VR的工作原理是啥?用最淺顯的話來告訴你
- 發佈時間:2016-06-30 15:33:43 來源:東方網 責任編輯:賈思曼
VR,全稱Virtual Reality,即虛擬現實。VR是一套欺騙人類大腦和感知的系統,比如當你帶上VR眼鏡後,環顧四週,你會發現畫面會根據你的移動而變化,感覺就像來到一個全新的世界一樣,這就是最籠統的VR定義。
然而,要做到“身臨其境”可是相當的不容易。我們的大腦是如此地聰明,以至於要完全騙過它,幾乎成為不可能的任務。這也是VR技術誕生30年後的今天,才正式踏上普及之路的原因。
基礎硬體
當前VR設備可以大致分成兩個類別,一是需要借助外部硬體協助運算的,比如Oculus Rift和HTC Vive,它們需要連接一台高性能電腦才能運作。
另一個類別則是依賴設備內置硬體完成運算的,比如Pico NeoVR一體機、大朋VR一體機,這些VR眼鏡的特點是無需其他設備協助,能夠完全獨立工作。
手機VR盒子的鼻祖:Google Cardboard
當然,廉價且常見的手機VR盒子也應當歸到這一類。VR手機盒子其實只是一個VR外殼,需要把手機放到裏面充當螢幕和運算硬體,才能工作。當然大部分的VR盒子並沒有多大的技術含量,但像三星Gear VR這種本身整合一定的運算能力的VR手機盒子,在體驗上就要比2、3百塊的VR盒子好得多。
HTC Vive拆解
實際情況是,Oculus Rift、HTC Vive這種需要連接高性能電腦的VR眼鏡的體驗是最好的,因為高性能電腦的圖形能力更強,其次就是這種強大的性能為VR眼鏡的設計提供非常廣闊的空間,使Oculus Rift和HTC Vive能夠做到較高的畫面刷新率和極低的延遲,令到VR體驗更加真實。
而一體式VR內部運算硬體一般來説和手機差不多,所以其性能體驗和依賴高性能電腦的Oculus等設備還是有很大差距。不過由於硬體是確定的,所以在優化上要比VR手機盒子好。
也就是説,VR手機盒子的體驗是當中最糟糕的了,這不僅僅是成本的問題,由於現實中的手機種類太多,硬體差異也十分大,廠商無法針對每一款手機進行優化,因此體驗很難提升。不過三星Gear VR則是由於只支援三星旗艦手機,所以在優化上也比較能下功夫,體驗就拋離了一般的手機盒子。
VR為什麼能看起來真實?
這裡的真實不是指和圖像和現實看起來一樣,而是指3D立體感。事實上,人的雙眼看到的畫面是不一樣的,這種差別讓我們能感知到深度,讓事物看起來立體。
用以拍攝360度全景視頻的相機陣列
而VR眼鏡也是利用了這種視覺差別,替我們雙眼分別安排不用的畫面,從而讓我們感覺畫面是立體的。
這不是跟3D電影一樣嗎?其實不然,VR強調的是360度全景交互,不僅有強烈的沉浸感和立體感,更重要的是允許用戶和虛擬世界進行交互。交互這點雖然目前VR電影還無法體現,但在VR遊戲中,更強的沉浸感和交互性正逐步顛覆這遊戲業界。
頭部追蹤技術
有了強大的性能和立體的表現還不夠,頭部追蹤技術會感知我們的頭部動作,這樣當我們在現實世界中移動,虛擬現實世界中的我們也就能同樣地移動。
當我們向左看,頭部追蹤技術能夠識別這一動作,這時硬體就會即時渲染出左邊的場景,這樣,我們往左看就能看到左邊的場景,往右看則能看到右邊的場景,而不會發生場景跟著我們移動的意外。
眼球追蹤
其實,即使是手機VR盒子,都具備上述的幾個關鍵硬體技術(手機通過陀螺儀模擬頭部追蹤),但眼球追蹤,在VR領域中還算是比較稀有的玩意。
整合眼球追蹤技術的Fove
眼球跟蹤技術是通過追蹤我們的瞳孔實現的,演算法能夠根據我們注視的景物來變換景深,從而帶來更出色的沉浸體驗。比如,伸出一隻手指舉在眼前,當我們注視著它時,手指前方的景物便會變得模糊,而當我們注視背景,手指又會變得模糊,這正是景深不同帶來的變化。眼球追蹤技術能夠知道我們在看哪,從而模擬景深的變化,讓體驗更加出色。