虛擬現實（VR）經過近年來的狂熱追逐，隨著其中所面臨的一系列問題，讓各界人士都趨于理性，但是一些投資者仍在堅持一種愿景，即如果可以解決技術問題，VR有一天可以取代移動設備。

VR的工作原理

虛擬現實主要是模擬人眼視覺。每款VR設備都旨在完善其創建沉浸式3D環境的方法。每個VR頭戴式顯示器都在眼睛前面架起一個屏幕（或兩個，每個眼睛一個），從而消除了與現實世界的任何交互。

要創建真正的身臨其境的虛擬現實，需要滿足一些先決條件：最低60fps的幀率，等效的刷新率，最低100度的視野（FOV）（盡管180度是理想的）。幀率是GPU每秒處理圖像的速率，屏幕刷新速率是顯示器渲染圖像的速度，而FOV是顯示器可以支持眼睛和頭部運動的程度。

如果這些都不符合標準，則用戶可能會遇到延遲，即他們的操作與屏幕響應之間的時間間隔過長。我們需要以小于20毫秒的速度來“欺騙”大腦，這需要通過將上述所有因素按適當比例組合而實現。此外，還需要解決的另一個問題是：防止由于位姿更新速率和圖像刷新速率之間的不一致而導致的割裂（暈動癥）。如果GPU的渲染速度大于屏幕刷新率，則圖像可能會失真。

VR的技術難點在哪里？

VR是一種全新的用戶界面，與傳統界面不同，它使人們沉浸在數字3D環境中，而不是在顯示器上觀看。計算機生成的圖像和內容旨在通過感官（視覺，聽覺，觸覺）模擬真實的存在。

關于什么才是真正的VR體驗，意見不一，但總的來說應該包括：

·從用戶角度看似真實尺寸的三維圖像；

·跟蹤用戶動作（尤其是他的頭部和眼睛運動）并相應地調整用戶顯示器上的圖像以反映視角變化的能力；

VR體驗需要兩個主要組件：內容源和用戶設備。換句話說，就是軟件和硬件，今天我們單從硬件方面來分析。VR設備應該提供逼真的、自然的、高質量的圖像和交互可能性。綜合上述的VR工作原理，不難得出，一個好的VR設備，需要把以下變量平衡好：

·圖像分辨率

·視場

·刷新率

·運動延遲

·音頻/視頻同步

VR的主要挑戰是“欺騙”人腦感知真實的數字內容，但這并非易事。截至目前，“沉浸式”問題仍然使VR體驗無法令人滿意。例如，人類的視野不能用作視頻幀，除了大約180度的視線外，我們還具有外圍視覺。

但是，VR遠見者有信心早晚解決此類問題，為這一概念而戰。現在我們可以看到大量的360度視頻和圖片，VR應用程序和游戲等虛擬體驗，這都是VR從業者們努力的結果。

那是什么樣的技術才能做到真正的VR沉浸感呢？

VR沉浸感，最終表現為用戶交互。而對于用戶交互，有幾種技術方案選擇：

1、頭部追蹤

VR頭戴式設備中的頭部跟蹤系統可跟蹤您的頭部向側面和角度的移動。它為方向和運動分配X，Y，Z軸，并涉及諸如加速度計，陀螺儀，光學捕捉設備。頭部跟蹤要求低等待時間，即50毫秒或更短，否則，用戶將感覺到頭部運動和模擬之間的滯后。

2、眼動追蹤

某些頭戴設備包含紅外控制器，該控制器可在虛擬環境中跟蹤眼睛方向。這項技術的主要好處是可以獲得更真實，更深入的視野。

3、運動追蹤

盡管尚未進行足夠好的工程設計和實施，但運動追蹤將把VR提升到一個全新的水平。事實是，沒有運動跟蹤，將只能在VR中受限制，無法四處張望和四處走動。通過6DoF（六個自由度）和3D空間的概念，支持運動跟蹤的選項分為光學跟蹤和非光學跟蹤兩類。光學跟蹤通常是頭戴式設備上的攝像頭，用于跟蹤運動，而非光學跟蹤是指在設備或身體上使用其他傳感器。實際上，大多數現有設備都結合了這兩種選擇。

通常，使用VR設備可實現100-110度的視野。下一個關鍵功能是每秒的幀速率，該速率至少應為60 fps，以使虛擬仿真看起來足夠逼真。

早期的VR頭戴設備的6DoF定位，主要是依靠在場地中架設額外的設備配合眼鏡里的定位marker來實現定位（OutsideIn），而近年來新興起了 InsideOut 定位技術，則是靠頭盔上的自帶的攝像頭拍攝外部景物，來反向估計自己的姿態，進行定位。與早期的 OutsideIn 外部定位技術比，InsideOut 定位技術可以使用戶免去了復雜的外部設備架設環節，使得VR頭戴設備使用上的便捷性上有了很大的提升。

VR產品處于技術變革的最前沿。在2010-2020十年間，已經發布了許多新產品，吸引了創業者、研發人員和企業的想象。隨著這項技術過去十年的發展，相信未來十年（2020-2030）年注定是VR產品激動人心的時刻。通過解決這些設備中當前出現的問題，無論是對于消費者還是工業/企業領域，這項技術都將得到更大的普及。

責任編輯：tzh