VR設(shè)備工作原理 vr是什么技術(shù)

VR這個在經(jīng)過了幾年的開發(fā)終于在今年正式實現(xiàn)了，有很多廠商都開始開發(fā)起了VR設(shè)備，那么VR設(shè)備的工作原理是哪些呢？不了解的可以來這里了解一下。

VR 的工作原理是什么?這項可穿戴技術(shù)是如何讓你感覺自己好像置身火星，實際上卻要撞上自家的櫥柜的?今天我們就來說說關(guān)于頭戴設(shè)備最基礎(chǔ)的部分。

實際上，Oculus，Sony，三星，Google 他們使用的 VR 技術(shù)都離不開三樣?xùn)|西：PC，游戲主機(jī)或者手機(jī)來運行應(yīng)用或者游戲，能夠在你眼前顯示的屏幕(這可以是手機(jī)的屏幕)。

以及用于輸入的設(shè)備——頭部追蹤，控制手柄，手勢追蹤，語音控制，設(shè)備上的按鈕或觸控板。

絕佳的沉浸式體驗是每一個 VR 頭戴設(shè)備的制造商，游戲或是應(yīng)用開發(fā)者的目標(biāo)——一旦實現(xiàn)就可以讓虛擬世界變得足以以假亂真。

以至于我們忘記了電腦，頭戴設(shè)備和其他附件的存在，讓我們在虛擬世界和現(xiàn)實世界言行一致。那么，我們怎樣才能做到那樣?

像 Oculus 和 PSVR 一樣的頭戴設(shè)備通常指的是 HMD(Helmet-Mounted Displays，頭盔顯示器)，這意味著它們會在頭上附帶顯示器。

即使是沒有音頻也沒有頭部追蹤，只拿著 Google Cardboard，將手機(jī)屏幕放在你的眼前也足夠在虛擬世界里營造出半沉浸的感覺了。

不斷改進(jìn)硬件的目標(biāo)是為了創(chuàng)造出和一個實際生活一樣，沒有邊界的 3D 虛擬環(huán)境——通常情況下，我們只能在電視或者電腦屏幕上看到這樣的虛擬環(huán)境。

所以，無論你朝哪邊看，掛在在你臉上的屏幕都會跟著你的效果。

這和將虛擬影像加入到你在真實世界所看見的景象的 AR 技術(shù)不一樣。

VR 設(shè)備中，有些影像是從游戲主機(jī)或者電腦上通過 HDMI 數(shù)據(jù)線傳輸?shù)筋^戴顯示器上來的，比如 HTC Vive 和 Oculus Rift。

VR 設(shè)備增強(qiáng)沉浸感的另一個重要方式是增加可視范圍。比如，圖像的寬度。

360 的屏幕太貴且不必要。大多數(shù)高端的設(shè)備都是在 100 到 110 之間，這已經(jīng)足夠使用了。

為了讓 VR 設(shè)備顯示的圖像足夠欺騙人腦，至少需要約 60 幀/秒的刷新率，才能夠保證用戶不會眩暈和惡心。

而目前的 VR 頭戴設(shè)備則遠(yuǎn)超過這個水準(zhǔn)——Oculus 能夠保證 90 幀/秒，而 Sony 的 PSVR 則能達(dá)到 120 幀/秒。

頭部追蹤意味著當(dāng)你頭戴一款 VR 設(shè)備之時，你眼前的景象會隨著你上下左右轉(zhuǎn)動頭部而改變。

一套名為 6DoF(six degrees of freedom)將你的頭部移動轉(zhuǎn)化成 x，y，z 三個維度，來精確測量頭部的前后左右移動等等動作。

運用在頭部追蹤系統(tǒng)內(nèi)的有一系列不同的內(nèi)部組件，比如陀螺儀，加速計和磁力計。

Sony 的 PSVR 同樣也在頭盔上用到了 9 顆 LED 燈，輔以 PS4 上的攝像頭監(jiān)視提供 360 頭部追蹤，Oculus 也有 20 顆燈，但是它們不如 Sony 的更有標(biāo)識度。

實現(xiàn)頭部追蹤技術(shù)必須降低延遲——我們說的低延遲是 50ms 或更低，讓我們在移動的時候，能夠感覺不到畫面的異步。

Oculus Rift 將延遲降低到了 30ms，讓人印象深刻。降低延遲對于任何動作追蹤輸入的裝置都是至關(guān)重要的。

最后，耳機(jī)也能用于提高沉浸感。

雙耳或 3D 音頻可以被用在應(yīng)用和游戲中去，與頭部追蹤技術(shù)一塊應(yīng)用，給予穿戴者以臨場音效感受。

相對于 Cardboard 似的設(shè)備而言，至今為止頭部追蹤依然是那些尚未正式發(fā)售的高級頭盔的最大優(yōu)勢。

但是 VR 領(lǐng)域的「大玩家」們?nèi)匀恢铝τ陂_發(fā)動作追蹤的功能。

當(dāng)你戴著 VR 頭盔向下看的時候，你想做的第一件事肯定是看看自己的手在虛擬世界中的樣子。

我們已經(jīng)見識過 Leap Motion 的配件——使用紅外線傳感器來追蹤你的手部動作。

我們也用 Kinect 2 攝像頭做過一些追蹤全身動作的實驗。

但目前我們已經(jīng)有的是來自 Oculus，Valve 和 Sony 的輸入設(shè)備。

Oculus Touch 是一套無線控制器，設(shè)計的初衷是讓用戶在虛擬空間里如同使用自己的手一般使用它。

比如，在射擊游戲中，你可以通過扣下扳機(jī)來射擊。

在控制器上也還有一系列的傳感器陣列以識別如點按，揮手等動作。

這和 Valve 的 Lighthouse 定位追蹤系統(tǒng)以及 HTC Vive 的控制器原型特別相似。

它在房間里包括兩個基站，并且將整個房間布滿激光。

它能通過你頭部和手上光電管傳感器相互碰撞的時機(jī)來準(zhǔn)確地檢測到你的頭部和手的位置。

和 Oculus Touch 一樣，它也具備有特色的物理按鈕，更難以置信的是，在同一空間內(nèi)用兩套 Lighthouse 系統(tǒng)可以追蹤多個用戶。

其他的輸入方式還包括從 Xbox 控制器上的借鑒過來的控制器或者和 PC 連接起來的控制桿，語音控制，智能手套以及如 Virtuix Omni 一樣的跑步機(jī)——它能幫助你在虛擬世界里更「優(yōu)雅地」活動。

眼部追蹤或許是 VR 拼圖的最后一塊。Rift，Vive 或者 PSVR 上還見不著這個技術(shù)，但它將會出現(xiàn)在 FOVE 眾籌的 VR 設(shè)備上。那么它是什么原理呢?

通過一個內(nèi)置在頭盔里的紅外線傳感器，F(xiàn)OVE 能夠知道你的眼鏡在盯著虛擬世界的哪個地方。

除了能讓游戲中的角色能更快地感知到你在朝哪邊看之外，它的另一個的優(yōu)勢就是能提升場景深度的真實性。

在標(biāo)準(zhǔn)的 VR 頭戴設(shè)備中，每個事物都是泛焦的，不是我們在現(xiàn)實生活中習(xí)以為常的模樣。

比如，如果我們的眼睛看遠(yuǎn)處的物體，眼前的物體就會模糊掉。

通過追蹤我們的眼睛，F(xiàn)OVE 的繪圖引擎可以在 VR 中的 3D 空間中模擬這種效果。沒錯，模糊也有好的一面。

我們的眼睛盯著的物體也需要和現(xiàn)實生活中一樣。

如果沒有眼部追蹤，那么你的眼睛看向遠(yuǎn)方之時，眼前的景象沒有任何變化，會有一種不真實感。

同樣，模擬一定程度的惡心也是必要的。

不然 VR 就不能給予你身臨其境的感受。

最后，頭戴設(shè)備也需要高分辨率的屏幕來避免顆粒感。