VR設備工作原理 vr是什么技術

VR這個在經過了幾年的開發終于在今年正式實現了，有很多廠商都開始開發起了VR設備，那么VR設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于頭戴設備最基礎的部分。

實際上，Oculus，Sony，三星，Google 他們使用的 VR 技術都離不開三樣東西：PC，游戲主機或者手機來運行應用或者游戲，能夠在你眼前顯示的屏幕(這可以是手機的屏幕)。

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

絕佳的沉浸式體驗是每一個 VR 頭戴設備的制造商，游戲或是應用開發者的目標——一旦實現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，頭戴設備和其他附件的存在，讓我們在虛擬世界和現實世界言行一致。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。

不斷改進硬件的目標是為了創造出和一個實際生活一樣，沒有邊界的 3D 虛擬環境——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 技術不一樣。

VR 設備中，有些影像是從游戲主機或者電腦上通過 HDMI 數據線傳輸到頭戴顯示器上來的，比如 HTC Vive 和 Oculus Rift。

VR 設備增強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。大多數高端的設備都是在 100 到 110 之間，這已經足夠使用了。

為了讓 VR 設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 頭戴設備則遠超過這個水準——Oculus 能夠保證 90 幀/秒，而 Sony 的 PSVR 則能達到 120 幀/秒。

頭部追蹤意味著當你頭戴一款 VR 設備之時，你眼前的景象會隨著你上下左右轉動頭部而改變。

一套名為 6DoF(six degrees of freedom)將你的頭部移動轉化成 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內的有一系列不同的內部組件，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 的更有標識度。

實現頭部追蹤技術必須降低延遲——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重要的。

最后，耳機也能用于提高沉浸感。

雙耳或 3D 音頻可以被用在應用和游戲中去，與頭部追蹤技術一塊應用，給予穿戴者以臨場音效感受。

相對于 Cardboard 似的設備而言，至今為止頭部追蹤依然是那些尚未正式發售的高級頭盔的最大優勢。

但是 VR 領域的「大玩家」們仍然致力于開發動作追蹤的功能。

當你戴著 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。

但目前我們已經有的是來自 Oculus，Valve 和 Sony 的輸入設備。

Oculus Touch 是一套無線控制器，設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來準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，在同一空間內用兩套 Lighthouse 系統可以追蹤多個用戶。

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——它能幫助你在虛擬世界里更「優雅地」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，但它將會出現在 FOVE 眾籌的 VR 設備上。那么它是什么原理呢?

通過一個內置在頭盔里的紅外線傳感器，FOVE 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，它的另一個的優勢就是能提升場景深度的真實性。

在標準的 VR 頭戴設備中，每個事物都是泛焦的，不是我們在現實生活中習以為常的模樣。

比如，如果我們的眼睛看遠處的物體，眼前的物體就會模糊掉。

通過追蹤我們的眼睛，FOVE 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實生活中一樣。

如果沒有眼部追蹤，那么你的眼睛看向遠方之時，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，頭戴設備也需要高分辨率的屏幕來避免顆粒感。