虛擬現實頭顯和傳感器原理詳解

　　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。