VR的工作原理是啥?用最浅显的话来告诉你

来源中国网

VR,全称Virtual Reality,即虚拟现实。VR是一套欺骗人类大脑和感知的系统,比如当你带上VR眼镜后,环顾四周,你会发现画面会根据你的移动而变化,感觉就像来到一个全新的世界一样,这就是最笼统的VR定义。

然而,要做到“身临其境”可是相当的不容易。我们的大脑是如此地聪明,以至于要完全骗过它,几乎成为不可能的任务。这也是VR技术诞生30年后的今天,才正式踏上普及之路的原因。

基础硬件

当前VR设备可以大致分成两个类别,一是需要借助外部硬件协助运算的,比如Oculus Rift和HTC Vive,它们需要连接一台高性能电脑才能运作。

另一个类别则是依赖设备内置硬件完成运算的,比如Pico NeoVR一体机、大朋VR一体机,这些VR眼镜的特点是无需其他设备协助,能够完全独立工作。

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手机VR盒子的鼻祖:Google Cardboard

当然,廉价且常见的手机VR盒子也应当归到这一类。VR手机盒子其实只是一个VR外壳,需要把手机放到里面充当屏幕和运算硬件,才能工作。当然大部分的VR盒子并没有多大的技术含量,但像三星Gear VR这种本身集成一定的运算能力的VR手机盒子,在体验上就要比2、3百块的VR盒子好得多。

HTC Vive拆解

实际情况是,Oculus Rift、HTC Vive这种需要连接高性能电脑的VR眼镜的体验是最好的,因为高性能电脑的图形能力更强,其次就是这种强大的性能为VR眼镜的设计提供非常广阔的空间,使Oculus Rift和HTC Vive能够做到较高的画面刷新率和极低的延迟,令到VR体验更加真实。

而一体式VR内部运算硬件一般来说和手机差不多,所以其性能体验和依赖高性能电脑的Oculus等设备还是有很大差距。不过由于硬件是确定的,所以在优化上要比VR手机盒子好。

也就是说,VR手机盒子的体验是当中最糟糕的了,这不仅仅是成本的问题,由于现实中的手机种类太多,硬件差异也十分大,厂商无法针对每一款手机进行优化,因此体验很难提升。不过三星Gear VR则是由于只支持三星旗舰手机,所以在优化上也比较能下功夫,体验就抛离了一般的手机盒子。

VR为什么能看起来真实?

这里的真实不是指和图像和现实看起来一样,而是指3D立体感。事实上,人的双眼看到的画面是不一样的,这种差别让我们能感知到深度,让事物看起来立体。

用以拍摄360度全景视频的相机阵列

而VR眼镜也是利用了这种视觉差别,替我们双眼分别安排不用的画面,从而让我们感觉画面是立体的。

这不是跟3D电影一样吗?其实不然,VR强调的是360度全景交互,不仅有强烈的沉浸感和立体感,更重要的是允许用户和虚拟世界进行交互。交互这点虽然目前VR电影还无法体现,但在VR游戏中,更强的沉浸感和交互性正逐步颠覆这游戏业界。

头部追踪技术

有了强大的性能和立体的表现还不够,头部追踪技术会感知我们的头部动作,这样当我们在现实世界中移动,虚拟现实世界中的我们也就能同样地移动。

当我们向左看,头部追踪技术能够识别这一动作,这时硬件就会即时渲染出左边的场景,这样,我们往左看就能看到左边的场景,往右看则能看到右边的场景,而不会发生场景跟着我们移动的意外。

眼球追踪

其实,即使是手机VR盒子,都具备上述的几个关键硬件技术(手机通过陀螺仪模拟头部追踪),但眼球追踪,在VR领域中还算是比较稀有的玩意。

集成眼球追踪技术的Fove

眼球跟踪技术是通过追踪我们的瞳孔实现的,算法能够根据我们注视的景物来变换景深,从而带来更出色的沉浸体验。比如,伸出一只手指举在眼前,当我们注视着它时,手指前方的景物便会变得模糊,而当我们注视背景,手指又会变得模糊,这正是景深不同带来的变化。眼球追踪技术能够知道我们在看哪里,从而模拟景深的变化,让体验更加出色。