如何鉴别磁场环境是否良好
对于动捕设备来说,核心考虑的是磁场的方向(特指航向)的一致性,航向指的就是平行与地表的方向,即东南西北方向。
有的时候,可能磁场干扰比较小,但是对方向有小角度的影响。也可能存在个别区域干扰很强,但是不影响指南针的指向,比如干扰源的磁场方向和地面垂直的情况,或者恰好和地球磁场方向重叠。
因此,一切测量,以方向为准,磁场强弱是一个辅助判定手段。另外,不同维度,地球磁场大小不一,越靠近南北极,磁场强度越大,越靠近赤道,磁场强度越小,因此如果大家看到部分博主做的视频说的磁场强弱的参考,基本参考意义不大,因为你很可能和他的纬度差异很大。比如中国北京地磁场的强度约55uT左右,中国深圳约 35uT,另外,磁场也受地理环境因素影响,因此磁场强度信息一般仅供参考,不同地域磁场强度没有可比性,同一个房间内的磁场强度才具备可比性!
磁场环境干扰来源
干扰源 | 干扰程度 |
---|---|
磁铁 | 极强,不要靠近 |
铁器 | 和大小有关,越大干扰越强,比如桌子上使用铁螺丝,则需要远离30cm左右 |
304不锈钢 | 原则上不具备磁性,但是受生产工艺限制,因此会有一定程度干扰,也和大小有关,是铁器干扰程度的1/5左右 |
无线充电 | 线圈附近干扰很强,特别是充电的时候 |
电脑 | 扬声器附近干扰非常大 |
手机 | 手机喇叭,靠近干扰很大 |
路由器 | 基本没有干扰,除非有配重铁块 |
鼠标 | 基本没有干扰,除非有配重铁块 |
VR手柄 | 一般30cm内有干扰 |
头显 | 一般情况远离30~40cm没有干扰,个别头显设备除外,例如 pico4pro |
220V家用线缆附近 | 电流较大时会有干扰 |
喇叭 | 干扰很大,尽量远离! |
头戴式耳麦 | 干扰很大,尽量远离! |
蓝牙耳机 | 蓝牙对磁场没有干扰,但是耳机的耳麦会有干扰! |
木头桌子 | 连接处使用铁螺丝会有明显干扰,其它地方没有干扰 |
插线板 | 看通电电流大小,电流大则干扰大 |
微波炉 | 干扰极大,基本上开启后,大范围存在明显干扰! |
水暖挂炉 | 金属中参杂铁元素,一般1米内都有干扰 |
墙壁 | 如果是钢筋结构承重墙或者承重柱子,0.5米内存在明显干扰 |
地板 | 大部分地板有一定干扰(木质地板只是表面一层,内层还是有钢筋结构) 地表附近存在一定干扰,取决于钢筋材质,部分地板超过10cm高度基本无干扰,部分可能需要超过60cm甚至100cm |
以上信息仅供参考!具体以实际测量为准!
使用物理指南针测量
采用物理指南针,进行多点位测量,查看磁场方向,查看物理指南针指针方向的一致性。建议将物理指南针放置在一个较大长方形纸盒上,这样能够尽量保证指南针本身的方向一致性,读取指南针指针的度数差异,即可鉴定磁场环境好坏。
好的磁场环境,在各个点位方向都是一致的。如果你只有地板附近10~20cm高度的磁场方向不一致,其它方向一致,那么也可以认为磁场环境良好。(我们的软件对脚踝做了方向约束,因此对脚部传感器磁场干扰能够免疫)。
但是如果大腿高度和腰部磁场传感器的方向不一致,那么很容易导致坐下后腰部有小角度自旋转发生,也就是大家常说的歪了。(这里指的是没有采用抗磁算法,并且不是6轴工作模式)
一般情况下,我们认为方向相差5度以内,磁场的一致性是比较好的,具体取决于用户对自身虚拟骨骼方向的敏感程度。
使用电子罗盘测量
这里仅仅介绍使用手机指南针测量
手机指南针相对于物理指南针,相对准确性会更低,并且手机指南针也需要校准。手机指南针测量,同样建议将手机放置在一个较大长方形纸盒上,防止将手机本身的方向改变了而影响读数。具体测量和测量结果说明请见使用物理指南针测量
[danger]手机指南针使用注意事项
手机app的指南针,只有首次打开,才会采纳磁场传感器数据,后续都是使用陀螺仪来维持指南针运转,因此,无论有任何磁场干扰,都会导致指南针始终指向一个方向。
正确测量方法是,每次测量一个点位以后,杀掉指南针进程,然后再重新打开指南针app!
使用手机传感器记录 app 测量
推荐下载 phyphox app测量,这里给出中文版本安卓端下载。 也可以自行去官网下载
安装app以后打开,按照下图操作开始记录。然后四处走动,记录各个位置的三轴磁场大小,一定要保证手机的方向始终指向一个方向!!!,可以放在一个较大方形纸盒上,更容易保证手机方向的一致性。
如果结果三条曲线是平坦的(确保手机在各个位置之间平移了,一个点位保持不动的平坦没有任何意义),那么说明磁场环境良好,否则,需要仔细诊断磁场方向。这里建议同时测量不同的高度。
[info]Tip
这种类型的持续记录三轴磁场的方式,测量受个人运动影响比较大,人在移动过程中朝向比较容易发生改变,任何方向的改变都会导致凸起发生,因此这个方法一般情况下不推荐。个别用户测量期间会不停的换自己的朝向,这种测量结果就更不具备任何参考价值了!!!
使用 rebocap 传感器测量
rebocap 传感器磁场校准以后,测量精度高于各类智能手机,因此如果有rebocap 设备,使用 rebocap 传感器测量。我们可以将其中一个传感器放入到充电盒子中,充电触点向上,然后选中某个节点,可以查看这个节点的3d旋转。
同时,一定要关闭抗磁模式,否则测量结果无效!!!
然后在各个点位查看立方体盒子方向一致性,如果全部一致说明磁场环境良好,如果不一致,那么在使用的时候,如果是非抗磁模式,那么对应的测量点位附近,虚拟身体骨骼会有偏转。
同时,我们也可以使用 rebocap 磁场校准过后的传感器来进行磁场强度测量(判断是否需要校准请看这里),测量不同干扰源的干扰程度。【校准后的rebocap传感器,磁场强度测量精度高于使用手机测量】。
如何鉴别是否需要磁场校准
整体定性查看
如果已经穿戴在身上并且点亮,可以查看 硬件信息列表 中磁场强度,一般整体强度是一致的会呈现全部绿色,超出平均值范围较大会呈现黄色甚至红色。因此我们可以特别留意黄色和红色的节点,进行单个节点检测。
但是,也存在一种情况,部分区域的干扰源确实很大,这个可以远离干扰源再次测试。
另一个判断途径是,同一高度下,左右两个跟踪器的磁场强度应该保持一致,从地面往头部,一般磁场强度的变化是一致的。比如两只脚底都是35,小腿都是39附近,大腿都是45附近,胸部腰部都是46附近,这种一般是环境因素导致,而不是磁场有偏移。
以上判定方法均是定性判断,是否需要校准,具体查看下一个小节。
单个节点检测
打开节点查看磁场强度,然后找到空间中的某个点位a,移动到a点位,按下传感器开关重启以后,围绕这个a点在围绕三个轴缓慢旋转,同时观察磁场强度变化。比如我们可以6个面,每个面都朝上停留1秒,看下磁场强度,如果磁场强度完全一致,则不需要校准,否则需要校准。
我们也可以查看相对磁场强度,如果变化范围在 0.1 以内,一般情况也不需要重新磁场校准。不过如果你不放心,也可以进行磁场校准,看下校准以后磁场强度一致性是否更好。
[info]原理说明
如果有磁场偏移,那么传感器在不同方向的时候,其磁场的大小是不一致的,比如假设 x 轴偏移15uT,如果磁场方向和x轴一致,磁场大小是45uT,那么当磁场和x轴正方向同向,则测量值为60uT,反向则测量结果是30uT。如果没有偏移,那么测量结果都将是45uT。
但是,我们的房间磁场强度总会有一些干扰,具体房间内的磁场往往呈现小范围波动现象,因此测量过程中大小有1~3uT左右的变化是正常现象,以观测平均值为准。
[warning]Tip
检测的空间点位务必要远离干扰源,最好是远离电脑半米,围绕空间某个点位旋转
抗磁模式如何选择
抗磁模式选择
how to choose magnet mode
耐磁モードの選択
其它常见问题
睡觉以后胸部或者腰部全部扭曲了
如果使用6轴模式,这是长时间漂移导致,如果将节点从胸部挪开,避免因为呼吸导致的起伏,那么我们的算法可以抑制陀螺仪漂移。
如果使用抗磁模式,如果躺下后相对磁场大小长时间不在 1.0 附近,那么本质上传感器也是工作在6轴模式。
使用抗磁模式,坐下去腰部还是有微小的弯曲
抗磁模式下,主要是根据磁场强度来选择是否采用6轴还是使用磁力计,如果磁场强度基本一致,但是站立和坐下时,角度有微小偏转,这个时候抗磁算法无法识别,因此还是会有小角度偏转,可以考虑 6轴 模式,不使用磁力计来解决这个问题。
抗磁算法,主要解决的是某个点位磁场不好,但是大部分区域,大部分使用时间磁场环境良好,比如手柄接近传感器的时候,或者短时间移动到电脑前边,这个时候抗磁的作用会非常明显。但是对于微小角度的磁场误差,且磁场强度基本一致时,抗磁算法目前无法做到良好的识别,请等待更新。