沉浸式虛擬現實（VR）需要滿足視覺質量、聲音質量和直觀交互方面的極端苛刻要求

沉浸式虛擬現實（VR）需要滿足視覺質量、聲音質量和直觀交互方面的極端苛刻要求。先前的博文簡要介紹了虛擬現實是如何工作的，解釋了為什么要將 “運動的光子”延遲（MTP）降到最低。這篇博文，我們想深入分析運動追蹤，這不僅是MTP路徑的起點，而且對產生高品質視覺和聲音效果也是至關重要的。

對頭部進行精確的低延遲運動追蹤是與虛擬世界直觀交互的關鍵——你需要它的存在。例如，當你轉動頭部探索虛擬世界時，精確的頭部追蹤將提供產生適當視覺（和聲音）效果的姿勢。同樣，如果你的頭一動不動，那么視覺需要保持完全靜止狀態，否則你可能會感覺在船上。我們一般通過活動的自由程度來描繪運動：三個自由度（3-DOF）或六個自由度（6-DOF）。

頭部運動有六個自由度

3-DOF探測圍繞X、Y和Z軸的轉體運動——方向。對于頭部運動來說，這意味著在保持身體其他部位不動的情況下能夠扭頭、點頭和擺頭。虛擬現實中的3-DOF使你能夠從固定點環顧虛擬世界——跟三腳架上的相機一樣。對于很多360度球形全景視頻來說，3-DOF將提供非常逼真的內容，比如從特定座位觀看體育比賽或從特定了望臺眺望大自然。

頭部運動有六個自由度

6-DOF探測轉體運動和平移運動——方向和位置。這意味著你的身體現在可以在虛擬世界從固定點沿X、Y和Z軸方向移動。虛擬現實中的6-DOF對游戲等體驗幫助很大，你可以在虛擬世界自由移動和環顧四周。有了6-DOF，即使是簡單的事情，比如看桌子上的東西或扭頭，都能夠讓人興奮不已。而且6-DOF能帶來更逼真的效果，因為它不僅可以捕捉到我們的真實運動，還能消除視覺和前庭系統之間的感官沖突。

通過VIO 實現6-DOF運動追蹤

提供精確6-DOF運動追蹤的一個解決方案是視覺慣性測程（VIO）。那么，什么是VIO，VIO又是如何工作的呢？VIO利用攝像機和運動傳感器，估計移動設備在未知環境中的相對位置和方向。

例如，單個攝像機可以估計相對位置，但不能提供絕對尺度——物體之間的實際距離，或者以米、英尺計算的物體大小。慣性傳感器能夠提供絕對尺度，并以更高速率提取測量樣本，從而提高設備快速運動的穩定性。然而，與攝像機相比，慣性傳感器，尤其是低成本微機電（MEMS）系列，在估計位置時容易出現大偏差。因此VIO集雙方優點于一身，能夠準確估計設備方位。

經過優化的設備內置6-DOF解決方案

Qualcomm Technologies花費大量時間和精力研究使設備內置VIO克服電力和散熱局限以自如運行的方法。運動追蹤不僅對虛擬現實至關重要，對其他許多應用也是如此，如無人機、機器人、擴增實境和室內導航。對虛擬現實來說，運動追蹤必不可少，因為它讓虛擬現實耳機（和你）的移動完全不受限制——你可以盡享Room-scale房型虛擬現實，而不必受電腦或電線的束縛。

通過精確低延遲運動追蹤設計支持卓越移動虛擬現實體驗，正是Qualcomm Technologies的獨到之處。Qualcomm驍龍處理器采用系統方法以及系統芯片定制設計專用引擎，能夠提供有效的異構計算解決方案，并通過端到端優化，實現最佳延遲、功耗和性能（詳見本公司VR白皮書）。我來展示我們如何為驍龍處理器搭載VIO優化解決方案。從下面的圖表中你會發現，攝像機、加速度計和陀螺儀都是驍龍VIO子系統的數據輸入設備。慣性傳感器由加速度計和陀螺儀組成，其運行頻率遠高于攝像機。

攝像機、加速度計和陀螺儀都是驍龍VIO子系統的數據輸入設備

在驍龍VIO子系統中，攝像特征處理模塊負責探測和追蹤特征。慣性數據處理模塊在慣性傳感器上高頻率運行并融合數據。為提高效率，VIO算法在Hexagon數字信號處理器（DSP）上進行。當攝像機和慣性傳感器的數據融合時，奇跡真的發生了。數據融合實現了對頭部運動的持續定位。最后，我們需要高頻率頭部定位，因此我們同時產生了精確、高速率姿勢和預測姿勢。利用6-DOF姿勢可以通過適當的視覺（和聲音）效果快速更新用戶在VR世界中的視圖。

我們的VIO解決方案之所以有效，有以下幾個關鍵原因。首先，傳感器和處理器在同一設備上，位置接近，減少了電線和接口的延遲。第二，所有處理均在一個高度集成的驍龍處理器上完成，這意味著全部功能都集中在同一芯片上，由于接口高效并減少了緩存次數，因此延遲和功耗都降低了。第三，我們針對VIO優化系統軟件，驍龍虛擬現實軟件開發包（SDK）也可供客戶和開發人員使用。我們期待看到開發人員提供的所有非凡3-DOF和6-DOF虛擬現實體驗成為現實。?

我們期待看到開發人員提供的所有非凡3-DOF和6-DOF虛擬現實體驗成為現實。

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