超越現實 虛擬現實頭戴顯示器是如何工作的

佚名發表於2016-04-06

虛擬現實頭戴顯示器是目前最熱門的數碼裝置,Oculus Rift已經上市,htc Vive即將發貨,索尼Playstation VR也將於夏天正式發售,不論是PC、遊戲主機使用者都可以體驗到虛擬現實遊戲的震撼。當然,智慧手機也可以透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。

超越現實 虛擬現實頭戴顯示器是如何工作的

雖然虛擬現實頭戴顯示器是下一個消費電子熱點,但大家對於其複雜的硬體構造、執行原理可能並不是十分了解。今天,我們就來看看虛擬現實頭戴中究竟藏著什麼秘密。

基本技術特性

超越現實 虛擬現實頭戴顯示器是如何工作的

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,它本身並不是能夠獨立執行某種系統的便攜電腦。一個典型的例子便是微軟的擴增實境眼鏡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體,內建處理器、RAM、顯示卡,可獨立執行應用程式,Oculus Rift們卻不行。

超越現實 虛擬現實頭戴顯示器是如何工作的

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、鏡片後設定OLED螢幕,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)都內建了螢幕,需要透過HDMI連線主機(PC、PS4);而三星Gear VR等手機端的產品則僅有鏡片,需要將手機作為螢幕和主機實現顯示、執行應用。

至於視覺效果方面,鏡片配合螢幕可以實現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。

頭部追蹤

超越現實 虛擬現實頭戴顯示器是如何工作的

為了模擬人類自然的視角轉換效果,虛擬現實頭戴們都內建了頭部運動追蹤功能,即6軸追蹤,可以實現X、Y、Z軸及前後側面追蹤。另外,頭戴們也內建了諸如陀螺儀、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或是鐳射感測器,可以降低訊號延遲。

運動追蹤

超越現實 虛擬現實頭戴顯示器是如何工作的

運動追蹤方面,基本上都是透過配件來實現,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需要透過Touch手柄來實現控制,手柄上內建了大量感測器,可以監測手部運動,實現特定操作。索尼Playstation VR則是透過PS Camera和Move手柄來實現運動追蹤操作,相對來說稍微落後一些,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,透過在房間設定兩顆鐳射追蹤鏡頭來掃描頭戴上、手柄上的鐳射感測器,以此實現場景式的追蹤效果。

眼動追蹤

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除了主流的頭部、運動追蹤,還有一些廠商另闢蹊徑,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,是透過在頭戴顯示器中加入紅外追蹤感測器,來追蹤眼球移動,這意味著使用者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(看願景近景模糊、反之亦然),這種感覺無疑更加逼真,對於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。

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