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VR眼鏡構造

圖文 更新时间:2024-07-26 03:48:43

不同的虛拟現實眼鏡不斷的改進,從有線到無線,分辨率由低到高,一個像眼鏡一般的裝置為何能給我們帶來立體感和沉浸感呢?

VR眼鏡構造(原理和結構大揭秘)1

視差是我們感知真實世界深度的重要基礎。人兩眼之間的間距,造成兩眼的視角存在細微的差别。分别捂住你的左眼和右眼,望向同一個乒乓球,你會發現,看到的乒乓球位置并不同。同時睜開兩隻眼睛,才能對乒乓球的位置有更為準确的判斷,立體感随之産生。

VR眼鏡構造(原理和結構大揭秘)2

機器無法實現人眼的功能,卻能模仿人眼的方式,将虛拟的世界呈現在人眼前。

VR眼鏡構造(原理和結構大揭秘)3

如果把相機放在一個廣場上,拍攝一遠一近的兩個人,當鏡頭對焦在不同的人身上,就能拍到兩張隻有一個人清晰,而其他部分虛化的照片。如果在這個場景裡再加一個人,這個場景中就出現了三個遠近不同的人,鏡頭對焦到不同人身上時,我們就能拍到三張隻有一個人清晰,而其他部分虛化的照片了。如果不斷的在斜後方增加人數,這個相機就能拍攝出無數張隻有一個人清晰,而其他部分虛化的照片。如果把這些照片疊在一起,它們實際上就粗略地組成了在這個角度上,很多人站在廣場上這樣一個立體場景。

VR眼鏡構造(原理和結構大揭秘)4

換句話說,相機在這個點上能夠“看到”的整個立體場景,可以被豎着切成無數張切片,也就是這無數張照片。如果我們再模仿人的雙眼,以及在不同位置上的視角,再把眼前的場景,從各個角度都切片,那麼整個場景裡,所有角度的切片疊加在一起,就最終組成了一個完整的立體場景。虛拟現實中的内容就是采集整個場景中的很多切片,甚至是所有切片,來生成一個用來模拟人眼的切片數據庫。這個數據庫經過處理,就能在顯示屏上複現出整個立體場景了。

VR眼鏡構造(原理和結構大揭秘)5

切片的切換以及存儲,及其考驗機器的計算能力。切片的更新速度,跟不上你的動作,就會帶來新的問題:眩暈感。

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在現實世界中,當你轉動頭部,眼前的畫面随之改變,并不是出現延遲。當你戴上頭顯,假設在0.5秒内頭部向右邊旋轉90度,顯示器最終也會呈現右轉90度之後的畫面。但如果頭顯存在高延遲的問題,畫面的轉換會花費1秒的時間,這個0.5秒時間差就是延時。

VR眼鏡構造(原理和結構大揭秘)7

在早期的虛拟現實系統裡面它的計算能力有限,畫面渲染速度過慢,頭部的每一次運動就會觸發一系列新的運算。當你快速轉動頭部,畫面延遲或者帶有拖影。這個時候身體并無法适應,中樞神經對這一狀态的反饋就是“眩暈和惡心”。如果延時能夠限制在20毫秒以内,大腦就無法察覺,不舒服的感覺也就消失了。

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虛拟現實眼鏡的呈現方式,和我們人眼不同。我們的眼球在億萬年的進化過程中,得到完美的調節焦距的功能。讓我們在觀察遠處物體和近處物體之間自由切換。

VR眼鏡構造(原理和結構大揭秘)9

人和屏幕的距離保持不變,因此就造成畫面反饋的深度和實際人眼和屏幕的距離,并不匹配,人眼将注意力放在虛化的畫面上,在沒有焦點的情況下,大腦就會重新尋找焦點,多次反複的重新聚焦的過程,就是造成眩暈的罪魁禍首。解決這個問題,就需要在鏡片上下功夫。利用可變焦的鏡片,顯示系統可以變焦,成像在焦平面的不同距離,這樣眼睛的轉動和對焦距離吻合一緻,就不會因為來回尋找焦點,帶來眩暈感。

VR眼鏡構造(原理和結構大揭秘)10

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