vr工作原理，VR头盔工作原理，真相大揭秘

很多朋友对vr工作原理，VR头盔工作原理，真相大揭秘不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

一个镜头，一些传感器和其他东西，它们是如何把你传送到一个奇妙的新世界的？VR看起来可能有点像黑魔法，但实际上，每一个头盔都是精心设计的产品，是前沿科技和奇思妙想的融合，旨在让你忘记琐碎的事情，专注于屏幕上呈现的VR世界。以下是头盔工作原理的分解。这些组件共同提供了令人信服的VR体验。镜头

镜头是最重要的元素之一。镜片的设计是为了欺骗你的眼睛，让你以为面前是一片广阔的空间，而不是两英寸的平板显示器。要做到这一点，镜头需要聚焦光线，让你感觉显示器好像在无限远处。

很多头盔使用特殊的菲涅尔透镜，通过使用薄而圆的棱镜阵列，达到与大曲面透镜相同的效果。这些镜头还用来放大头盔内置的显示屏，让图像占据你的整个视野，让你不会注意到屏幕的边缘。

高性能的显示屏是让VR有说服力的另一个重要因素。它们必须有足够的每英寸像素来显示清晰的图像，并且足够快，这样VR中的运动画面才会流畅顺滑。HTC Vive和Oculus都使用两个1080x1200的显示屏，每只眼睛一个。它们可以以每秒90帧的速度显示图像——，为用户提供流畅平滑的运动画面和110度的广视角，可以覆盖你的很大一部分视野。

高端头盔也使用双屏来提供类似任天堂3DS的立体3D效果。每个屏幕都为每只眼睛显示一个稍微偏移的图像，然后我们的大脑会自动将它们“粘合”在一起成为一个图像，在这个过程中，会产生一种与深度相关的错觉。

三星Gear VR使用智能手机作为显示屏。为了保持低成本和“无线”效果，它牺牲了视觉和图形保真度。在这种情况下，创建立体图像的工作由两个可替换的透镜来完成。焦点调试由于每个人的两个瞳孔中心之间的距离(也就是你去配眼镜时需要测量的瞳距)是不一样的，所以为了根据我们的瞳距提供正确的立体3D效果，头盔中镜片的位置必须是可调的。

Oculus Rift还使用了混合菲涅尔透镜，该透镜具有可变的聚焦级别。您可以通过上下移动头盔来调整焦距，以找到最佳位置。

位置传感器为了显示准确的画面，当你环顾四周时，头盔必须以亚毫米的精度跟踪你的头部运动。这是通过各种内置传感器实现的。通过这些传感器提供的各种数据，头盔可以实现真正的“六自由度”，跟踪头盔可以跟随头部做出的任何运动。(注：一个物体在空间有六个自由度，即沿X、Y、Z三个直角坐标轴运动的自由度和绕这三个坐标轴转动的自由度。)

磁力计可以测量地球的磁场，所以它们总是知道“磁北”是哪个方向。这样可以保证它指向正确的方向，防止出现“偏移”错误——，即当头盔认为自己在向一个方向行进时，实际上是向另一个方向行进。

加速度计有几个用途。一个是检测重力，让头盔知道上面是哪个方向。智能手机依靠加速度计自动在水平和垂直屏幕之间切换。而且正如它的名字所说，它可以测量沿着一个轴的加速度，所以它可以提供有用的数据，让头盔知道一个物体的速度。陀螺仪可以跟踪沿某个轴的微小偏差(例如，当你稍微倾斜头部或点头时)，以提供关于物体旋转的更准确信息。

三星Gear VR并没有使用更先进的红外跟踪方式，而是使用了惯性测量单元(IMU)，这是一种集磁力计、加速度计和陀螺仪于一体的设备。与大多数智能手机不同，这款IMU专门用于减少迟滞，提高头部跟踪性能。红外追踪Oculus Rift和HTC Vive都是使用红外激光来追踪头盔的运动，但各有各的方法。

Oculus使用放置在桌子上的星座红外摄像头来跟踪Oculus Rift头盔正面和背面的红外发射器。如果你使用Oculus Touch控制器，你需要一个额外的摄像头，以避免在跟踪头盔和控制器上的红外线灯时出现混乱。每个传感器单独跟踪，计算机收集所有信息渲染画面，让你在任何时间任何角度看到的图像都是正确的。

所有这些几乎都需要立即完成，这意味着每个红外传感器的坐标都是立即被捕捉和处理的，图像也是立即显示的，几乎没有滞后。

HTC Vive使用的是“灯塔”红外发射器，放置在游戏空间的角落，可以快速发射激光，扫遍房间。Vive上的红外传感器捕捉到它，并测量它在空间中的位置。这套系统的工作原理和Oculus类似，但本质上是用“灯塔”作为发射器，头盔作为摄像头，作用正好相反。

同伴系统Vive头盔不仅有“灯塔”红外跟踪系统，还有一个前置摄像头，可以使用“同伴”系统来帮助检测你是否离开了游戏空间的边界。因此，如果你即将撞到墙壁或家具，Vive可以巧妙地向你发送视觉提示，让你知道你已经到达了VR空间的边缘。控制器Rift和Vive具有无线运动控制器，可以让你与3D空间中的物体充分互动，从而增强沉浸感。

像头盔一样，每个控制器都配备了磁力计、加速计、陀螺仪和红外传感器，以亚毫米精度跟踪运动。音频很多头盔都内置了耳机，可以产生3D音频。通过这种方式，游戏可以相对于你的位置添加音频提示，让你听到似乎来自背后、上方甚至下方的声音。

隐藏式麦克风可以为游戏开发者提供更多选择，并为游戏增加更多沉浸式功能。使用麦克风，游戏可以检测你在潜行游戏中产生的噪音量，或者将其作为VR中语音交流的一种方法。

电线虽然有些VR设备(如三星Gear VR)是完全无线的，但Vive和Rift都需要电线将头盔连接到电脑上，以便传输数据和电力，使显示屏以每秒90帧的速度显示高清图像。如果你坐着使用头盔和游戏手柄，没有问题，但当你在室内行走时，电线可能真的会碍事。

电脑VR的黑魔法真正发生的地方其实在电脑里。所有的位置追踪数据都发送到电脑中，输入到游戏中，然后它渲染图像，发送到头盔上显示。对于三星Gear VR等无线VR头盔，电脑放在头盔内部。比如在Gear VR上，智能手机不仅扮演了显示屏的角色，还承担了处理器的任务。

以上知识分享希望能够帮助到大家！