智能VR頭盔解決方案

2019-09-07 10:59:18分類:智能穿戴方案588

  VR頭盔,又叫虛擬現實頭盔,即VR頭顯(虛擬現實頭戴式顯示設備)。早期也有VR眼鏡、VR頭盔等稱呼。VR頭顯是一種利用頭戴式顯示器將人的對外界的視覺、聽覺封閉,引導用戶產生一種身在虛擬環境中的感覺。

  無論是要求在現實世界的視場上同時看到需要的數據,還是要體驗視覺圖像變化時全身心投入的臨場感,模擬訓練、3D游戲、遠程醫療和手術,或者是利用紅外、顯微鏡、電子顯微鏡來擴展人眼的視覺能力,虛擬現實立體頭盔都獲得了應用。比如軍事上在車輛、飛機駕駛員以及單兵作戰時的命令傳達、戰場觀察、地形查看、夜視系統顯示、車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、產品規格等。
 

智能VR頭盔解決方案
 

  這里簡單說的一下VR頭盔的開發方案

  頭戴式顯示器是較早出現 的虛擬現實顯示器,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,透鏡需要聚焦光線,讓你感覺顯示器好像在無限遠的距離之外。

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

  VR頭盔--顯示屏

  高性能顯示器,是讓VR具有說服力的另一個重要因素。它們需具有足夠的像素密度來顯示清晰的圖像,并且速度要足夠快,這樣VR中的運動畫面才會流暢平滑。

  本方案的這個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——為用戶提供平滑流暢的運動畫面,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提供類似于任天堂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,然后我們的大腦會自動把它們“粘合”在一起成為一幅圖像,并在這個過程中產生一種“錯覺”。
 

 

  VR頭盔--焦點調試

  因為每個人兩個瞳孔中間的距離(也就是你去配眼鏡的時候,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,你可以通過向上或向下移動頭盔來調整焦距,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跟蹤頭盔的移動,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射器。如果使用控制器,你還需要另外再配一個攝像頭,以避免在跟蹤頭盔和控制器上的紅外燈時出現混淆。每個傳感器都是單獨跟蹤的,計算機收集所有信息來渲染畫面,讓你在任何時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,這意味著每個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,幾乎沒有滯后。

  VR頭盔--位置傳感器

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

  磁力計可以測量地球的磁場,因此總是知道“磁北”在哪個方向。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某一個方向時,其實朝著的卻是另一個方向。

  加速度計有幾個用途,一個是檢測重力,讓頭盔知道上方是哪個方向。智能手機自動轉換橫豎屏,靠的就是加速度計。而且正如它的名字所說,它可以測量沿著一個軸的加速度,因此它能提供有用的數據,讓VR頭盔知道一個對象運動的速度。

  陀螺儀可以跟蹤沿著一條軸的微小偏移(例如你稍微傾斜頭部或點頭的時候),來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,還有一個前置攝像頭,它可以使用“伴侶”系統,來幫助檢測你是否離開了游戲空間的邊界。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送視覺提示,讓你知道自己已經到達了VR空間的邊緣。

  VR頭盔--控制器

  這款VR頭盔有無線運動控制器,讓你與3D空間中的物體進行充分交互,從而增強沉浸感。

  像頭盔一樣,每個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,對運動進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,讓你可以聽到好像是來自后面、上面,甚至下面的聲音。

  隱藏的麥克風可以給游戲研發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,游戲可以檢測你在隱形游戲中產生的噪音量,或者把它作為在VR中進行語音交流的方法。

  VR頭盔--線材

  雖然有些VR設備是完全無線的,但這款VR頭盔都需要用線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。如果你是坐著使用頭盔和游戲手柄,那沒有什么問題,但當你在室內走動時,線材確實可能會變得礙手礙腳。

  VR頭盔--計算機

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

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