揭秘VR头盔工作原理，原来是这样工作的.docx

揭秘VR头盔工作原理 VR 头盔是如何工作的？它是如何让我们“瞬移”到一个奇妙新世界的？ 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，旨在让我们忘记凡尘琐事，一心专注在屏幕呈现的 VR 世界中。 透镜是 VR 头盔工作原理的重要组件之一。透镜旨在愚弄我们的眼睛，让我们以为面前是一片广阔的空间，而不是两英寸大的平面显示器。要做到这一点，透镜需要聚焦光线，让我们感觉显示器好像在无限远的距离之外。很多头盔都采用了特殊的菲涅耳透镜，通过使用薄的、圆形棱镜阵列，来实现与大块曲面透镜相同的效果。 显示屏也是 VR 头盔工作原理的重要组件之一。高性能显示器，是让 VR 具有说服力的另一个重要因素。它们必须具有足够的像素密度来显示清晰的图像，并且速度要足够快，这样 VR 中的运动画面才会流畅平滑。HTC Vive 和 Oculus 都采用了两块 1080x1200 显示屏，一只眼睛对应一块，它们可以以每秒 90 帧的速度显示图像——为用户提供平滑流畅的运动画面，以及宽广的 110 度的可视角度，可以覆盖我们视野范围的很大一部分。 焦点调试是 VR 头盔工作原理的另一个重要组件。因为每个人两个瞳孔中心之间的距离（也就是我们去配眼镜的时候，需要测量的瞳距）是不同的，所以头盔中镜片的位置必须是可调的，以便根据我们的瞳距来提供正确的立体 3D 效果。 Oculus Rift 还使用了混合菲涅尔透镜，这种透镜具有可变的聚焦水平，你可以通过向上或向下移动头盔来调整焦距，找到最佳位置。 位置传感器是 VR 头盔工作原理的重要组件之一。为了显示精确的画面，当我们环顾周围时，头盔必须以亚毫米级的精度跟踪我们的头部运动。这是通过各种内置传感器来实现的。有了这些传感器提供的各种数据，头盔就可以实现真正的“六自由度”，跟踪头盔可以跟随头部做出的任何运动。 磁力计可以测量地球的磁场，因此总是知道“磁北”在哪个方向。这样就可以确保它指向的是正确的方向，防止出现“偏移”错误——即头盔以为自己朝着某一个方向时，其实朝着的却是另一个方向。加速度计有几个用途，一个是检测重力，让头盔知道上方是哪个方向。智能手机自动转换横竖屏，靠的就是加速度计。而且正如它的名字所说，它可以测量沿着一个轴的加速度，因此它能提供有用的数据，让头盔知道一个对象运动的速度。 陀螺仪可以跟踪沿着一条轴的微小偏移（例如我们稍微倾斜头部或点头的时候），来提供更精确的物体旋转信息。三星 Gear VR 没有采用更先进的红外跟踪方法，而是使用了惯性测量单元（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 是专门用来减少滞后现象和改善头部跟踪性能的。 红外跟踪是 VR 头盔工作原理的重要组件之一。Oculus Rift 和 HTC Vive 都使用红外激光来跟踪头盔的移动，但各有各的方法。 Oculus 使用的是放在办公桌上的“星座”（ConstellaTIon）红外摄像头，跟踪 Oculus Rift 头盔前后都有的红外发射器。如果使用 Oculus Touch 控制器，你还需要另外再配一个摄像头，以避免在跟踪头盔和控制器上的红外灯时出现混淆。每个传感器都是单独跟踪的，计算机收集所有信息来渲染画面，让我们在任何时候从任何角度看的图像都是正确的。所有这一切几乎都需要立即完成，这意味着每个红外传感器的坐标被立即捕获和处理，图像也就马上显示出来，几乎没有滞后。 HTC Vive 使用的是“灯塔”（Lighthouse）红外发射器，它被放置在游戏空间的角落里，可以快速发射激光，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位置进行测量。这个系统的工作原理类似于 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，角色刚好反了过来。 伴侣系统是 HTC Vive 的一个特殊功能。Vive 头盔除了有“灯塔”红外跟踪系统之外，还有一个前置摄像头，它可以使用“伴侣”系统，来帮助检测我们是否离开了游戏空间的，防止我们在游戏中不小心离开游戏空间，并且提供更好的游戏体验。