从原型到成品，索尼PS VR2的构建之路

    文/VR陀螺 ZJ
    在历经多年的开发之后，PlayStation VR2终于在今年初正式发布，这款新设备为玩家提供了一个体验虚拟游戏世界的机会，该设备充满了各种细节和身临其境的功能。
    PS VR2是经过数年开发的成果结晶，其中包括多个原型和测试方法。近日，PS VR2的产品经理高桥泰生介绍了这款创新头显和PS VR2 Sense控制手柄的开发过程，并深入解析了作为开发过程一部分的各种原型头显。
    
    高桥泰生，索尼互动娱乐全球产品战略与管理部第一分部首席产品经理（图源：索尼）
     PS VR2的开发之路 
    在谈及PS VR2头显的开发是从何时开始时，高桥泰生表示，作为研发工作的一部分，在最初的PlayStation VR推出之前，开发团队就开始对未来的VR技术进行研究。2016年PS VR推出后，围绕下一代VR设备的讨论就正式开始了。团队回顾了这些研发成果，并于2017年初开始对各种技术进行原型设计。同年年初，开发团队开始详细讨论应该在新产品中实现哪些功能，以及应该进一步探索哪些具体技术。
    
    图源：索尼
    高桥泰生透露，从概念规划阶段开始，他们就在考虑引入新的功能，这些功能与初代PS VR相比是一个跨时代的飞跃，具体包括眼动追踪、头显振动反馈等等。高桥表示，团队还需要在保持轻巧设计的同时，将这些功能纳入头显。为了实现这一目标，设计一个能高效处理所有功能的系统是非常重要的一件事。
    开发团队从一开始就密切合作，进行详细的技术评估，并讨论如何实现优化设计。这是项目早期阶段非常重要的一部分，虽然研究本身并不需要很长时间，但即使在原型制作完成后，优化仍在不断继续。
    “此外，我们还花了很多时间确保头显佩戴和握持舒适。”高桥说道。
    
    Outside In/透视原型（图源：索尼）
    “PS VR2的第一个原型配备用于Outside-In追踪的 IR LED，并在头显的前部和中心部分配备透视摄像头。” 
    
    Outside In原型（图源：索尼）
    “第二个原型是与Outside In/透视原型同时制造的。该产品在头显正面配备了多个用于Outside-In追踪的IR LED，以测试追踪功能。”
    
    Inside Out原型（图源：索尼）
    “该原型配备了4个摄像头，用于Inside-Out追踪，旨在评估头显的新追踪功能。” 
    
    追踪摄像头定位原型（图源：索尼）
    “用于考虑4个摄像头的位置和角度的原型。使用转盘，可以微调每个摄像机的位置和角度。” 
    
    追踪系统研究原型（图源：索尼）
    “通过将头显正面的4个摄像头连接到评估板来测试它们的原型。这是在SoC生产之前执行的，SoC负责集成所有组件。”
    高桥指出，最初的原型侧重于评估功能而不是重量，因为团队当时正在考虑如何将新功能融入到最初的PS VR设计中。开发团队同时还在探索追踪的最佳系统，在其第一款Outside In/透视原型中，他们还同时测试了透视摄像头。
    “进行功能评估后，我们会将这些组件集成到实际系统中。”高桥说道。“追踪系统研究原型”是在集成之前制作的原型，虽然它非常大、非常重，但在评估中发挥了重要作用。
    与此同时，开发团队还对头显的舒适度和可佩戴性进行了评估。“由于我们已经知道了头显的预期重量，我们根据这一预估评估了头显的多种佩戴配置。我们增加了许多功能，但最终，我们选择在材料和形状上花更多心思，以使头显更轻便。每个组件本身都做得更轻，设计尽可能简单，塑料厚度在保持强度的同时尽可能薄。机械工程师们努力在减轻重量和耐用性之间取得平衡。”高桥说道。
    
    框架原型（图源：索尼）
    “这是一个可以让头显内部结构从外部可见的原型。”
    PS VR2中的眼动追踪功能令人印象深刻，对于这一功能的开发过程，高桥表示：“眼动追踪技术已经存在了一段时间，我们知道它非常适合 VR，所以我们想确保能适当地利用这项技术。我们还研究了注视点渲染技术，以实现高保真的视觉体验，这种技术可以优化玩家视线所在位置的分辨率，同时降低周围视线的渲染性能。”
    
    眼动追踪评估原型2（图源：索尼）
    “测试人员被要求查看不同的屏幕来测试眼动追踪。设备的侧面可以打开，以便开发人员可以目视检查透镜与眼睛之间的距离。这样做是因为在没有目视确认的情况下，很难知道该设备是否以正确的距离佩戴。”
    为了让眼动追踪功能适应所有类型的玩家，PS VR2的开发团队花了很长时间与不同的用户一起测试和优化该功能。
    除了眼动追踪之外，PS VR2独特的头显振动反馈功能又是如何开发而成的？
    对此，高桥介绍道，在开发过程中，开发团队的机械设计工程师从 DualShock 4 无线控制手柄上拆下电机，并将其连接到 PS VR 上进行尝试。他们发现，这实际上增加了沉浸感和真实感，不过在尝试将该功能真正集成到头显中时也遇到了挑战。
    “为此，我们制造了下一个原型，即带有内置电机的‘眼动追踪评估原型2’，并测试了电机对眼动追踪和头部追踪的影响。”高桥说道，“我们与 PlayStation 工作室密切合作，根据从原型中获得的信息，评估哪种头显振动反馈最有效。我们将研究结果汇编成一份设计指南，以便其他开发者借鉴，许多开发者都将其作为参考。”
    在开发PS VR2头显的过程中，开发团队一直与 PlayStation 工作室保持紧密联系，并从后者那里获得了许多反馈意见。
    “开发团队根据他们的反馈调整了追踪摄像头的位置，同时确认了实际游戏中预期的手部活动范围。”高桥说道，“当 PlayStation 工作室成员聚集在旧金山参加活动时，我们从日本带来了原型，并根据在那里收到的反馈意见进行了调整。”
     开发PS VR2 Sense控制手柄 
    PS VR2的Sense控制手柄同样也拥有许多特别的功能。
    “与头显一样，我们在 2016 年开始讨论，2017年开始制作原型。Inside-Out追踪是一种与头显搭配的追踪技术，因此我们从最初阶段就考虑到了这一点。我们还讨论了想要添加的其他功能、控制手柄应该有多少个按钮，以及在多大程度上可以采用 PlayStation 5 的 DualSense 无线控制手柄的功能。”高桥介绍道。
    他还透露，在项目开始时，由于不确定应该选择Inside-Out追踪还是Outside-In追踪，所以开发团队同时探索了两种可能性。他们分成两个小组，制作了两种方案的原型。之后，他们决定专注于Inside-Out的追踪方法，并继续进行优化。此外，为测试头戴式追踪摄像头的位置而制作的原型使他们能够通过转盘对4个摄像头的位置和角度进行微调。它还被用来验证摄像头可以探测到的范围。
    手柄开发团队成员包括电气设计、研发和机械设计人员。机械设计团队在开发和探索控制手柄的各种形状方面发挥了不可或缺的作用。 
    
    原型1（图源：索尼）
    “这是最早的原型之一。这是一个用于测试 VR 控制手柄中自适应扳机、触觉反馈和手指触摸检测有效性的原型。追踪是通过 PlayStation Move 运动控制手柄球体启用的。”
    高桥表示，PS VR2 Sense 控制手柄集成了 DualSense 无线控制手柄的主要功能，如触觉反馈和自适应扳机。开发团队还增加了一个用于手指触摸检测的传感器，并花了大量时间调整控制手柄，使其更容易握持、更轻便。他说道：“团队还进行了广泛的用户测试，PlayStation 工作室有一个专门的用户测试团队，我们与欧洲的团队密切合作，确保有尽可能多的人测试手柄。”
    为了确定 Sense 手柄的最终设计和形状，开发团队也为手柄制作了多款原型设备。
    
    原型2（图源：索尼）
    “这个原型是为了追踪性能研究而构建的，评估当 IR LED（用于追踪）分别放置在控制手柄的顶部和底部时的性能。”
    
    原型3（图源：索尼）
    “追踪性能研究的原型。该原型用于评估将 IR LED 放置在手背环上时的性能。” 
    
    原型4（图源：索尼）
    “追踪性能研究的另一个原型。这是为了评估将IR LED放置在控制手柄周围时的性能，同时考虑到设计和功能。”
    “在最早的原型中，我们使用了不同的追踪方法，并利用了 PlayStation Move手柄的球体。它还包括自适应扳机、触觉反馈、手指触摸检测和 L1/R1 按钮等功能。我们在原型中配备了许多功能，以验证哪些功能是最重要的。”高桥说道，“下一个原型采用了Inside-Out追踪技术，因此我们确定了红外 LED 灯的位置，并开始尝试几种不同形状的控制手柄。”
    下一个原型接近目前的最终形状，但主要区别在于手柄的大小。这种形状是添加了自适应扳机、触觉反馈等各种功能以及电池后的结果。但是，它太大了，长时间玩游戏时无法握住，因此，开发团队的机械和电气工程师努力优化手柄，使其更薄，握起来更舒适。
    在添加手指触摸检测等全新功能时，开发团队经历了很长时间的评估过程。
    高桥说道：“我们创建了一个原型，其中包含了自适应扳机、触觉反馈、手指触摸检测等功能，以及其他能在 VR 体验中实现更强沉浸感的元素。我们考虑了各种形式的手指触摸检测，包括需要按下按钮的检测。”
    他还补充道：“每次制作原型时，我们都会征求 PlayStation 工作室的反馈意见，并将这些意见用于进一步测试。我们询问他们希望如何在游戏中使用手柄，并确定我们希望加入哪些功能以及如何加入这些功能。例如，按钮的最佳数量就是游戏开发人员可以提供最佳反馈的内容，因此我们在开发过程中密切听取了他们的想法。” 
    
    原型5（图源：索尼）
    “该原型配备了所有最终功能，并采用了独特的“球体”形状。它还用于评估追踪功能，该功能在现阶段已接近最终版本。握把设计和舒适度尚未完全优化。”
    在手柄开发的过程中，团队的目标是平衡重量和重心，以使手柄在长时间游戏时更容易抓握。他们进行了大量的原型设计和用户测试，以获得舒适的手感。然而仅仅将组件拼接在一起是不够的，开发团队还必须对内部结构进行重大调整。下一个原型已接近最终产品，但使用舒适度尚未完全优化。
    除了在硬件开发上的挑战外，软件开发也有许多困难。高桥说道：“我们无法完全设想手柄在实际游戏中的动作和表现，因此 PlayStation工作室团队在技术审查过程的早期就对建议的产品规格提出了反馈意见。例如，如果玩家站立并抓住位于腰部的物体，头部必须保持朝前，因此我们需要确保摄像头能检测到头显下方的物体。另一方面，如果你从背后拉出弓箭，你的手臂将不在摄像头的拍摄范围内。在这种情况下，如果控制手柄超出了摄像头的范围，我们就必须根据反馈进行调整，以便让追踪感觉更加自然。”
    “在结合自适应扳机和触觉反馈的同时优化人体工程学也是一项挑战，但由于软件开发团队的强烈要求，我们还是坚持了下来。”高桥说道，“自适应扳机必须安装在指尖附近，而触觉反馈则需要安装在玩家握住控制手柄的位置。自适应扳机相当大，如果将模块和电池计算在内，各种组件最终会挤占手柄区域。从人体工程学角度来看，这并不理想，而且会牺牲舒适度。最初，我们打算使用与 DualSense 无线控制手柄相同的自适应扳机组件，但我们最终还是为 PS VR2 Sense 控制手柄定制了专用模块。”
    
    所有的头显和手柄原型（图源：索尼）
    在克服重重困难之后，最终的PS VR2终于诞生了。高桥表示，初代 PS VR 曾被许多游戏开发商用来拓展 VR 游戏的世界，因此他们相信 PS VR2 能进一步推动 VR 游戏的发展。PS VR2 能够呈现令人惊叹的 4K HDR 视觉效果，眼动追踪也能通过高效的渲染技术呈现高品质的画面。结合控制手柄、头显和舒适的设计，玩家可以完全沉浸在游戏开发者创造的非凡 VR 世界中。
    “未来，多样化的 VR 游戏组合将继续扩大，我们希望玩家能够尽情享受这些游戏。”高桥说道。
    原文链接：https://blog.playstation.com/2023/07/19/from-prototypes-to-future-tech-how-ps-vr2-was-built/