VR怎样才能进寻常百姓家

每天关注科技新闻已成为一种习惯，如今VR已是非常热门的话题。然而，它为何未在大众范围内引起广泛关注呢？原因在于目前还没有成熟的产品走进寻常百姓家，大众无法获得真实的体验。VR领域涵盖范围较广，Oculus Rift目前在该领域表现颇为出色。

1、VR并不是头戴式显示器

通常我们谈及VR时，总会看到有人戴着类似眼罩的设备，这种设备一般被称作虚拟现实头盔。对于不太了解VR的人而言，可能会认为它只是一个头戴式显示器，或者是缩小版的IMAX屏幕，但这其实是一个极大的误解。

头戴式显示器并非新鲜事物，索尼早在很久以前就推出过相关产品。其原理是将屏幕置于眼睛前方，通过光学镜片调整焦点，使人即便离屏幕很近也能看清画面。它所能达到的最佳效果是通过两块显示屏显示不同画面，呈现出出色的3D效果。因此，头戴式显示器本质上就是一个缩小版的IMAX屏幕，戴上它的感受就如同面前有一个3D屏幕，这与VR有着本质的区别。

2、VR头戴设备和以前的头戴显示器有什么不同

Oculus Rift的基础同样是显示器。从早期的拆解图片可以看出，开发者版本采用了两个凸透镜置于眼睛前方，后面放置一块手机屏幕。简单来说，它就是利用两个放大镜将手机屏幕放大，让人感觉视角更为宽阔，同时放大镜调整了焦点，使画面即便离得近也不会模糊。

由于早期开发者版本使用的是一块完整的三星手机AMOLED屏幕，所以需要将画面从中间分开，两个放大镜分别放大左右两边的画面。

如今的CV1版本已采用两块独立屏幕，据说这样能拥有更大的视角。而且CV1的透镜形状也发生了改变，据说是为了适配屏幕画面新的扭曲方式，总之是经过了优化。

使用凸透镜放大屏幕会产生画面扭曲的问题。为了抵消这种扭曲，解决办法是先将屏幕画面进行扭曲，经过放大镜放大后，扭曲效果相互抵消，从眼睛看上去画面就正常了。

不过，目前这种解决方案并不完美，会导致周围画面模糊，毕竟是将平面画面放大成有曲率的画面。未来可以通过提高分辨率或使用曲面屏幕来解决这一问题。此外，由于不同波长的光折射率不同，画面边缘的图像会产生偏移干扰，但据说可以通过软件算法进行补偿。

从纯粹作为显示设备的角度来看，Oculus Rift的特别之处主要在于透镜的设计。它先将广角图像压缩成平面，然后通过透镜将画面恢复成广角。这样能实现的最佳效果是带来完全沉浸的三维立体感。如果Oculus Rift仅止于此，那它就只是一个高级的3D显示器，其应用范围与目前的屏幕基本相同。

3、Oculus Rift作为VR设备的关键在于什么

单纯的显示设备除了被动观看之外，无法实现其他功能，不能称之为VR。因此，显示设备只是VR的重要组成部分，但并非关键所在。那么，关键是什么呢？关键在于运动感知。也就是将身体的运动状态通过VR设备输入到软件系统中，软件系统会根据运动进行实时反馈，从而实现与虚拟世界的互动。只有这样，才能产生真正的临场感和真实感，才能实现交互，也才能让人真正感觉身处虚拟世界之中，或者说真正进入虚拟世界。

这是一个质的飞跃，正如Oculus曾经表示：“这款头盔能提升宽视场，延伸到用户的周边视觉以外。这是非常重要的，因为当佩戴Oculus时，感觉并不像是看着屏幕，恰恰相反，仿佛是Oculus带你进入一个虚拟的宇宙。”

为什么会有这样的效果呢？这要从人类感知真实物理世界的方式说起。如果仔细分析，就会发现Oculus Rift完全模拟了我们与真实世界互动的过程。

当我们在现实世界中转动头部时，眼前的画面会随视角发生改变。头部向前时能看到前面的画面，向左时能看到左边的画面，向右时能看到右边的画面。因此，当我们转动头部时，大脑会根据看到的连续画面脑补出一个完整的三维空间形象。

那么，Oculus是如何模拟这一过程的呢？答案就是运动感知。观察前面的图片可以发现，Oculus头盔上有很多小点，这些小点用于定位。它们能随时感知头部在三维空间中的位置和角度偏移，并将这些数据传回计算机。软件会根据这些数据对画面进行相应调整。简单来说，如果你向左转头，计算机就会计算出你转动的角度和速度曲线，并将结果传递给游戏程序或视频播放器，程序或播放器会对画面进行相应角度和速度的位移。当然，这个过程是毫秒级别的，一旦延迟超过一定时间，我们就会丧失真实感，还会感到头晕。（Oculus Rift头盔本身也集成了加速度传感器等用于辅助定位）

运动感知设备一般放置在前方几米范围内即可，也可以放置两个以上，以增加跟踪的可靠性。

像话筒一样的设备是用于检测运动的，它能实时捕捉头盔上白色小点的运动轨迹，通过软件算法计算出偏移的角度和远近数据。简单来说，它能让计算机知道你朝向的方向以及你与它之间的距离。小点实际上是红外LED，可以组成一个矩阵。（PS：CV1上的小点已被遮住，表面附有一层面料，应该不影响检测）

4、运动感知的更进一步：动作感知、手势感知

如果拥有了VR头盔，并实现了头盔的运动检测，我们在接受被动内容时就能获得真实感。例如，在音乐会现场放置全景相机，我们就能远程体验现场氛围；将来观看3D电影时，能获得更真实的临场感，仿佛置身于电影之中；还可以通过类似谷歌街景的应用方式进行旅游或参观任何场所；甚至能以更好的方式观看AV内容。这是因为我们可以通过自由视角获得身处真实空间的幻觉。

然而，仅有这些还不够，我们还需要与虚拟空间进行互动的方式，这就需要对我们所有的运动数据都具备感知能力。比如，进入虚拟三维空间后，我们如何移动、如何与虚拟空间中的物体或对象接触，以及如何操作其中的界面等。传统的键盘和鼠标不太适用，无线手柄也并非理想的设备。

针对这个问题，目前已经出现了很多解决方案。例如，Oculus最新推出了名为Oculus Touch的设备。该设备上布满了检测点，也可以通过运动感知进行定位。它就像一个手环，只要握在手中，手部的移动就会被检测到并传递给计算机，计算机中的虚拟手臂也会做出同样的动作。此外，它上面还有一些按钮，能增强互动方式。

当然，这可能并非最终理想的设备，而是在目前现实技术条件下所能做出的最佳设备，并且可能也是为了与游戏平台兼容。目前的技术已经能够实现对手势的精准感知，在这方面也不止一家公司有所涉及。Oculus已经收购了Nimble VR的手势感知技术，预计会应用在后续产品中。此外，微软的Handpose也是优秀的手势感知技术。详情可以点击链接查看视频演示。

Oculus头盔上已经集成了检测摄像头，这样就能将你的手部动作与虚拟空间中的手绑定，从而控制里面的物体。

除了上半身的感知，下半身的感知也很重要。如果要玩《GTA5》或《BF4》这样的视频游戏，你需要在游戏场景中奔跑。针对这种需求，已经出现了一些VR跑步机这样的输入设备。其大致原理是，当你的脚与跑步机地面发生相对移动时，移动数据会被记录并传入游戏中，游戏的整个场景画面也会做出相应移动。这个过程与我们在现实世界中走路是一致的。不过，由于你不能离开跑步机内部的范围，需要用一个装置将身体相对固定住。这种设备未来可能会成为一种通用设备，目前已经有好几种，具体体验可能存在差异，未来也有提升的空间。

另外，触觉的感知反馈也是一个问题，目前尚未看到比较理想的解决方案。之前曾看到过一种方案，是通过类似外骨骼的形式，即在四肢和手指关节外面附上一层机械装置，当用力时，它们会提供阻力，从而模拟触觉和力度反馈。

5、声音也很重要

声音也是影响真实感的重要因素。例如，想象这样一个场景：在游戏中遇到一个怪兽，它发出恐怖的声音，你转头逃跑，但声音仍然从前面传来，这会让人感觉非常诡异。

如果不对声音进行处理，就会出现上述情况，我们完全无法通过声音来判断情况。因此，声音需要与运动数据关联起来。比如，当你往右转头时，前面的声音应该转移到左边。

不过，3D音效对于游戏来说并非新技术。在传统视频游戏中，当移动视角时，声音也会发生改变，只是VR对这种定位的精度要求更高。

对于视频而言，声音的采集也是一个问题。因为需要完全复原现场的声音效果才能获得现场感，所以像双立体声录音这样的技术起到了关键作用。

此前有新闻报道，Oculus已经在原型中通过Rift的头部追踪功能集成了双立体声技术。据tested的采访称，音效非常出色，应该在Rift CV1中已经集成。

目前的很多问题只能等待技术进步来解决，更多内容请多多关注：泰斗社区。