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虛擬現實頭顯和傳感器原理詳解

2016年04月06日 15:05 21IC電子網 作者:佚名 用戶評論(0

  騰訊數碼訊(劉沙) 虛擬現實頭戴顯示器是目前最熱門的數碼設備,Oculus Rift已經上市,HTC Vive即將發貨,索尼Playstation VR也將于夏天正式發售,不論是PC、游戲主機用戶都可以體驗到虛擬現實游戲的震撼。當然,智能手機也可以通過外設來實現入門級的虛擬現實體驗,如谷歌紙板眼鏡、三星Gear VR等等。

  雖然虛擬現實頭戴顯示器是下一個消費電子熱點,但大家對于其復雜的硬件構造、運行原理可能并不是十分了解。今天,我們就來看看虛擬現實頭戴中究竟藏著什么秘密。

  基本技術特性

  首先,可以肯定的是虛擬現實頭戴是一種顯示器,頭戴型的顯示器,它本身并不是能夠獨立運行某種系統的便攜電腦。一個典型的例子便是微軟的增強現實眼鏡HoloLens,很多朋友會把它與頭戴顯示器混淆;但實際上,它不是顯示器,而是一個完整的計算機硬件,內置處理器RAM、顯卡,可獨立運行應用程序,Oculus Rift們卻不行。

  大部分虛擬現實頭戴顯示器的主要購置其實都很相似,首先需要兩塊鏡片、鏡片后設置OLED屏幕,兩者配合來實現沉浸式的3D畫面感。其中,桌面級產品(Oculus Rift、HTC Vive和索尼Playstation VR)都內置了屏幕,需要通過HDMI連接主機(PC、PS4);而三星Gear VR等手機端的產品則僅有鏡片,需要將手機作為屏幕和主機實現顯示、運行應用。

  至于視覺效果方面,鏡片配合屏幕可以實現100度或是110度的視野率,以此實現沉浸式體驗。360度視野?暫時是不必要的。另外,60fps幀速率是虛擬現實頭戴的入門標準,這是為了避免卡頓、眩暈等問題。

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  看看虛擬現實VR的發展歷史

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  頭部追蹤

  為了模擬人類自然的視角轉換效果,虛擬現實頭戴們都內置了頭部運動追蹤功能,即6軸追蹤,可以實現X、Y、Z軸及前后側面追蹤。另外,頭戴們也內置了諸如陀螺儀、加速度計和磁力計來模擬轉動速度等細節,我們可以在Oculus Rift、HTC Vive和索尼Playstation VR上看到一些LED或是激光傳感器,可以降低信號延遲。

  運動追蹤

  運動追蹤方面,基本上都是通過配件來實現,畢竟虛擬現實顯示器只是頭戴型顯示器而已。在這方面,每家公司的實現形式略有差異。

  其中,Oculus Rift需要通過Touch手柄來實現控制,手柄上內置了大量傳感器,可以監測手部運動,實現特定操作。索尼Playstation VR則是通過PS Camera和Move手柄來實現運動追蹤操作,相對來說稍微落后一些,畢竟這套解決方案早已存在。HTC Vive的運動追蹤功能最為全面,通過在房間設置兩顆激光追蹤鏡頭來掃描頭戴上、手柄上的激光傳感器,以此實現場景式的追蹤效果。

  眼動追蹤

  除了主流的頭部、運動追蹤,還有一些廠商另辟蹊徑,希望帶來更酷的、更逼真的虛擬現實體驗,FOVE便是一個例子,它能夠實現眼動追蹤功能。具體來說,是通過在頭戴顯示器中加入紅外追蹤傳感器,來追蹤眼球移動,這意味著用戶可以不必轉頭來移動視角,更符合現實生活中的感覺。

  另外,FOVE的眼動追蹤還能夠實現景深式體驗,簡單來說就像你的眼睛可以變焦(看愿景近景模糊、反之亦然),這種感覺無疑更加逼真,對于虛擬現實技術提升臨場感具有巨大意義。

  小結

  虛擬現實技術目前尚處發展期,目前的第一代產品們還有巨大的改善空間。未來,頭戴顯示器必將更加輕便、逼真,可穿戴式的全身運動追蹤系統也是一個值得期待的部分,超越現實,可能是虛擬現實技術的終極目標。
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( 發表人:林錦翔 )

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