欺骗你的大脑 聊聊VR头显是怎么工作的

在上一篇文章中，小编为您详细介绍了关于《征服全“世界”，迪士尼发布VR应用》相关知识。本篇中小编将再为您讲解标题欺骗你的大脑 聊聊VR头显是怎么工作的。

  在被媒体狂轰乱炸了一年多后，如果有人还没听过VR虚拟现实这个词，那这个人一定是刚从深山老林里出来的，不过虽然知道了这个名词，但是VR是如何工作的，VR虚拟现实是怎么让你认为你自己正站在火星上准备爬上一块巨岩，而不是正在爬厨房的柜子……在被媒体狂轰乱炸了一年多后，如果有人还没听过VR虚拟现实这个词，那这个人一定是刚从深山老林里出来的，不过虽然知道了这个名词，但是VR是如何工作的，VR虚拟现实是怎么让你认为你自己正站在火星上准备爬上一块巨岩，而不是正在爬厨房的柜子……虽然大体上我们现在能够见到的VR设备都采用了相同的样式，但是他们早我们眼前生成影像的方式却是大有不同的，比如说HTCVive和OculusRift等公司提供基于PC的产品，而Google和等主要厂商提供更实惠，基于智能手机的头显。也正在努力研发房间级移动的PlaystationVR。总之不管你手上的VR头显是哪一种，在开始使用之前，你首先都要确保几件事情，最重要的是电源，其次是确保输入设备正常工作，不管是头部跟踪，控制器，手部跟踪，语音，按钮，触控板等等。完全沉浸感是每一个设计VR头显，游戏或是应用程序的人的终极目标——让虚拟现实体验更加真实，让我们忘了电脑，头显和其他的配件与行为，就像我们在现实世界中那样，不过唯一的问题就是，我们要怎么才能做到这种程度。VR头显，像OculusRift和PlayStationVR通常被称为HMD，这简单缩写地意味着它们是头戴式显示器。即使没有音频或手部跟踪，和拿起GoogleCardboard将智能手机的显示屏放在你的脸前一样，没有本质区别，不过也足以让你沉浸在虚拟世界中。关于虚拟现实，在硬件方面的目标是建立一个真正大小的3D虚拟环境，没有同上一一闪的电视或是显示器的屏幕便捷，无论你以何种角度与方式观看，都会跟随你的视角显示相应的内容，在这方面和增强现实是完全不同的。在输入模式上，HTCVive与OculusRift采用的是相同的方式，通过HDMI电缆将视频与操作反馈，通过PC发送给头显，而的DayDream和三星的GearVR则是适用智能手机来完成这一切。  

  VR头显将同步发送过来的两个视频信号显示在一个或是两个LCD屏幕上，对应人类的两只眼睛，当然为了确保正确的焦距，在LCD屏幕和你的眼睛之间还有一个透镜存在，在一定情况下，不同的用户可以通过调整透镜的距离还匹配你的双眼见得距离与位置。除了调焦外，这两个透镜还肩负着一个重大的使命，那就是重塑你所看到的图片，让他们变得更加符合我们的真实视觉效果，使之能够在大脑内生成一个立体的3D影像，你可以试着轮流闭上一只眼睛，这样就能看到一个什么物体从一边飞到另外一边。一般来说，VR头显增加陈进度的一个主要方式就是增加视野，即增加图像的显示宽度，最理想方案是360度，但是那个成本重量实在令人难以接受，而且也没有必要，因此绝大多数的高端有线都只是选择提供100或是110度的视野范围，这个数值已经足够宽大，可以让设计师充分发挥。当然除了视角外，想要足够真是的画面还有一个条件必须满足，俺就是刷新率，最低60帧，如果低于这个数字，用户就会觉得头晕恶心。目前的主流水准是OculusRift的90帧，当然也有超越了这个标准的，例如索尼的PlayStationVR号称能够做到120帧的速率。头部跟踪意味着当你穿着VR头显时，你前面的图片会随着你向上，向下，侧面或侧面倾斜而变化。一个称为6DoF（六自由度）的系统根据您的X，Y和Z轴绘制头部，以测量头部向前和向后，侧面和肩部的运动，或者称为俯仰，偏航和侧倾。有部分头显内置了一些不同的组件可以用于头部跟踪系统，如陀螺仪，加速度计和磁力计。  

  索尼的PSVR也使用九个LED点缀在耳机周围，用外部摄像头跟踪检测信号，来提供360度头部跟踪，而Oculus则有20个LED来进行跟踪。头跟踪技术需要低延迟才能有效，这个时间需要控制在50毫秒以内或更短，否则我们我们的转头动作和VR环境变化之间就会存在延迟滞后。OculusRift在这方面做的不错，其延迟滞后只有30ms。不过导致延迟滞后的原因可能有很多，例如PSVR用的那个测量我们的手和手臂运动的PS移动式控制器。最后，耳机可以用来增加沉浸感。双声道或3D音频可以由应用程序和游戏开发人员使用，以利用VR头戴式耳机的头部跟踪技术，利用这一点，给佩戴者的声音是从后面，到他们的侧面或在远处的感觉。头部跟踪是高级VR头显超越Cardboard的其他移动VR头显的一个巨大的优势，但是VR玩家依旧需要运动跟踪，当你带上VR头显后第一个能看到的物体就是你的手，在一个虚拟空间内。早期，LeapMotion发布了些小玩意，能够使用红外传感器跟踪手部动作，开发人员把LeapMotion绑在Oculusdev套件的前面，借助它来识别跟踪手部动作，此外他们还尝试了一些其他的方法，诸如使用Kinect2跟踪我们的整个身体运动的实验，但现在我们有来自Oculus，Valve和Sony的令人兴奋的新技术。  

  OculusTouch是一套无线控制器，旨在让您感觉像在VR中使用自己的手。你抓住每个控制器，并在VR游戏期间使用按钮，拇指和触发器，而且在每个控制器上还存在传感器矩阵，以检测诸如指向和挥动的手势。至于HTCVive，他则是用了一个很有趣的与Valve联合开发的LightHouse的运动跟踪器，用户需要在房间内设置两个LightHouse基站，基站会发射激光扫射目标区域，而Vive头显和控制手柄上上设有光电传感器，系统可以根据每个光电传感器来来检测头部与双手的精确物质，这套方案的最大优势就是可以在同一空间内跟踪做个用户。其他运动检测方法可以包括从Xbox控制器或操纵杆到您的电脑，语音控制，智能手套和跑步机之类的，如VirtuixOmni，这是一种相当大型的装备，允许您模拟走在一个VR环境，并且能够巧妙的在游戏中重新定向。Oculus正在寻找与对手HTC对抗的可以进行房间级物理定位的设备，基本上，Rift所有者现在可以选择花费79美元购买第三个传感器，并增加更多的覆盖到他们的VR游戏区。虽然这套方案看起来不错，但问题是，这仍然要比HTC的差很多，HTCVive使用的两个LightHouse传感器可以提供高达225平方英尺的跟踪空间，但Oculus的两个Constellation传感器摄像机仅提供25平方英尺的覆盖范围，即使加上第三个摄像机，其最大的跟踪空间也只有64平方英尺。目前索尼也在尝试解决这个问题，最近抱出来一份专利更名了这一点，该文件详细描述了基于光和反射镜的VR跟踪系统，其使用光束投影仪来确定玩家的位置，但是我们无法确定该技术是否将出现能在当代PSVR上直接升级，疑惑着或者出现在第二代产品上。眼球追踪可能是目前VR拼图的最后一块，很遗憾的是，Rift，Vive和PSVR都不支持此项技术，目前只有一款名为FOVE的头显支持此项非常有前途的技术，接下来就让我们来看看它是如何工作的。  

  眼球追踪是使用红外传感器在头显内监测你的眼睛移动，借助此项技术，FOVE知道你的眼睛在虚拟现实中正在观察哪个趋于，这个技术的主要优在于能够允许游戏中的角色更准确地反馈你在查看的地方，简单的说是使景深更逼真。在标准的VR头显中，一切都是在pin-sharp焦点内，虽然很清晰，但这不是我们日常观察世界的方式，正确的方式是如果我们的眼睛看着远处的物体，就会出现前景模糊的情况，反之亦然。而通过跟踪我们的眼睛，FOVE的图形引擎可以在VR的3D空间中模拟这一点。没错，正确的模糊也很重要。当然这并不说分辨率不重要，头显仍然需要高分辨率显示，以避免出现颗粒效果，在此基础上，VR头显还应该让我们的视觉符合生理特征。如果没有眼睛跟踪，一切都在焦点内，即使你自己不觉得，但你的大脑知道有什么不匹配，那么长时间使用VR头显有导致疾病的可能。虽然现在说VR会改变我们的工作生活方式还为时尚早，但是来自厂商和媒体的声音让我们意识到，VR正在影响到各个行业，特别是游戏与成人。...。  

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