从街头游戏厅到虚拟现实赛车场——六自由度平台把虚拟体验推向极致

对4D、5D动感剧场之类的娱乐体验项目,我个人一直挺排斥,在座位下面塞个马达晃来晃去就能身临其境了?看上去简直傻爆。前不久写过一篇吐槽VR体验馆的文章,元旦假期路过各大商场看着每家VR体验馆前排起的长队,感觉挺打脸的。于是默默安慰自己说吸引老百姓的是VR本身而不是那个晃来晃去的蛋……

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没错就是这种蛋!

不得不承认,随着VR越来越快地进入大众视野,提供同步体感体验的设备也越来越多地受到关注,深圳湾T&F社群中也多次谈论起模拟器的话题。法国一家公司的一款名叫Immersit的设备,可以垫在普通沙发下面,提供与VR内容相同步的体(yao)感(huang)体验,在CES上也有很多人关注。

虽然都是「晃」,但体感反馈的拟真程度,不同的设备可能差了十万八千里。有的设备能够模拟出「汽车轮胎压过积水」的触感,而有的则跟民区楼下一个钢镚儿晃10分钟的儿童摇摇机没啥区别。

厦门的X-Motion(欣富地智能科技)就是这样一家专注于“摇晃”的体感模拟设备公司,旗下的电影体感沙发项目已经获得国内知名互联网娱乐平台的投资。

这次深圳湾邀请了X-Motion的CEO陈岗,与大家聊一聊他的“摇晃”经验,不过主题可不是4D电影院里会喷水的座椅,也不是VR体验馆里的蛋,而是另一种看上去更专业的设备——赛车体感模拟器。

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真正的动态模拟,可不只是晃来晃去

说起赛车体感模拟器,其实是出现很多年的“老设备”了,但大多数人最多只在游戏厅里见过类似的东西,实际体验或了解过的可能并不多。

要介绍赛车体感模拟器,就要从它怎么动起来开始说。

一个物体的三维空间中,最多具有6个“自由度”,即沿XYZ轴的平动和沿XYZ轴的旋转,模拟器通过6个自由度上的位置、速度、加速度的叠加变化,就可以近似模拟出人在载具中的身体感受。

一台完整的赛车模拟器,一般由主体结构、计算机模拟系统、操作外设、显示系统、动感系统等组成。

主体结构一般由钢或铝合金等结构材料制成,起到支撑座舱连接动感系统的作用。

计算机模拟系统可采用PC安装相应的赛车模拟或游戏软件,常见的模拟软件有赛车计划、GSC、LFS、WRC等,娱乐类的游戏有尘埃、GRID等。啥?你说极品飞车?这种画面特效炫酷,物理仿真却假得不行的游戏显然是登不上专业的赛车模拟平台的。

操作外设是指方向盘、踏板、档杆、手刹等构成的控制面板,提供此类设备的品牌有罗技、thrustmaster、fanatec等等。

显示系统常见液晶显示器多屏拼接、弧幕投影等,当然还有VR眼镜。

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最后要着重聊一聊所谓的“动感系统”,也就是实际让整个设备动起来,动得好、动得真实的部分。这个系统一般包含动感控制软件、电机驱动器、电动缸/减速传动机构。

动感控制软件从计算机模拟系统实时获取车辆姿态和加速度等数据后,将之解析为适合该模拟器结构的运动数据,然后发送到电机驱动器,电机驱动器驱动电机做出相应的动作,从而传递真实的体感反馈。影响模拟器拟真程度的,在软件方面是解析算法,而硬件方面则是推动整个设备的电机。

常见的电机一般有感应电机、步进电机、高低压伺服电机等,其中伺服电机性能最为优异,加减速灵敏,转速最高甚至可达6000rpm,可短时间内承受300%过载,在工业机器人和数控机床上都有广泛应用。

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使用了D-Box电缸的VESARO模拟器

如前文提到,模拟器如果要实现6个自由度的运动模拟,一般需要至少6条电动缸(但由于伺服电动缸价格高昂,所以出现了4自由度、3自由度、2自由度的赛车模拟器),每一个自由度的变化,都需要6条电动缸同时做出变化才能完成。控制软件通过反解算法将整体的运动数据分解为每个电机的独立动作,这是一个十分复杂的过程,其中最为复杂的是如何把加速度这一影响赛车体验的重要参数在平台上更好的体现出来,这也是目前国内做模拟器的团队努力的方向。

谁在做这个?

赛车模拟器从低端到高端,价格从人民币几千元到上百万不等,其中有外国品牌也有国产品牌。

荷兰的克鲁登(Cruden)是赛车模拟器中的顶级品牌,每台价格约100万人民币。据说许多F1赛车手就是使用该模拟器熟悉赛道,记录操作数据,通过数据分来提高提高成绩的。

美国ForceDynamic是仅次于克鲁登的品牌,ForceDynamic的模拟器的电缸非常长,能模拟出比较大的倾角和起伏,可以较好地还原推背感。不过ForceDynamic的动感细腻程度一般,另外由于采用同步带传动,响应性和刚度会打折扣。

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ForceDynamic模拟器

另外不得不提加拿大的D-BOX,这家公司是加拿大军工企业旗下的子公司,主打电影动感沙发、影院动感座椅以及动态模拟器,产品最接近消费级别。其动态模拟器产品虽然电缸行程很短,但有很高的震动频率和响应速度,可以轻松模拟出软硬不同的路面、过水、压过路肩等细腻的动感感受,反应几乎没有延迟,在游戏级别的模拟体验上已经非常震撼。

 国内都玩得「特低端」?

谈了那么多国外模拟器,该聊聊国内了。经济学家马光远曾说,“不管什么行业多么高大上,一到国内,都能被玩得特低端”。就像国内前两年火得不行的5D动感电影,再到到后来的6D、7D、8D、9D,其实换汤不换药,影片粗制滥造,平台拼凑而成,价格越来越低,观众越来少,一哄而上,昙花一现,没有积淀下来有深度的技术或有价值的品牌。

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X-Motion家的赛车模拟器「幻速」

而动态模拟器,其实也有“被玩得低端”的倾向,不过国内认真做东西的厂家还是有的。前面提到国外品牌,国内均有相应的对标厂家。例如,Cruden的国内竞争者有上海恒润和武汉穆特,外形“模仿”到位,但性能与Cruden还相差较远,6自由度的产品仅实现了3自由度的性能;ForceDynamic的国内竞争者有SET和深圳精敏,其中SET在品牌、产品、技术方面都十分专注的厂家,但动感方面依然有待提高;D-BOX的国内竞争者有X-Motion,旗下有幻速2轴和4轴两款,性能和价格相对均衡。

  依时利的E-1六自由度平台模拟器

从街头游戏厅到虚拟现实赛车场——六自由度平台把虚拟体验推向极致插图6

说回一开始的VR话题

前面陈岗谈到VR时,只是作为模拟器的显示系统一笔带过,这是因为VR在模拟器的生态中确实只是扮演着这样的角色。

而如文章开头的提到的,VR圈子里的人也越来越多的开始关注模拟器在VR生态中的价值,除了能提供更好的虚拟体验之外,与视觉内容同步的体感反馈也能很好地解决VR眩晕问题。

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自从VR出现以来,对虚拟环境下的交互方式的探索就从未停止。无论是Oculus的Touch手柄,还是KAT行动平台,再或是Noitom的动作捕捉技术……都旨在将VR体验的疆域不断向外拓展,试图将人放进一个与现实世界一样“自由”的虚拟世界。而像X-Motion这样做虚拟赛车体验的,则是专注于一个具体的虚拟场景,把这个场景下的体验打造到无限接近于真实,任何有助于改进这一体验的技术和设备都受到他们的关注,比如VR。

VR技术成熟的意义是划时代的,于是我们十分重视VR本身,无论是科技巨头还是初创公司,都着眼于为这一“新生”技术打造周边内容生态和交互方式。而按照以往的经验,新技术出现,首先将其应用、嵌入到成熟的使用环境中,改善已有的生活、娱乐体验或生产效率,也是同等重要的。如今VR在房地产、工程、医疗等领域已经有一些应用尝试,希望在不久的将来我们能看到VR技术深入到更多适合它、需要它的地方——

而不只是在商场里看到那些晃动的蛋。

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