智能VR頭盔解決方案

　　VR頭盔，又叫虛擬現實(shí)頭盔，即VR頭顯(虛擬現實(shí)頭戴式顯示設備)。早期也有VR眼鏡、VR頭盔等稱(chēng)呼。VR頭顯是一種利用頭戴式顯示器將人的對外界的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)封閉，引導用戶(hù)產(chǎn)生一種身在虛擬環(huán)境中的感覺(jué)。

　　無(wú)論是要求在現實(shí)世界的視場(chǎng)上同時(shí)看到需要的數據，還是要體驗視覺(jué)圖像變化時(shí)全身心投入的臨場(chǎng)感，模擬訓練、3D游戲、遠程醫療和手術(shù)，或者是利用紅外、顯微鏡、電子顯微鏡來(lái)擴展人眼的視覺(jué)能力，虛擬現實(shí)立體頭盔都獲得了應用。比如軍事上在車(chē)輛、飛機駕駛員以及單兵作戰時(shí)的命令傳達、戰場(chǎng)觀(guān)察、地形查看、夜視系統顯示、車(chē)輛和飛機的炮瞄系統等需要信息顯示的，都可以采用虛擬現實(shí)立體頭盔。在CAD/CAM 操作上，HMD使操作者可以遠程查看數據，比如局部數據清單、工程圖紙、產(chǎn)品規格等。
 

 

　　這里簡(jiǎn)單說(shuō)的一下VR頭盔的開(kāi)發(fā)方案。

　　頭戴式顯示器是較早出現 的虛擬現實(shí)顯示器，其顯示原理是左右眼屏幕分別顯示左右眼的圖像，人眼獲取這種帶有差異的信息后在腦海中產(chǎn)生立體感。

　　VR頭盔--透鏡

　　透鏡是比較重要的元素之一。透鏡旨在愚弄你的眼睛，讓你以為面前是一片廣闊的空間，而不是兩英寸大的平面顯示器。要做到這一點(diǎn)，透鏡需要聚焦光線(xiàn)，讓你感覺(jué)顯示器好像在無(wú)限遠的距離之外。

　　很多頭盔都采用了特殊的菲涅耳透鏡，通過(guò)使用薄的、圓形棱鏡陣列，來(lái)實(shí)現與大塊曲面透鏡相同的效果。這些透鏡還被用來(lái)放大頭盔的內置顯示屏，讓圖像占據你的整個(gè)視野，這樣你就不會(huì )注意到屏幕的邊緣了。

　　VR頭盔--顯示屏

　　高性能顯示器，是讓VR具有說(shuō)服力的另一個(gè)重要因素。它們需具有足夠的像素密度來(lái)顯示清晰的圖像，并且速度要足夠快，這樣VR中的運動(dòng)畫(huà)面才會(huì )流暢平滑。

　　本方案的這個(gè)VR頭盔采用了兩塊1080x1200顯示屏，一只眼睛對應一塊，它們可以以每秒90幀的速度顯示圖像——為用戶(hù)提供平滑流暢的運動(dòng)畫(huà)面，以及寬廣的110度的可視角度，可以覆蓋你視野范圍的很大一部分。

　　智能頭盔還使用雙屏幕來(lái)提供類(lèi)似于任天堂3DS的立體3D效果。每塊屏幕對每只眼睛顯示一幅略微偏移的圖像，然后我們的大腦會(huì )自動(dòng)把它們“粘合”在一起成為一幅圖像，并在這個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生一種“錯覺(jué)”。
 

 

　　VR頭盔--焦點(diǎn)調試

　　因為每個(gè)人兩個(gè)瞳孔中間的距離(也就是你去配眼鏡的時(shí)候，需要測量的瞳距)是不同的，所以頭盔中鏡片的位置需是可調的，以便根據我們的瞳距來(lái)提供正確的立體3D效果。

　　VR頭盔使用了混合菲涅爾透鏡，這種透鏡具有可變的聚焦水平，你可以通過(guò)向上或向下移動(dòng)頭盔來(lái)調整焦距，找到較佳位置。

　　VR頭盔--紅外跟蹤

　　這款VR頭盔使用紅外激光來(lái)跟蹤頭盔的移動(dòng)，但各有各的方法。

　　它使用的是放在辦公桌上的紅外攝像頭，跟蹤VR頭盔前后都有的紅外發(fā)射器。如果使用控制器，你還需要另外再配一個(gè)攝像頭，以避免在跟蹤頭盔和控制器上的紅外燈時(shí)出現混淆。每個(gè)傳感器都是單獨跟蹤的，計算機收集所有信息來(lái)渲染畫(huà)面，讓你在任何時(shí)候從任何角度看的圖像都是正確的。所有這一切幾乎都需要立即完成，這意味著(zhù)每個(gè)紅外傳感器的坐標被立即捕獲和處理，圖像也就馬上顯示出來(lái)，幾乎沒(méi)有滯后。

　　VR頭盔--位置傳感器

　　為了顯示準確的畫(huà)面，當你環(huán)顧周?chē)鷷r(shí)，頭盔須以亞毫米級的精度跟蹤你的頭部運動(dòng)。這是通過(guò)各種內置傳感器來(lái)實(shí)現的。有了這些傳感器提供的各種數據，頭盔就可以實(shí)現的“六自由度”，跟蹤頭盔可以跟隨頭部做出的任何運動(dòng)。(注：物體在空間具有六個(gè)自由度，即沿x、y、z三個(gè)直角坐標軸方向的移動(dòng)自由度和繞這三個(gè)坐標軸的轉動(dòng)自由度。)

　　磁力計可以測量地球的磁場(chǎng)，因此總是知道“磁北”在哪個(gè)方向。這樣就可以確保它指向的是正確的方向，防止出現“偏移”錯誤——即頭盔以為自己朝著(zhù)某一個(gè)方向時(shí)，其實(shí)朝著(zhù)的卻是另一個(gè)方向。

　　加速度計有幾個(gè)用途，一個(gè)是檢測重力，讓頭盔知道上方是哪個(gè)方向。智能手機自動(dòng)轉換橫豎屏，靠的就是加速度計。而且正如它的名字所說(shuō)，它可以測量沿著(zhù)一個(gè)軸的加速度，因此它能提供有用的數據，讓VR頭盔知道一個(gè)對象運動(dòng)的速度。

　　陀螺儀可以跟蹤沿著(zhù)一條軸的微小偏移(例如你稍微傾斜頭部或點(diǎn)頭的時(shí)候)，來(lái)提供更準確的物體旋轉信息。

 

　　VR頭盔--伴侶系統

　　VR頭盔除了有“燈塔”紅外跟蹤系統之外，還有一個(gè)前置攝像頭，它可以使用“伴侶”系統，來(lái)幫助檢測你是否離開(kāi)了游戲空間的邊界。因此，如果你快要撞上墻壁或家具了，它就可以巧妙地給你發(fā)送視覺(jué)提示，讓你知道自己已經(jīng)到達了VR空間的邊緣。

　　VR頭盔--控制器

　　這款VR頭盔有無(wú)線(xiàn)運動(dòng)控制器，讓你與3D空間中的物體進(jìn)行充分交互，從而增強沉浸感。

　　像頭盔一樣，每個(gè)控制器都配備了磁力計、加速度計和陀螺儀以及紅外傳感器，對運動(dòng)進(jìn)行亞毫米級的精度跟蹤。

　　VR頭盔--音頻

　　很多頭盔內置了耳機，可以產(chǎn)生3D音頻。這樣游戲就可以添加相對于你的位置的音頻提示，讓你可以聽(tīng)到好像是來(lái)自后面、上面，甚至下面的聲音。

　　隱藏的麥克風(fēng)可以給游戲研發(fā)人員提供更多的選擇，在游戲中添加更多的沉浸式功能。使用麥克風(fēng)，游戲可以檢測你在隱形游戲中產(chǎn)生的噪音量，或者把它作為在VR中進(jìn)行語(yǔ)音交流的方法。

　　VR頭盔--線(xiàn)材

　　雖然有些VR設備是完全無(wú)線(xiàn)的，但這款VR頭盔都需要用線(xiàn)材將頭盔連接到計算機上，以便傳輸數據和電能，讓顯示屏以90幀/秒的速度顯示高清圖像。如果你是坐著(zhù)使用頭盔和游戲手柄，那沒(méi)有什么問(wèn)題，但當你在室內走動(dòng)時(shí)，線(xiàn)材確實(shí)可能會(huì )變得礙手礙腳。

　　VR頭盔--計算機

　　VR這種黑魔法發(fā)生的地方其實(shí)是在計算機里。所有的位置跟蹤數據都被發(fā)送到了計算機上，輸入到了游戲中，然后它再對圖像進(jìn)行渲染，發(fā)送到頭盔上顯示出來(lái)。