在被媒體狂轟亂炸了一年多后，如果有人還沒(méi)聽(tīng)過(guò)VR虛擬現(xiàn)實(shí)這個(gè)詞，那這個(gè)人一定是剛從深山老林里出來(lái)的，不過(guò)雖然知道了這個(gè)名詞，但是VR是如何工作的，VR虛擬現(xiàn)實(shí)是怎么讓你認(rèn)為你自己正站在火星上準(zhǔn)備爬上一塊巨巖，而不是正在爬廚房的柜子……

雖然大體上我們現(xiàn)在能夠見(jiàn)到的VR設(shè)備都采用了相同的樣式，但是他們?cè)缥覀冄矍吧捎跋竦姆绞絽s是大有不同的，比如說(shuō)HTC Vive和Oculus Rift等公司提供基于PC的產(chǎn)品，而Google和三星等主要廠商提供更實(shí)惠，基于智能手機(jī)的頭顯。 索尼也正在努力研發(fā)房間級(jí)移動(dòng)的Playstation VR 。

總之不管你手上的VR頭顯是哪一種，在開(kāi)始使用之前，你首先都要確保幾件事情，最重要的是電源，其次是確保輸入設(shè)備正常工作，不管是頭部跟蹤，控制器，手部跟蹤，語(yǔ)音，按鈕，觸控板等等。

完全沉浸感是每一個(gè)設(shè)計(jì)VR頭顯，游戲或是應(yīng)用程序的人的終極目標(biāo)——讓虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)更加真實(shí)，讓我們忘了電腦，頭顯和其他的配件與行為，就像我們?cè)诂F(xiàn)實(shí)世界中那樣，不過(guò)唯一的問(wèn)題就是，我們要怎么才能做到這種程度。

基礎(chǔ)：

VR頭顯，像Oculus Rift和PlayStation VR通常被稱為HMD，這簡(jiǎn)單縮寫(xiě)地意味著它們是頭戴式顯示器。 即使沒(méi)有音頻或手部跟蹤，和拿起Google Cardboard將智能手機(jī)的顯示屏放在你的臉前一樣，沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別，不過(guò)也足以讓你沉浸在虛擬世界中。

關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)，在硬件方面的目標(biāo)是建立一個(gè)真正大小的3D虛擬環(huán)境，沒(méi)有同上一一閃的電視或是顯示器的屏幕便捷，無(wú)論你以何種角度與方式觀看，都會(huì)跟隨你的視角顯示相應(yīng)的內(nèi)容，在這方面和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是完全不同的。

在輸入模式上，HTC Vive與Oculus Rift采用的是相同的方式，通過(guò)HDMI電纜將視頻與操作反饋，通過(guò)PC發(fā)送給頭顯，而谷歌的DayDream和三星的Gear VR則是適用智能手機(jī)來(lái)完成這一切。

VR頭顯將同步發(fā)送過(guò)來(lái)的兩個(gè)視頻信號(hào)顯示在一個(gè)或是兩個(gè)LCD屏幕上，對(duì)應(yīng)人類的兩只眼睛，當(dāng)然為了確保正確的焦距，在LCD屏幕和你的眼睛之間還有一個(gè)透鏡存在，在一定情況下，不同的用戶可以通過(guò)調(diào)整透鏡的距離還匹配你的雙眼見(jiàn)得距離與位置。

除了調(diào)焦外，這兩個(gè)透鏡還肩負(fù)著一個(gè)重大的使命，那就是重塑你所看到的圖片，讓他們變得更加符合我們的真實(shí)視覺(jué)效果，使之能夠在大腦內(nèi)生成一個(gè)立體的3D影像，你可以試著輪流閉上一只眼睛，這樣就能看到一個(gè)什么物體從一邊飛到另外一邊。

一般來(lái)說(shuō)，VR頭顯增加陳進(jìn)度的一個(gè)主要方式就是增加視野，即增加圖像的顯示寬度，最理想方案是360度，但是那個(gè)成本重量實(shí)在令人難以接受，而且也沒(méi)有必要，因此絕大多數(shù)的高端有線都只是選擇提供100或是110度的視野范圍，這個(gè)數(shù)值已經(jīng)足夠?qū)挻螅梢宰屧O(shè)計(jì)師充分發(fā)揮。

當(dāng)然除了視角外，想要足夠真是的畫(huà)面還有一個(gè)條件必須滿足，俺就是刷新率，最低60幀，如果低于這個(gè)數(shù)字，用戶就會(huì)覺(jué)得頭暈惡心。目前的主流水準(zhǔn)是Oculus Rift的90幀，當(dāng)然也有超越了這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的，例如索尼的PlayStation VR號(hào)稱能夠做到120幀的速率。

頭部跟蹤

頭部跟蹤意味著當(dāng)你穿著VR頭顯時(shí)，你前面的圖片會(huì)隨著你向上，向下，側(cè)面或側(cè)面傾斜而變化。 一個(gè)稱為6DoF（六自由度）的系統(tǒng)根據(jù)您的X，Y和Z軸繪制頭部，以測(cè)量頭部向前和向后，側(cè)面和肩部的運(yùn)動(dòng)，或者稱為俯仰，偏航和側(cè)傾。

有部分頭顯內(nèi)置了一些不同的組件可以用于頭部跟蹤系統(tǒng)，如陀螺儀，加速度計(jì)和磁力計(jì)。 索尼的PSVR也使用九個(gè)LED點(diǎn)綴在耳機(jī)周圍，用外部攝像頭跟蹤檢測(cè)信號(hào)，來(lái)提供360度頭部跟蹤，而Oculus則有20個(gè)LED來(lái)進(jìn)行跟蹤。

頭跟蹤技術(shù)需要低延遲才能有效，這個(gè)時(shí)間需要控制在50毫秒以內(nèi)或更短，否則我們我們的轉(zhuǎn)頭動(dòng)作和VR環(huán)境變化之間就會(huì)存在延遲滯后。 Oculus Rift在這方面做的不錯(cuò)，其延遲滯后只有30ms。 不過(guò)導(dǎo)致延遲滯后的原因可能有很多，例如PSVR用的那個(gè)測(cè)量我們的手和手臂運(yùn)動(dòng)的PS移動(dòng)式控制器。

最后，耳機(jī)可以用來(lái)增加沉浸感。 雙聲道或3D音頻可以由應(yīng)用程序和游戲開(kāi)發(fā)人員使用，以利用VR頭戴式耳機(jī)的頭部跟蹤技術(shù)，利用這一點(diǎn)，給佩戴者的聲音是從后面，到他們的側(cè)面或在遠(yuǎn)處的感覺(jué)。

運(yùn)動(dòng)跟蹤

頭部跟蹤是高級(jí)VR頭顯超越Cardboard的其他移動(dòng)VR頭顯的一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)，但是VR玩家依舊需要運(yùn)動(dòng)跟蹤，當(dāng)你帶上VR頭顯后第一個(gè)能看到的物體就是你的手，在一個(gè)虛擬空間內(nèi)。

早期，Leap Motion發(fā)布了些小玩意，能夠使用紅外傳感器跟蹤手部動(dòng)作，開(kāi)發(fā)人員把Leap Motion綁在Oculus dev套件的前面，借助它來(lái)識(shí)別跟蹤手部動(dòng)作，此外他們還嘗試了一些其他的方法，諸如使用Kinect 2跟蹤我們的整個(gè)身體運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)，但現(xiàn)在我們有來(lái)自O(shè)culus，Valve和Sony的令人興奮的新技術(shù)。

Oculus Touch是一套無(wú)線控制器，旨在讓您感覺(jué)像在VR中使用自己的手。 你抓住每個(gè)控制器，并在VR游戲期間使用按鈕，拇指和觸發(fā)器，而且在每個(gè)控制器上還存在傳感器矩陣，以檢測(cè)諸如指向和揮動(dòng)的手勢(shì)。

至于HTC Vive，他則是用了一個(gè)很有趣的與Valve聯(lián)合開(kāi)發(fā)的LightHouse的運(yùn)動(dòng)跟蹤器，用戶需要在房間內(nèi)設(shè)置兩個(gè)LightHouse基站，基站會(huì)發(fā)射激光掃射目標(biāo)區(qū)域，而Vive頭顯和控制手柄上上設(shè)有光電傳感器，系統(tǒng)可以根據(jù)每個(gè)光電傳感器來(lái)來(lái)檢測(cè)頭部與雙手的精確物質(zhì)，這套方案的最大優(yōu)勢(shì)就是可以在同一空間內(nèi)跟蹤做個(gè)用戶。

其他運(yùn)動(dòng)檢測(cè)方法可以包括從Xbox控制器或操縱桿到您的電腦，語(yǔ)音控制，智能手套和跑步機(jī)之類的，如Virtuix Omni，這是一種相當(dāng)大型的裝備，允許您模擬走在一個(gè)VR環(huán)境，并且能夠巧妙的在游戲中重新定向。

Oculus正在尋找與對(duì)手HTC對(duì)抗的可以進(jìn)行房間級(jí)物理定位的設(shè)備，基本上，Rift所有者現(xiàn)在可以選擇花費(fèi)79美元購(gòu)買第三個(gè)傳感器，并增加更多的覆蓋到他們的VR游戲區(qū)。

雖然這套方案看起來(lái)不錯(cuò)，但問(wèn)題是，這仍然要比HTC的差很多，HTC Vive使用的兩個(gè)LightHouse傳感器可以提供高達(dá)225平方英尺的跟蹤空間，但Oculus的兩個(gè)Constellation傳感器攝像機(jī)僅提供25平方英尺的覆蓋范圍，即使加上第三個(gè)攝像機(jī)，其最大的跟蹤空間也只有64平方英尺 。

目前索尼也在嘗試解決這個(gè)問(wèn)題，最近抱出來(lái)一份專利更名了這一點(diǎn)，該文件詳細(xì)描述了基于光和反射鏡的VR跟蹤系統(tǒng)，其使用光束投影儀來(lái)確定玩家的位置，但是我們無(wú)法確定該技術(shù)是否將出現(xiàn)能在當(dāng)代PSVR上直接升級(jí)，疑惑著或者出現(xiàn)在第二代產(chǎn)品上。

眼球追蹤

眼球追蹤可能是目前VR拼圖的最后一塊，很遺憾的是，Rift，Vive和PS VR都不支持此項(xiàng)技術(shù)，目前只有一款名為FOVE的頭顯支持此項(xiàng)非常有前途的技術(shù)，接下來(lái)就讓我們來(lái)看看它是如何工作的。

眼球追蹤是使用紅外傳感器在頭顯內(nèi)監(jiān)測(cè)你的眼睛移動(dòng)，借助此項(xiàng)技術(shù)，F(xiàn)OVE知道你的眼睛在虛擬現(xiàn)實(shí)中正在觀察哪個(gè)趨于，這個(gè)技術(shù)的主要優(yōu)在于能夠允許游戲中的角色更準(zhǔn)確地反饋你在查看的地方，簡(jiǎn)單的說(shuō)是使景深更逼真。

在標(biāo)準(zhǔn)的VR頭顯中，一切都是在pin-sharp焦點(diǎn)內(nèi)，雖然很清晰，但這不是我們?nèi)粘Ｓ^察世界的方式，正確的方式是如果我們的眼睛看著遠(yuǎn)處的物體，就會(huì)出現(xiàn)前景模糊的情況，反之亦然。 而通過(guò)跟蹤我們的眼睛，F(xiàn)OVE的圖形引擎可以在VR的3D空間中模擬這一點(diǎn)。 沒(méi)錯(cuò)，正確的模糊也很重要。

當(dāng)然這并不說(shuō)分辨率不重要，頭顯仍然需要高分辨率顯示，以避免出現(xiàn)顆粒效果，在此基礎(chǔ)上，VR頭顯還應(yīng)該讓我們的視覺(jué)符合生理特征。 如果沒(méi)有眼睛跟蹤，一切都在焦點(diǎn)內(nèi)，即使你自己不覺(jué)得，但你的大腦知道有什么不匹配，那么長(zhǎng)時(shí)間使用VR頭顯有導(dǎo)致疾病的可能。