、臀部、膝部、踝部),再加上選配的追蹤器可以擴展至11個追蹤點。此外,相容於多種VR應用,如VRChat和NeosVR,使它成為VR愛好者理想的全身追蹤選擇。


VIVE自定位追蹤器(VIVE Ultimate Tracker)

VIVE自定位追蹤器,顧名思義即無需外部基地台或設備就能實現「自主追蹤」功能。它能將使用者的動作生動真實地帶入虛擬及混合實境世界,進而提供更自由且逼真的互動體驗。除了能夠搭配HTC VIVE一體機裝置如VIVE XR Elite和VIVE Focus 3使用外,官方也承諾未來還將支援基於OpenXR及SteamVR的PC VR裝置。 

VIVE自定位追蹤器採用6DoF inside-out技術,利用兩顆廣角攝影鏡頭精確追蹤物件在3D空間中的位置。除了綁在身上進行全身動作追蹤外,VIVE自定位追蹤器也非常適用於追蹤各種物件。VIVE自定位追蹤器使用標準的1/4″-20 UNC螺旋固定座,有助於快速安裝和拆卸,可以輕鬆固定在各種物體上;HTC還公開發布了VIVE自定位追蹤器的3D CAD檔案,使用者可以自行設計和製作符合特定需求的支架或固定座。 

VIVE自定位追蹤器不僅在技術上實現了重大突破,還為XR生態系統帶來了新的可能性,特別是對於追求更真實和沉浸式體驗的使用者來說,這是一款值得關注的創新產品。 


常見VR追蹤器比較

那麼,市面上的VR追蹤器有哪些差異呢?又該如何挑選呢?讓我們來看一下這個比較表格: 

產品名稱 追蹤技術 重量(克) 電池續航(小時) 連接方式 架設基地台 精確度 最大空間範圍 可支援的VR裝置 定價 
VIVE Tracker 3.0 Lighthouse 75 7.5 透過無線訊號接收器 是 高 10公尺 多種 美金129.99元 
Tundra Tracker Lighthouse 46-50 7-9 透過無限訊號接收器,可依型號分別接收多個追蹤器 是 高 10公尺 多種 美金131.25元 
Sony Mocopi IMU 8  10 透過藍牙連接手機 否 低 藍牙覆蓋範圍 多種 美金449.99元(6個一組) 
SlimeVR IMU 50  15 透過2.4 Ghz Wi-Fi連接 否 中 Wifi覆蓋範圍 多種 美金195元(5個一組) 
HaritoraX Wireless IMU 17 20 藍牙或無線訊號接收器 否 中 藍牙覆蓋範圍 多種 美金349元(6個一組) 
VIVE Ultimate Tracker Inside-Out Tracking 94 透過無限訊號接收器,支援2.4GHz與5GHz無線網路連接 否 高 10公尺 VIVE 系列 
(未來計畫支援其他一體機和PCVR 頭戴設備) 
美金599元(3個一組) 

結論

在這個VR全身追蹤指南中,我們深入探討了VR追蹤技術的多樣性,和它在增強虛擬實境體驗中的關鍵作用。總之,選擇合適的追蹤技術和設備,取決於個人的需求、預算,以及期望達到的體驗層次。無論是產業應用、內容創作者、或是想享受VR遊戲和社交互動的使用者,了解這些追蹤技術的特點和比較不同的追蹤器,對選擇最適合自己的設備至關重要。隨著技術的不斷進步,我們期待更多創新的追蹤方式,讓VR體驗變得更加生動有趣。

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