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去掉所有特效,真正的虚拟现实其实是这样的(上篇)

Irving Post time 2016-6-3 21:06 | Show all posts |!read_mode! [Copy URL]
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本帖最后由 Irving 于 2016-6-6 10:43 编辑

其实就在几年前,虚拟现实的还仅限于某个昂贵的学术实验室或是秘密军用设施。

比如像下面这样用来训练战斗机飞行员:


但伴随着智能手机的普及,屏幕变得更加廉价从而可以被改用于开发高质量的虚拟现实设备。结果便形成了当下这波头戴式显示器、手机 VR 盒子以及各种控制设备的热潮。


然而,在一款真正可用的VR产品能够上架之前,广大消费者和内容制作商将一直会被持续不断的创新创意、技术规格、言过其实的断言以及产品效果被过度渲染的演示所蒙蔽。

如果你看过这两年 GDC 上虚拟现实方面的多个发布会,特别是最近的 E3 大展,就会知道我想说什么。


再加上AR领域微软Hololens的各种洗脑,还有最近刷爆朋友圈的Magic leap特效。VR(AR)领域的状况越来越像一场炒作,也愈发让人迷惑了。


当然,今天我们只说VR(虚拟现实)。

环顾当前整个虚拟现实领域的主要选手、技术及术语,让我们快速梳理出虚拟现实技术上真正有意义的要点,并向大家解决这些要点是如何相互工作在一起从而实现出整个的虚拟现实概念的。

我们将会确定出其中的一些关键词,并从大量虚幻的说法中分离出一些简单的事实。

如果有一天,这些概念产品真的成为了现实,我们希望能帮你更加容易地理解并分辨出其中的的细微之处。

临场感(Presence)

临场感是当前虚拟现实行业的所有人都在努力实现的目标:让你的大脑像感知现实世界一般身临其境地去感受呈现在你面前的那个虚拟环境。

请注意,这里所说的是身临其境地。


▲黑客帝国片段

想象这样一个场景,当你站在一处虚拟悬崖边上的那一时刻,尽管你在大脑里很清楚“即便真的再往前迈一步也不会有危险”,可一旦你真的迈出那一步,临场感所激发的本能反应依然会让你的身体感受到像是真的掉下了悬崖一般。(对比母体之外真实的尼奥,口中也能被摔出血来。)

视场(Field of View)



可以说消费级虚拟现实领域最大的突破就在于视场(即实际可见区域)。平均而言,人眼天生所能看到视场大约是170度。

在 Oculus Rift 之前,绝大多数像 Vuzix VR920 和 Sony HMZ-T1 这类头戴式显示器只有区区32度、最多45度大小的视场。即便如此,这样的设备常常还是被吹嘘成是可以让你感受到像电影院里的巨幅银幕一般的使用体验,事实则是它们从未能做到过那种程度。


相比之下,最新的消费级VR头盔的原型产品都能实现90度到120度的视场,虽然依旧未能达到我们天生所能看到的170度视场,不过一个100度以上的视场也还是能够创造出一些比较令人信服的虚拟现实体验的。这也是即将上市的 Sony Project Morpheus 还有 Oculus CV1 令人期待的地方。

延迟(Latency)

这里的延迟是指,当你转动头部之后,屏幕上物理更新图像相对于你本应看到的图像之间的画面延时。

AMD 的首席游戏科学家 Richard Huddy 认为,11 毫秒或是更低的延迟对于互动性游戏来说是必需的,个别情况下20毫秒的延迟在一个360度的虚拟现实电影中移动也还可以接受。


这这方面,Nvidia 在技术文档或媒体采访中所推荐的都是20毫秒。

需要说明的是,延迟并非是作为一个硬件在性能方面的指标,而仅仅是硬件能否实现虚拟现实这种效果的一条基准线。

头部追踪技术(Head Tracking)

头部追踪技术分为两大类:

最基本的头部追踪技术是基于运动方向的头部追踪,它只能检测你头部转动的方向:从左到右、从上到下,顺时针或是逆时针。


目前,大多数VR头盔都只支持这种形式的头部追踪技术。诸如 Samsung 的 Gear VR, ImmersiON-VRelia 的 GO HMD 以及 Google Cardboard 这样的手机 VR 盒子。

当然,Oculus Rift DK1 也是这种。

另一种头部追踪技术被称为位置追踪,除了能追踪头部转动的方向还包括身体位置的移动。更准确地来说,是追踪VR头盔的位置变化及其与身体运动之间的关系——例如,你是在从一侧摇摆向另一侧,还是在以整个躯体下沉重心来缓冲跌落冲击?

想追踪位置,光靠陀螺仪已经不够了。目前的产品有多种不同的实现方式:


1、Oculus Rift DK2 和 Crescent Bay —— 以及现在的 CV1 —— 使用的是结合磁力计与陀螺仪的红外摄像头。摄像头接收头戴式显示器上面的反光器反射回来的红外线,并从反光器的具体位置上推断出相应的位置数据。

Oculus 把这一追踪系统命名为 Constellation(意为星座)。

2、Sixense 为 Samsung 的 Gear VR 开发出一套实验性的配件,使用磁场来检测某一物品是如何处在其位置上。由于是配件,因此也能用在一款原本不具备该功能的设备上。


Vrvana 以追踪标记或房间结构为基础,使用摄像头来确定其头戴式显示器的物理位置。当追踪功能需要在没有追踪标记的环境中同样能工作时,我们在 E3 大展上见识过一款基于双摄像头的原型机。

HTC/Valve 的 Vive HMD 使用的是一种名为 "Lighthouse”(灯塔)的技术(稍后会详述)。

当然还有其他类型的技术,但以上这几个是最为主流的例子。

分辨率(Resolution)

分辨率是个长期被厂商拿来偷换概念的技术指标,手机和电视产品是这样,虚拟现实设备也不例外。

广告上的分辨率跟眼睛实际看到的分辨率是不一样的(抓到这个点了吗?)

目前市场上的VR头盔最为常见的是单一屏幕,因此其真实分辨率要从屏幕正中央分开来算(一只眼睛对应一半屏幕)。

因此,当 Sony 宣称其 PlayStation VR (PSVR) 的分辨率是1920x1080,但事实是对于每只眼睛来说其像素只有960x1080。

同样单屏的 Oculus Rift DK1 (1280x800 或是单眼 640x800 ) 和 DK2 (1920x1080 或是单眼 960x1080 ) 也是一样道理。


而其他设备,如 ImmersiON-VRelia 是通过使用两块屏幕来实现一个更大的分辨率,因而这样的一块 1080p 屏幕对于单只眼睛来说确实是1920x1080。Oculus CV1 2160x1200 的分辨率就是这个意思,它是由两块1080x1200的屏幕组合而来的。


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