一個鏡頭、一些傳感器和其他東西如何將你“傳送”到一個美妙的新世界？

VR 看似黑魔法，但實際上，每一款頭顯都是精心設計的產品，融合了 技術和奇思妙想，旨在讓您忘記平凡的瑣事，專注于屏幕上呈現的內容。在虛擬現實世界中。下面詳細介紹頭顯的工作原理，以及組合在一起以提供令人信服的 VR 體驗的組件。

鏡片

鏡頭是最重要的元素之一。這些鏡片旨在讓您的眼睛誤以為您正在看的是一片廣闊的空間，而不是兩英寸的純平顯示器。要做到這一點，鏡頭需要聚焦光線，使顯示器感覺好像無限遠。

許多頭盔使用特殊的菲涅爾透鏡，這些透鏡使用薄的圓形棱鏡陣列來實現與大曲面透鏡相同的效果。這些鏡頭還用于放大耳機的內置顯示屏，使圖像充滿您的整個視野，這樣您就不會注意到屏幕的邊緣。

顯示屏

高性能顯示是讓VR具有說服力的另一個重要因素。它們必須具有足夠的像素密度才能顯示清晰的圖像，并且速度必須足夠快，以便 VR 中的運動流暢流暢。

HTC Vive 和 Oculus 都使用兩個 1080x1200 顯示器，每只眼睛一個，可以每秒 90 幀的速度顯示圖像——為用戶提供流暢的運動和 110 度的寬視角，可以覆蓋你的大部分視野的愿景。

高端耳機還使用雙屏提供類似于任天堂 3DS 的立體 3D 效果。每個屏幕向每只眼睛顯示一個略微偏移的圖像，我們的大腦會自動將它們“粘合”成一個圖像，在這個過程中產生一種深度錯覺。

三星 Gear VR 使用智能手機作為顯示器，犧牲視野和圖形保真度以保持低成本和“無線”。在這種情況下，創建立體圖像的工作由兩個可互換鏡頭完成。

重點調試

因為每個人兩個瞳孔中心的距離（也就是你去戴眼鏡的時候需要測量的瞳距）是不一樣的，所以鏡片在頭盔里的位置必須是可調的，以便調整根據我們的瞳距。提供正確的立體 3D 效果。 Oculus Rift 還使用混合菲涅耳透鏡，它具有可變焦距級別，您可以通過上下移動頭顯來調整焦距級別，以找到更佳 位置。

  位置傳感器

為了顯示準確的圖片，當您環顧四周時，頭盔必須以亞毫米的精度跟蹤您的頭部運動。這是通過各種內置傳感器實現的。通過這些傳感器提供的各種數據，頭盔可以實現真正的“六自由度”，跟蹤頭盔可以跟隨頭部做出的任何動作。 （注：物體在空間中有六個自由度，即沿x、y、z三個直角坐標軸運動的自由度和繞這三個坐標軸旋轉的自由度。）

磁力計測量地球的磁場，因此您始終知道“磁北”的方向。這確保它指向正確的方向并防止“偏移”錯誤——頭盔認為它面向一個方向而實際上它面向另一個方向。

加速度計有幾個用途。一種是檢測重力，讓頭盔知道哪個方向在上面。智能手機依靠加速度計自動在橫屏和豎屏之間切換。顧名思義，它測量沿軸的加速度，因此它為耳機提供有用的數據以了解物體移動的速度。

陀螺儀可以跟蹤沿軸的微小偏差（例如，當您稍微傾斜頭部或點頭時），以提供有關物體旋轉的更 信息。

三星 Gear VR 沒有使用更先進的紅外跟蹤方法，而是使用慣性測量單元 (IMU)，這是一種結合了磁力計、加速度計和陀螺儀的“一體化”設備。與大多數智能手機不同，這款 IMU 專為減少延遲和提高頭部跟蹤性能而設計。

紅外線追蹤

Oculus Rift 和 HTC Vive 都使用紅外線

Oculus 使用一個“星座”（Constellation）紅外攝像頭，該攝像頭位于辦公桌上，跟蹤 Oculus Rift 頭顯前后的紅外發射器。如果您使用的是 Oculus Touch 控制器，您還需要一個額外的攝像頭，以避免在跟蹤頭戴設備和控制器上的紅外燈時造成混淆。每個傳感器都被單獨跟蹤，計算機收集所有信息來渲染畫面，讓你在任何時間、任何角度看到的圖像都是正確的。所有這一切都需要幾乎在瞬間完成，這意味著每個紅外傳感器的坐標都被立即捕獲和處理，圖像立即顯示出來，幾乎沒有滯后。

HTC Vive 使用“燈塔”紅外發射器，放置在游戲空間的角落，可以快速向整個房間發射激光。 Vive 上的紅外線傳感器接收它并測量它在空間中的位置。該系統的工作原理與 Oculus 類似，但本質上它使用“燈塔”作為發射器，將頭盔作為攝像頭，角色互換。

同伴系統

除了“燈塔”紅外追蹤系統，Vive 頭顯還有一個前置攝像頭，可以使用“伴侶”系統幫助檢測你何時離開了游戲空間的邊界。因此，如果您即將撞到墻壁或家具，Vive 可以巧妙地向您發送視覺提示，讓您知道您已經到達 VR 空間的邊緣。

控制器

Rift 和 Vive 都具有無線運動控制器，可讓您與 3D 空間中的對象充分互動，從而增強沉浸感。

與頭盔一樣，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，以亞毫米精度跟蹤運動。

聲音的

許多頭盔都內置了可以產生 3D 音頻的耳機。這允許游戲添加與您的位置相關的音頻提示，讓您聽到聲音就好像它們來自背后、上方甚至下方。

隱藏式麥克風可以為游戲開發者提供更多選擇，為游戲添加更多身臨其境的功能。使用麥克風，游戲可以檢測您在潛行游戲中發出的噪音量，或將其用作 VR 中的一種說話方式。

金屬絲

雖然一些 VR 設備（例如三星 Gear VR）是完全無線的，但 Vive 和 Rift 都需要電纜將耳機連接到計算機，以便傳輸數據和電源，使顯示器能夠以 90 幀顯示高清圖像每秒。如果您坐下來使用耳機和游戲手柄，那很好，但是當您在房間里走動時，電線確實會妨礙您。

電腦

虛擬現實的黑魔法真正發生的地方實際上是在電腦里。所有的位置跟蹤數據都被發送到電腦，電腦輸入游戲，然后渲染圖像并將其發送到耳機進行顯示。

對于三星Gear VR等無線VR頭顯來說，電腦是放在頭顯內部的，比如在Gear VR上，智能手機不僅扮演著顯示屏的角色，還接管了處理器的任務。