文/VR陀螺 ZJ

在歷經多年的開發(fā)之后，PlayStation VR2終于在今年初正式發(fā)布，這款新設備為玩家提供了一個體驗虛擬游戲世界的機會，該設備充滿了各種細節(jié)和身臨其境的功能。

PS VR2是經過數年開發(fā)的成果結晶，其中包括多個原型和測試方法。近日，PS VR2的產品經理高橋泰生介紹了這款創(chuàng)新頭顯和PS VR2 Sense控制手柄的開發(fā)過程，并深入解析了作為開發(fā)過程一部分的各種原型頭顯。

高橋泰生，索尼互動娛樂全球產品戰(zhàn)略與管理部第一分部首席產品經理（圖源：索尼）

 PS VR2的開發(fā)之路 

在談及PS VR2頭顯的開發(fā)是從何時開始時，高橋泰生表示，作為研發(fā)工作的一部分，在最初的PlayStation VR推出之前，開發(fā)團隊就開始對未來的VR技術進行研究。2016年PS VR推出后，圍繞下一代VR設備的討論就正式開始了。團隊回顧了這些研發(fā)成果，并于2017年初開始對各種技術進行原型設計。同年年初，開發(fā)團隊開始詳細討論應該在新產品中實現哪些功能，以及應該進一步探索哪些具體技術。

圖源：索尼

高橋泰生透露，從概念規(guī)劃階段開始，他們就在考慮引入新的功能，這些功能與初代PS VR相比是一個跨時代的飛躍，具體包括眼動追蹤、頭顯振動反饋等等。高橋表示，團隊還需要在保持輕巧設計的同時，將這些功能納入頭顯。為了實現這一目標，設計一個能高效處理所有功能的系統(tǒng)是非常重要的一件事。

開發(fā)團隊從一開始就密切合作，進行詳細的技術評估，并討論如何實現優(yōu)化設計。這是項目早期階段非常重要的一部分，雖然研究本身并不需要很長時間，但即使在原型制作完成后，優(yōu)化仍在不斷繼續(xù)。

“此外，我們還花了很多時間確保頭顯佩戴和握持舒適。”高橋說道。

圖片Outside In/透視原型（圖源：索尼）

“PS VR2的第一個原型配備用于Outside-In追蹤的 IR LED，并在頭顯的前部和中心部分配備透視攝像頭。”

Outside In原型（圖源：索尼）

“第二個原型是與Outside In/透視原型同時制造的。該產品在頭顯正面配備了多個用于Outside-In追蹤的IR LED，以測試追蹤功能。”

Inside Out原型（圖源：索尼）

“該原型配備了4個攝像頭，用于Inside-Out追蹤，旨在評估頭顯的新追蹤功能。”

追蹤攝像頭定位原型（圖源：索尼）

“用于考慮4個攝像頭的位置和角度的原型。使用轉盤，可以微調每個攝像機的位置和角度。”

追蹤系統(tǒng)研究原型（圖源：索尼）

“通過將頭顯正面的4個攝像頭連接到評估板來測試它們的原型。這是在SoC生產之前執(zhí)行的，SoC負責集成所有組件。”

高橋指出，最初的原型側重于評估功能而不是重量，因為團隊當時正在考慮如何將新功能融入到最初的PS VR設計中。開發(fā)團隊同時還在探索追蹤的最佳系統(tǒng)，在其第一款Outside In/透視原型中，他們還同時測試了透視攝像頭。

“進行功能評估后，我們會將這些組件集成到實際系統(tǒng)中。”高橋說道。“追蹤系統(tǒng)研究原型”是在集成之前制作的原型，雖然它非常大、非常重，但在評估中發(fā)揮了重要作用。

與此同時，開發(fā)團隊還對頭顯的舒適度和可佩戴性進行了評估。“由于我們已經知道了頭顯的預期重量，我們根據這一預估評估了頭顯的多種佩戴配置。我們增加了許多功能，但最終，我們選擇在材料和形狀上花更多心思，以使頭顯更輕便。每個組件本身都做得更輕，設計盡可能簡單，塑料厚度在保持強度的同時盡可能薄。機械工程師們努力在減輕重量和耐用性之間取得平衡。”高橋說道。

框架原型（圖源：索尼）

“這是一個可以讓頭顯內部結構從外部可見的原型。”

PS VR2中的眼動追蹤功能令人印象深刻，對于這一功能的開發(fā)過程，高橋表示：“眼動追蹤技術已經存在了一段時間，我們知道它非常適合 VR，所以我們想確保能適當地利用這項技術。我們還研究了注視點渲染技術，以實現高保真的視覺體驗，這種技術可以優(yōu)化玩家視線所在位置的分辨率，同時降低周圍視線的渲染性能。”

眼動追蹤評估原型2（圖源：索尼）

“測試人員被要求查看不同的屏幕來測試眼動追蹤。設備的側面可以打開，以便開發(fā)人員可以目視檢查透鏡與眼睛之間的距離。這樣做是因為在沒有目視確認的情況下，很難知道該設備是否以正確的距離佩戴。”

為了讓眼動追蹤功能適應所有類型的玩家，PS VR2的開發(fā)團隊花了很長時間與不同的用戶一起測試和優(yōu)化該功能。

除了眼動追蹤之外，PS VR2獨特的頭顯振動反饋功能又是如何開發(fā)而成的？

對此，高橋介紹道，在開發(fā)過程中，開發(fā)團隊的機械設計工程師從 DualShock 4 無線控制手柄上拆下電機，并將其連接到 PS VR 上進行嘗試。他們發(fā)現，這實際上增加了沉浸感和真實感，不過在嘗試將該功能真正集成到頭顯中時也遇到了挑戰(zhàn)。

“為此，我們制造了下一個原型，即帶有內置電機的‘眼動追蹤評估原型2’，并測試了電機對眼動追蹤和頭部追蹤的影響。”高橋說道，“我們與 PlayStation 工作室密切合作，根據從原型中獲得的信息，評估哪種頭顯振動反饋最有效。我們將研究結果匯編成一份設計指南，以便其他開發(fā)者借鑒，許多開發(fā)者都將其作為參考。”

在開發(fā)PS VR2頭顯的過程中，開發(fā)團隊一直與 PlayStation 工作室保持緊密聯系，并從后者那里獲得了許多反饋意見。

“開發(fā)團隊根據他們的反饋調整了追蹤攝像頭的位置，同時確認了實際游戲中預期的手部活動范圍。”高橋說道，“當 PlayStation 工作室成員聚集在舊金山參加活動時，我們從日本帶來了原型，并根據在那里收到的反饋意見進行了調整。”

 開發(fā)PS VR2 Sense控制手柄 

PS VR2的Sense控制手柄同樣也擁有許多特別的功能。

“與頭顯一樣，我們在 2016 年開始討論，2017年開始制作原型。Inside-Out追蹤是一種與頭顯搭配的追蹤技術，因此我們從最初階段就考慮到了這一點。我們還討論了想要添加的其他功能、控制手柄應該有多少個按鈕，以及在多大程度上可以采用 PlayStation 5 的 DualSense 無線控制手柄的功能。”高橋介紹道。

他還透露，在項目開始時，由于不確定應該選擇Inside-Out追蹤還是Outside-In追蹤，所以開發(fā)團隊同時探索了兩種可能性。他們分成兩個小組，制作了兩種方案的原型。之后，他們決定專注于Inside-Out的追蹤方法，并繼續(xù)進行優(yōu)化。此外，為測試頭戴式追蹤攝像頭的位置而制作的原型使他們能夠通過轉盤對4個攝像頭的位置和角度進行微調。它還被用來驗證攝像頭可以探測到的范圍。

手柄開發(fā)團隊成員包括電氣設計、研發(fā)和機械設計人員。機械設計團隊在開發(fā)和探索控制手柄的各種形狀方面發(fā)揮了不可或缺的作用。

原型1（圖源：索尼）

“這是最早的原型之一。這是一個用于測試 VR 控制手柄中自適應扳機、觸覺反饋和手指觸摸檢測有效性的原型。追蹤是通過 PlayStation Move 運動控制手柄球體啟用的。”

高橋表示，PS VR2 Sense 控制手柄集成了 DualSense 無線控制手柄的主要功能，如觸覺反饋和自適應扳機。開發(fā)團隊還增加了一個用于手指觸摸檢測的傳感器，并花了大量時間調整控制手柄，使其更容易握持、更輕便。他說道：“團隊還進行了廣泛的用戶測試，PlayStation 工作室有一個專門的用戶測試團隊，我們與歐洲的團隊密切合作，確保有盡可能多的人測試手柄。”

為了確定 Sense 手柄的最終設計和形狀，開發(fā)團隊也為手柄制作了多款原型設備。

原型2（圖源：索尼）

“這個原型是為了追蹤性能研究而構建的，評估當 IR LED（用于追蹤）分別放置在控制手柄的頂部和底部時的性能。”

原型3（圖源：索尼）

“追蹤性能研究的原型。該原型用于評估將 IR LED 放置在手背環(huán)上時的性能。”

原型4（圖源：索尼）

“追蹤性能研究的另一個原型。這是為了評估將IR LED放置在控制手柄周圍時的性能，同時考慮到設計和功能。”

“在最早的原型中，我們使用了不同的追蹤方法，并利用了 PlayStation Move手柄的球體。它還包括自適應扳機、觸覺反饋、手指觸摸檢測和 L1/R1 按鈕等功能。我們在原型中配備了許多功能，以驗證哪些功能是最重要的。”高橋說道，“下一個原型采用了Inside-Out追蹤技術，因此我們確定了紅外 LED 燈的位置，并開始嘗試幾種不同形狀的控制手柄。”

下一個原型接近目前的最終形狀，但主要區(qū)別在于手柄的大小。這種形狀是添加了自適應扳機、觸覺反饋等各種功能以及電池后的結果。但是，它太大了，長時間玩游戲時無法握住，因此，開發(fā)團隊的機械和電氣工程師努力優(yōu)化手柄，使其更薄，握起來更舒適。

在添加手指觸摸檢測等全新功能時，開發(fā)團隊經歷了很長時間的評估過程。

高橋說道：“我們創(chuàng)建了一個原型，其中包含了自適應扳機、觸覺反饋、手指觸摸檢測等功能，以及其他能在 VR 體驗中實現更強沉浸感的元素。我們考慮了各種形式的手指觸摸檢測，包括需要按下按鈕的檢測。”

他還補充道：“每次制作原型時，我們都會征求 PlayStation 工作室的反饋意見，并將這些意見用于進一步測試。我們詢問他們希望如何在游戲中使用手柄，并確定我們希望加入哪些功能以及如何加入這些功能。例如，按鈕的最佳數量就是游戲開發(fā)人員可以提供最佳反饋的內容，因此我們在開發(fā)過程中密切聽取了他們的想法。”
原型5（圖源：索尼）

“該原型配備了所有最終功能，并采用了獨特的“球體”形狀。它還用于評估追蹤功能，該功能在現階段已接近最終版本。握把設計和舒適度尚未完全優(yōu)化。”

在手柄開發(fā)的過程中，團隊的目標是平衡重量和重心，以使手柄在長時間游戲時更容易抓握。他們進行了大量的原型設計和用戶測試，以獲得舒適的手感。然而僅僅將組件拼接在一起是不夠的，開發(fā)團隊還必須對內部結構進行重大調整。下一個原型已接近最終產品，但使用舒適度尚未完全優(yōu)化。

除了在硬件開發(fā)上的挑戰(zhàn)外，軟件開發(fā)也有許多困難。高橋說道：“我們無法完全設想手柄在實際游戲中的動作和表現，因此 PlayStation工作室團隊在技術審查過程的早期就對建議的產品規(guī)格提出了反饋意見。例如，如果玩家站立并抓住位于腰部的物體，頭部必須保持朝前，因此我們需要確保攝像頭能檢測到頭顯下方的物體。另一方面，如果你從背后拉出弓箭，你的手臂將不在攝像頭的拍攝范圍內。在這種情況下，如果控制手柄超出了攝像頭的范圍，我們就必須根據反饋進行調整，以便讓追蹤感覺更加自然。”

“在結合自適應扳機和觸覺反饋的同時優(yōu)化人體工程學也是一項挑戰(zhàn)，但由于軟件開發(fā)團隊的強烈要求，我們還是堅持了下來。”高橋說道，“自適應扳機必須安裝在指尖附近，而觸覺反饋則需要安裝在玩家握住控制手柄的位置。自適應扳機相當大，如果將模塊和電池計算在內，各種組件最終會擠占手柄區(qū)域。從人體工程學角度來看，這并不理想，而且會犧牲舒適度。最初，我們打算使用與 DualSense 無線控制手柄相同的自適應扳機組件，但我們最終還是為 PS VR2 Sense 控制手柄定制了專用模塊。”

所有的頭顯和手柄原型（圖源：索尼）

在克服重重困難之后，最終的PS VR2終于誕生了。高橋表示，初代 PS VR 曾被許多游戲開發(fā)商用來拓展 VR 游戲的世界，因此他們相信 PS VR2 能進一步推動 VR 游戲的發(fā)展。PS VR2 能夠呈現令人驚嘆的 4K HDR 視覺效果，眼動追蹤也能通過高效的渲染技術呈現高品質的畫面。結合控制手柄、頭顯和舒適的設計，玩家可以完全沉浸在游戲開發(fā)者創(chuàng)造的非凡 VR 世界中。

“未來，多樣化的 VR 游戲組合將繼續(xù)擴大，我們希望玩家能夠盡情享受這些游戲。”高橋說道。

原文鏈接：

https://blog.playstation.com/2023/07/19/from-prototypes-to-future-tech-how-ps-vr2-was-built/