[技術] SteamVR 1.0 vs 2.0

[howard1414 (ShyguyRev)]

2019/11/29更新支援裝置表格

目前好像看板上沒有在討論有關定位系統這一塊的，想說把SteamVR定位的原理，整理一
下1.0和2.0主要的差異點，提供給未來要買Index的其中一個參考點(原箱內配的就是2.0
的)

SteamVR 1.0的燈塔相信大家都不陌生吧，是由HTC和Valve共同開發的一款定位系統，
而其名稱為LightHouse(燈塔，也稱為基地台)，而一代的生產全部都是由HTC製造的，以
下是其定位的方式

https://i.imgur.com/ktj2zpj.jpg

基地台在定位時分為三個步驟

1)發射歸零訊號使手把上的感應器做出計時上的歸零(開始訊號)
→這個動作就是你在基地台上能看到的紅色LED(舊版的是15顆，新版的是9顆)所發出的

2)發射垂直(水平)訊號讓感應器去收到雷射訊號
→朝著某一個方向前進掃描，並記錄下當時的時間點

3)發射歸零訊號使手把歸零計時(停止訊號)
→收到訊號停止計時，計算剛剛每個點差異的時間去推算目前位置

而這個掃描動作會在馬達會在一秒鐘內轉動60次，垂直水平各30次，交叉掃描，而有效定
位為每秒30次

其完整運行的動作大概會像是這樣(此處以早期工程樣本為例) :
https://imgur.com/X87RFwe

模擬影片
https://www.youtube.com/watch?v=J54dotTt7k0

而1.0的基地台目前最大支援是兩顆，而其實基地台上也是有感應器的，在BC模式下，C的
那顆都會和B的去同步(例如B做垂直C也做垂直，發出重置時兩邊也都會重置)，AB則是以A
為主，B為副，這麼做是為了避免有障礙物擋到其中一面的雷射，就改為接收對象那顆的
訊號

那以上大概是1.0的基地台運作方式，缺點就是基地台一定要看的到對方(若無則需要同步
線)，且重置訊號容易被干擾，會造成有時候轉身或是在某些角度掉定位，也影響到其他需
要仰賴紅外線偵測的裝置(例如Kinect)，因此有了2.0版本的改進

https://i.imgur.com/BdtjSv3.jpg

而2.0主要改進在哪一些地方呢?


1)不需要再做同步的動作，每顆基地台都是單獨的個體
→這邊主要做了一個最大的改動，前面有提到，基地台在掃描時會需要一個開始計時以及
停止計時的訊號去通知感應器，而2.0最大的改進則是 "不再發射愚笨(dummy)的雷射光，
而是把發射出去的紅外線做邊碼"

至於是如何做到的呢?  官方的傳感器由TS2XXX(VIVE 現有)，或是TS3633改成了全新的TS
4231，而最大的差別在於能解譯編碼的紅外線訊號了
https://i.imgur.com/reNEJvx.jpg

那這樣做的原理很簡單，就跟遙控器一樣，因為能在紅外線中編碼，因此每一個紅外線
出去就知道是哪一個基地台發出的，不需要等待重置訊號的同步，每一個都是獨自的個體
，也因為有編碼了，所以比較不會影響到仰賴紅外線觀測的機器

這也是為何2.0的基地台不相容於1.0的原因，因為無法解譯編碼

2)更大的照射範圍以及更精準的動作預測
→這次直接把基地台的表面做成圓弧狀間接的提升了照射上的範圍(120→150)，前面有提
到都是獨立的個體，那也代表著說不需要重置訊號(開始→掃描→重置)，那也因此變成說
只需要一個步驟就好，在偵測上的完成容錯率會更大，也支援更多的基地台同時運作

3)成本上的降低
→基地台的馬達由兩顆(一顆水平、一顆垂直)改為由同樣一顆馬達帶動，但是排列方式改
成了V字型並做在同一顆馬達上，因為變成一顆馬達，那在運作時的震動以及製造時的成
本會大幅下降
https://i.imgur.com/r2KK209.jpg


以上大概是2.0 vs 1.0追蹤上的區別，結論是如果你的追蹤範圍夠大(5m*5m以上)，或是有
一些比較刁鑽的區域需要去追蹤，抑或者是有房屋規模的需求，能上2.0的基地台就上吧

(2019/11/29)補充目前裝置相容總表:
┌──────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┐
│            │VIVE(一代)│VIVE(一代)│VIVE追蹤器│ VIVE PRO │VIVE PRO  ｜
｜            ｜          ｜          ｜Tracker   ｜          ｜控制器    ｜
│            │          │  控制器  │(一代)    │          ｜(藍色，   ｜
│            │          │          │LOGO為灰色｜          │2018版)   │
├──────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┤
│SteamVR1.0  │    O     │    O     │    O     │    O     │    O     │
│   基地台   │          │          │          │          │          │
├──────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┤
│SteamVR2.0  │    X     │    X     │    X     │    O     │    O     │
│   基地台   │          │          │          │          │          │
│ (HTC製造)  │          │          │          │          │          │
├──────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┤
│Valve Index │    X     │    X     │    X     │    O     │    O     │
│   基地台   │          │          │          │          │          │
└──────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┘
┌──────┬──────┬─────┬─────┬─────┬─────┐
│            │VIVE Tracker│Valve     │Valve     │小派Pimax │小派Pimax │
│            │    2018    │Index     │Index     │          │          │
│            │(二代，logo │          │Controller│    4K    │5K/8K系列 │
│            │  為藍色)   │          │手把      │          │          │
├──────┼──────┼─────┼─────┼─────┼─────┤
│SteamVR1.0  │     O      │    O     │    O     │    X     │    O     │
│   基地台   │            │          │          │          │          │
├──────┼──────┼─────┼─────┼─────┼─────┤
│SteamVR2.0  │     O      │    O     │    O     │    X     │    O     │
│   基地台   │            │          │          │          │          │
│ (HTC製造)  │            │          │          │          │          │
├──────┼──────┼─────┼─────┼─────┼─────┤
│Valve Index │     O      │    O     │    O     │    X     │    O     │
│   基地台   │            │          │          │          │          │
└──────┴──────┴─────┴─────┴─────┴─────┘
手機圖片好讀版:
https://i.imgur.com/MUSWkZ1.png
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※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/VR/M.1562613303.A.C80.html
推 luyaoting: 補充一下：在單一Lighthouse(A Mode)的情況下，垂直、
→ luyaoting: 水平兩軸的馬達皆是以60Hz運轉，兩軸雷射也都是60Hz。
→ luyaoting: 但由於一代Lighthouse雷射無編碼，所以在兩顆Lightho
→ luyaoting: use的情況下，無論是用B+C Mode(無同步線)還是A+B Mo
→ luyaoting: de(有同步線)，同一時間只能有一道雷射，也就是說兩顆
→ luyaoting: Lighthouse只能輪流打雷射，像是：1號垂直、1號水平、
→ luyaoting: 2號垂直、2號水平，這樣的順序。
→ luyaoting: 因此成兩顆Lighthouse兩軸都只剩30Hz，合併起來才相當
→ luyaoting: 於兩軸皆為60Hz。
→ luyaoting: 參考：http://doc-ok.org/?p=1478
→ luyaoting: https://tinyurl.com/y5euwega
上面沒打清楚，已補
→ lovinlover: steamVR是指軟體吧
SteamVR是定位的標準名稱喔
推 zebb: 推!
推 redray: 我比較好奇的是為何都沒有一些方式偵測訊號穩定性跟干擾程
→ redray: 度，有時候某些情況完全不知道為何訊號特別不好，只能到處
→ redray: 猜
1.0的定位三步驟都不能缺少，容錯率相對小很多，偵測方法2.0其實已經算是解決問題發
生的做法了，若是再把除錯功能做上去，一來一往的延遲應該會高不少
推 Victory2: 長知識 推！
推 museangel: 推用心！推分享的精神！也推內容！
→ Siu: 話說我的燈塔1.0都24小時不關...不知壽命有多久...
推 zp820830: 推
推 jason084: 請問如原來使用1.0，可以直接升級2.0嗎？
推 zebb: 不行，舊設備不認識新燈塔   新設備倒是可以認識舊燈塔
推 ofd168: 好文推推
※ 編輯: howard1414 (220.133.227.91 臺灣), 08/20/2019 02:51:51
※ 編輯: howard1414 (220.133.227.91 臺灣), 08/20/2019 02:52:49
推 zebb: 對了，補充一下，2.0打的功率較高，可以加長距離，但同時
→ zebb: 會讓物體反射情形惡化。有人回報大理石地磚在1.0下沒問題
→ zebb: 在2.0下反而距離地面較近的腳上定位器會很不穩
※ 編輯: howard1414 (114.33.152.125 臺灣), 11/29/2019 13:31:45
※ 編輯: howard1414 (114.33.152.125 臺灣), 11/29/2019 13:35:22
推 Tunie: 髒一點的地磚呢(x
推 toriki: 感謝分享 推推