如何鑑別磁場環境是否良好

對於動捕設備來說,核心考慮的是磁場的方向(特指航向)的一致性,航向指的就是平行與地表的方向,即東南西北方向。

有的時候,可能磁場干擾比較小,但是對方向有小角度的影響。也可能存在個別區域干擾很強,但是不影響指南針的指向,比如干擾源的磁場方向和地面垂直的情況,或者恰好和地球磁場方向重疊。

因此,一切測量,以方向為準,磁場強弱是一個輔助判定手段。另外,不同維度,地球磁場大小不一,越靠近南北極,磁場強度越大,越靠近赤道,磁場強度越小,因此如果大家看到部分博主做的視頻說的磁場強弱的參考,基本參考意義不大,因為你很可能和他的緯度差異很大。比如中國北京地磁場的強度約55uT左右,中國深圳約 35uT,另外,磁場也受地理環境因素影響,因此磁場強度信息一般僅供參考,不同地域磁場強度沒有可比性,同一個房間內的磁場強度才具備可比性!

磁場環境干擾來源

干擾源 干擾程度
磁鐵 極強,不要靠近
鐵器 和大小有關,越大干擾越強,比如桌子上使用鐵螺絲,則需要遠離30cm左右
304不鏽鋼 原則上不具備磁性,但是受生產工藝限制,因此會有一定程度干擾,也和大小有關,是鐵器干擾程度的1/5左右
無線充電 線圈附近干擾很強,特別是充電的時候
電腦 揚聲器附近干擾非常大
手機 手機喇叭,靠近干擾很大
路由器 基本沒有干擾,除非有配重鐵塊
滑鼠 基本沒有干擾,除非有配重鐵塊
VR手柄 一般30cm內有干擾
頭顯 一般情況遠離30~40cm沒有干擾,個別頭顯設備除外,例如 pico4pro
220V家用線纜附近 電流較大時會有干擾
喇叭 干擾很大,儘量遠離!
頭戴式耳麥 干擾很大,儘量遠離!
藍牙耳機 藍牙對磁場沒有干擾,但是耳機的耳麥會有干擾!
木頭桌子 連接處使用鐵螺絲會有明顯干擾,其它地方沒有干擾
插線板 看通電電流大小,電流大則干擾大
微波爐 干擾極大,基本上開啟後,大範圍存在明顯干擾!
水暖掛爐 金屬中參雜鐵元素,一般1米內都有干擾
牆壁 如果是鋼筋結構承重牆或者承重柱子,0.5米內存在明顯干擾
地板 大部分地板有一定干擾(木質地板只是表面一層,內層還是有鋼筋結構)
地表附近存在一定干擾,取決於鋼筋材質,部分地板超過10cm高度基本無干擾,部分可能需要超過60cm甚至100cm

以上信息僅供參考!具體以實際測量為準!

使用物理指南針測量

採用物理指南針,進行多點位測量,查看磁場方向,查看物理指南針指針方向的一致性。建議將物理指南針放置在一個較大長方形紙盒上,這樣能夠儘量保證指南針本身的方向一致性,讀取指南針指針的度數差異,即可鑑定磁場環境好壞。

好的磁場環境,在各個點位方向都是一致的。如果你只有地板附近10~20cm高度的磁場方向不一致,其它方向一致,那麼也可以認為磁場環境良好。(我們的軟體對腳踝做了方向約束,因此對腳部傳感器磁場干擾能夠免疫)。

但是如果大腿高度和腰部磁場傳感器的方向不一致,那麼很容易導致坐下後腰部有小角度自旋轉發生,也就是大家常說的歪了。(這裡指的是沒有採用抗磁算法,並且不是6軸工作模式)

一般情況下,我們認為方向相差5度以內,磁場的一致性是比較好的,具體取決於用戶對自身虛擬骨骼方向的敏感程度。

使用電子羅盤測量

這裡僅僅介紹使用手機指南針測量

手機指南針相對於物理指南針,相對準確性會更低,並且手機指南針也需要校準。手機指南針測量,同樣建議將手機放置在一個較大長方形紙盒上,防止將手機本身的方向改變了而影響讀數。具體測量和測量結果說明請見使用物理指南針測量

[danger]手機指南針使用注意事項

手機app的指南針,只有首次打開,才會採納磁場傳感器數據,後續都是使用陀螺儀來維持指南針運轉,因此,無論有任何磁場干擾,都會導致指南針始終指向一個方向。

正確測量方法是,每次測量一個點位以後,殺掉指南針進程,然後再重新打開指南針app!

使用手機傳感器記錄 app 測量

推薦下載 phyphox app測量,這裡給出中文版本安卓端下載。 也可以自行去官網下載

安裝app以後打開,按照下圖操作開始記錄。然後四處走動,記錄各個位置的三軸磁場大小,一定要保證手機的方向始終指向一個方向!!!,可以放在一個較大方形紙盒上,更容易保證手機方向的一致性。

left left

如果結果三條曲線是平坦的(確保手機在各個位置之間平移了,一個點位保持不動的平坦沒有任何意義),那麼說明磁場環境良好,否則,需要仔細診斷磁場方向。這裡建議同時測量不同的高度。

[info]Tip

這種類型的持續記錄三軸磁場的方式,測量受個人運動影響比較大,人在移動過程中朝向比較容易發生改變,任何方向的改變都會導致凸起發生,因此這個方法一般情況下不推薦。個別用戶測量期間會不停的換自己的朝向,這種測量結果就更不具備任何參考價值了!!!

使用 rebocap 傳感器測量

rebocap 傳感器磁場校準以後,測量精度高於各類智慧型手機,因此如果有rebocap 設備,使用 rebocap 傳感器測量。我們可以將其中一個傳感器放入到充電盒子中,充電觸點向上,然後選中某個節點,可以查看這個節點的3d旋轉。

同時,一定要關閉抗磁模式,否則測量結果無效!!!

然後在各個點位查看立方體盒子方向一致性,如果全部一致說明磁場環境良好,如果不一致,那麼在使用的時候,如果是非抗磁模式,那麼對應的測量點位附近,虛擬身體骨骼會有偏轉。

同時,我們也可以使用 rebocap 磁場校準過後的傳感器來進行磁場強度測量(判斷是否需要校準請看這裡),測量不同干擾源的干擾程度。【校準後的rebocap傳感器,磁場強度測量精度高於使用手機測量】。

如何鑑別是否需要磁場校準

整體定性查看

如果已經穿戴在身上並且點亮,可以查看 硬體信息列表 中磁場強度,一般整體強度是一致的會呈現全部綠色,超出平均值範圍較大會呈現黃色甚至紅色。因此我們可以特別留意黃色和紅色的節點,進行單個節點檢測

但是,也存在一種情況,部分區域的干擾源確實很大,這個可以遠離干擾源再次測試。

另一個判斷途徑是,同一高度下,左右兩個跟蹤器的磁場強度應該保持一致,從地面往頭部,一般磁場強度的變化是一致的。比如兩隻腳底都是35,小腿都是39附近,大腿都是45附近,胸部腰部都是46附近,這種一般是環境因素導致,而不是磁場有偏移。

以上判定方法均是定性判斷,是否需要校準,具體查看下一個小節

單個節點檢測

打開節點查看磁場強度,然後找到空間中的某個點位a,移動到a點位,按下傳感器開關重啟以後,圍繞這個a點在圍繞三個軸緩慢旋轉,同時觀察磁場強度變化。比如我們可以6個面,每個面都朝上停留1秒,看下磁場強度,如果磁場強度完全一致,則不需要校準,否則需要校準。

我們也可以查看相對磁場強度,如果變化範圍在 0.1 以內,一般情況也不需要重新磁場校準。不過如果你不放心,也可以進行磁場校準,看下校準以後磁場強度一致性是否更好。

[info]原理說明

如果有磁場偏移,那麼傳感器在不同方向的時候,其磁場的大小是不一致的,比如假設 x 軸偏移15uT,如果磁場方向和x軸一致,磁場大小是45uT,那麼當磁場和x軸正方向同向,則測量值為60uT,反向則測量結果是30uT。如果沒有偏移,那麼測量結果都將是45uT。

但是,我們的房間磁場強度總會有一些干擾,具體房間內的磁場往往呈現小範圍波動現象,因此測量過程中大小有1~3uT左右的變化是正常現象,以觀測平均值為準。

[warning]Tip

檢測的空間點位務必要遠離干擾源,最好是遠離電腦半米,圍繞空間某個點位旋轉

抗磁模式如何選擇

抗磁模式選擇

how to choose magnet mode

耐磁模式的选择

其它常見問題

  • 睡覺以後胸部或者腰部全部扭曲了

    如果使用6軸模式,這是長時間漂移導致,如果將節點從胸部挪開,避免因為呼吸導致的起伏,那麼我們的算法可以抑制陀螺儀漂移。

    如果使用抗磁模式,如果躺下後相對磁場大小長時間不在 1.0 附近,那麼本質上傳感器也是工作在6軸模式。

  • 使用抗磁模式,坐下去腰部還是有微小的彎曲

    抗磁模式下,主要是根據磁場強度來選擇是否採用6軸還是使用磁力計,如果磁場強度基本一致,但是站立和坐下時,角度有微小偏轉,這個時候抗磁算法無法識別,因此還是會有小角度偏轉,可以考慮 6軸 模式,不使用磁力計來解決這個問題。

    抗磁算法,主要解決的是某個點位磁場不好,但是大部分區域,大部分使用時間磁場環境良好,比如手柄接近傳感器的時候,或者短時間移動到電腦前邊,這個時候抗磁的作用會非常明顯。但是對於微小角度的磁場誤差,且磁場強度基本一致時,抗磁算法目前無法做到良好的識別,請等待更新。 ```

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