工作原理：Oculus Rift

经过三年的开发，迄今为止最先进的虚拟现实 (VR) 头戴设备 Oculus Rift 即将面向消费者推出。Rift 并不是第一款 VR 头戴设备（还记得任天堂的 Virtual Boy 吗？），但它注定会在其他头戴设备失败的地方取得成功。如今的显示器更清晰、更小，处理器更强大，头部跟踪传感器更精确。对于用户来说，这意味着更小巧的设备能带来更身临其境的体验。

第一个 VR 演示可能就是游戏。想象一下让玩家置身于逼真的战场或托尔金风格的世界的游戏。但 VR 的真正影响只有在艺术家、电影制作人、研究人员和教育工作者开始以前所未有的方式使用它时才会显现出来。Oculus VR 的联合创始人帕尔默·卢基和 Oculus VR 的工程师尼拉夫·帕特尔向《大众科学》速成课程介绍了该平台背后的原理。

工作原理

1. 镜头

确定焦点对于感知深度至关重要。“你的每只眼睛都在看一个虚拟图像平面，”帕特尔说。实际上，用户的眼睛正在注视着显示屏之外的虚拟环境。

2. 显示

距离用户眼睛仅几英寸的高分辨率屏幕投射出立体图像，即在屏幕的两半上投射两个扭曲的图像。“我们只是使用人类使用双目视觉感知深度的正常方式，”帕特尔说。“左眼和右眼可见的物体之间存在水平偏移，视觉皮层可以处理这些偏移以感知深度。”换句话说，当近距离观看扭曲的二维图像时，用户会被欺骗，以为自己站在虚拟世界中。

3.追踪技术

这款头戴设备配备了十多个传感器输入。例如，陀螺仪、加速度计和指南针可以跟踪用户头部的位置。设计师还添加了外部红外传感器和摄像头，以提高定位精度和监控能力。附近主机 PC 上运行的软件会分析这些数据，并渲染适应头部位置的虚拟世界图像。Luckey 表示，该系统的低延迟增强了真实感。

4. 3D 音频[未显示]

要完全沉浸其中，你需要出色的音效，而 Oculus 拥有一些空间精确度最高的音效。“你只需要在游戏中模拟两个麦克风，就可以模拟现实世界中的音频，”Luckey 说。但事实是，该软件略微复杂一些。“我们可以生成一个很好的近似值，以模拟每只耳朵在虚拟空间中应该听到的声音，”Patel 说，“这比你使用典型的环绕声设置所能达到的效果要好得多。”

本文最初发表于 2015 年 4 月的《大众科学》杂志，属于我们年度《工作原理》系列的一部分。