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揭秘VR头盔作业原理,原来是这样作业的

揭秘VR头盔工作原理,原来是这样工作的-VR看起来可能有点像是黑魔法,但事实上,每个头盔都是精心设计的产品,是尖端的科技与奇思妙想的融合,旨在让你忘记凡尘琐事,一心专注在屏幕呈现的VR世界中。

  一个透镜,一些传感器,以及其他一些东西,它们是怎样把你“瞬移”到一个美妙新国际的?

  VR看起来可能有点像是黑魔法,但事实上,每个头盔都是精心设计的产品,是顶级的科技与奇思妙想的交融,旨在让你忘掉凡尘小事,专心专心在屏幕呈现的VR国际中。以下是对头盔作业原理的分化介绍,这些组件合在一起,供给了令人信服的VR体会。

  透镜

  

  透镜是最重要的元素之一。透镜旨在捉弄你的眼睛,让你认为面前是一片广大的空间,而不是两英寸大的平面显现器。要做到这一点,透镜需求聚集光线,让你感觉显现器好像在无限远的间隔之外。

  许多头盔都选用了特别的菲涅耳透镜,经过运用薄的、圆形棱镜阵列,来完结与大块曲面透镜相同的作用。这些透镜还被用来扩大头盔的内置显现屏,让图画占有你的整个视界,这样你就不会注意到屏幕的边际了。

  显现屏

  高功用显现器,是让VR具有说服力的另一个重要因素。它们有必要具有满足的像素密度来显现明晰的图画,并且速度要满足快,这样VR中的运动画面才会流通滑润。

  HTC Vive和Oculus都选用了两块1080×1200显现屏,一只眼睛对应一块,它们能够以每秒90帧的速度显现图画——为用户供给滑润流通的运动画面,以及广大的110度的可视视点,能够掩盖你视界规模的很大一部分。

  高端头盔还运用双屏幕来供给类似于任天堂3DS的立体3D作用。每块屏幕对每只眼睛显现一幅略微偏移的图画,然后咱们的大脑会主动把它们“粘合”在一起成为一幅图画,并在这个过程中产生一种和深度有关的幻觉。

  三星Gear VR把智能手机作为显现屏来运用,为了坚持本钱低价和“无线”作用,献身了视界和图形保真度。在这种情况下,创立立体图画的作业是由两个可替换透镜来完结的。

  焦点调试

  由于每个人两个瞳孔中心之间的间隔(也便是你去配眼镜的时分,需求丈量的瞳距)是不同的,所以头盔中镜片的方位有必要是可调的,以便依据咱们的瞳距来供给正确的立体3D作用。

  

  Oculus Rift还运用了混合菲涅尔透镜,这种透镜具有可变的聚集水平,你能够经过向上或向下移动头盔来调整焦距,找到最佳方位。

  方位传感器

  为了显现准确的画面,当你环顾周围时,头盔有必要以亚毫米级的精度盯梢你的头部运动。这是经过各种内置传感器来完结的。有了这些传感器供给的各种数据,头盔就能够完结真实的“六自由度”,盯梢头盔能够跟从头部做出的任何运动。(注:物体在空间具有六个自由度,即沿x、y、z三个直角坐标轴方向的移动自由度和绕这三个坐标轴的滚动自由度。)

  磁力计能够丈量地球的磁场,因而总是知道“磁北”在哪个方向。这样就能够保证它指向的是正确的方向,防止呈现“偏移”过错——即头盔认为自己朝着某一个方向时,其实朝着的却是另一个方向。

  加速度计有几个用处,一个是检测重力,让头盔知道上方是哪个方向。智能手机主动转化反正屏,靠的便是加速度计。并且正如它的姓名所说,它能够丈量沿着一个轴的加速度,因而它能供给有用的数据,让头盔知道一个目标运动的速度。

  陀螺仪能够盯梢沿着一条轴的细小偏移(例如你略微歪斜头部或允许的时分),来供给更准确的物体旋转信息。

  三星Gear VR没有选用更先进的红外盯梢办法,而是运用了惯性丈量单元(IMU),它是集磁力计、加速度计和陀螺仪为一体的“多合一”设备。与大多数智能手机不同的是,这个IMU是专门用来削减滞后现象和改进头部盯梢功用的。

  红外盯梢

  Oculus Rift和HTC Vive都运用红外激光来盯梢头盔的移动,但各有各的办法。

  Oculus运用的是放在作业桌上的“星座”(ConstellaTIon)红外摄像头,盯梢Oculus Rift头盔前后都有的红外发射器。假如运用Oculus Touch控制器,你还需求别的再配一个摄像头,以防止在盯梢头盔和控制器上的红外灯时呈现混杂。每个传感器都是独自盯梢的,核算机搜集一切信息来烘托画面,让你在任何时分从任何视点看的图画都是正确的。一切这一切简直都需求当即完结,这意味着每个红外传感器的坐标被当即捕获和处理,图画也就立刻显现出来,简直没有滞后。

  HTC Vive运用的是“灯塔”(Lighthouse)红外发射器,它被放置在游戏空间的角落里,能够快速发射激光,扫过房间。Vive上的红外传感器捕捉到它,并对其在一个空间内的方位进行丈量。这个体系的作业原理类似于Oculus,但本质上它是把“灯塔”作为了发射器,把头盔作为了摄像头,人物刚好反了过来。

  伴侣体系

  Vive头盔除了有“灯塔”红外盯梢体系之外,还有一个前置摄像头,它能够运用“伴侣”体系,来协助检测你是否离开了游戏空间的鸿沟。因而,假如你快要撞上墙面或家具了,Vive就能够奇妙地给你发送视觉提示,让你知道自己现已抵达了VR空间的边际。

  控制器

  Rift和Vive都有无线运动控制器,让你与3D空间中的物体进行充沛交互,然后增强沉溺感。

  像头盔相同,每个控制器都装备了磁力计、加速度计和陀螺仪以及红外传感器,对运动进行亚毫米级的精度盯梢。

  音频

  许多头盔内置了耳机,能够产生3D音频。这样游戏就能够增加相关于你的方位的音频提示,让你能够听到好像是来自后边、上面,乃至下面的声响。

  躲藏的麦克风能够给游戏开发者供给更多的挑选,在游戏中增加更多的沉溺式功用。运用麦克风,游戏能够检测你在隐形游戏中产生的噪音量,或许把它作为在VR中进行语音沟通的办法。

  线材

  尽管有些VR设备(比方三星Gear VR)是彻底无线的,但Vive和Rift都需求用线材将头盔连接到核算机上,以便传输数据和电能,让显现屏以90帧/秒的速度显现高清图画。假如你是坐着运用头盔和游戏手柄,那没有什么问题,但当你在室内走动时,线材的确可能会变得绊手绊脚。

  核算机

  VR这种黑魔法真实产生的当地其实是在核算机里。一切的方位盯梢数据都被发送到了核算机上,输入到了游戏中,然后它再对图画进行烘托,发送到头盔上显现出来。

  关于三星Gear VR和其他无线VR头盔来说,核算机被放在了头盔内部,比方在Gear VR上,智能手机不只扮演了显现屏的人物,并且还承当了处理器的使命。(Kathy参加编译)

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