常見的VR虛擬現實硬件設備

現在VR技術處於一個快速發展時期，所以有很多的人都看好VR設備的未來。下面為您精心推薦了VR虛擬現實硬件設備，希望對您有所幫助。

1、VR建模設備。VR建模是利用虛擬現實技術將數字圖像處理、計算機圖形學、多媒體技術、傳感與測量技術、仿真與人工智能等多學科融於一體，為人們建立起一種逼真的、虛擬的、交互式的三維空間環境。常見的如3D掃描儀設備。

2、三維視覺顯示設備。包括實時三維計算機圖形技術，廣角(寬視野)立體顯示技術，對觀察者頭、眼和手的跟蹤技術等。常見的如3D展示系統，大型投影系統如CAVE，頭戴式立體顯示器等。

3、VR聲音設備，包含三維立體聲和語音識別。三維聲音是由計算機生成的、能由人工設定聲源在空間中的三維位置的一種合成聲音;VR語音識別系統讓計算機具備人類的聽覺功能，是人機以語言這種人類最自然的方式進行信息交換。常見如三維的聲音系統以及非傳統意義的立體聲。

4、交互設備。包括位置追蹤儀、數據手套、3D輸入設備、動作捕捉設備、眼動儀、力反饋設備以及其他交互設備。

1.激光定位技術

基本原理就是在空間內安裝數個可發射激光的裝置，對空間發射橫豎兩個方向掃射的激光，被定位的物體上放置了多個激光感應接收器，通過計算兩束光線到達定位物體的角度差，從而得到物體的三維座標，物體在移動時三維座標也會跟着變化，便得到了動作信息，完成動作的捕捉。

代表：HTC Vive - Lighthouse定位技術

HTC Vive的Lighthouse定位技術就是靠激光和光敏傳感器來確定運動物體的位置，通過在空間對角線上安裝兩個高大概2米的“燈塔”，燈塔每秒能發出6次激光束，內有兩個掃描模塊，分別在水平和垂直方向輪流對空間發射激光掃描定位空間。

HTC Vive的頭顯和兩個手柄上安裝有多達70個的光敏傳感器，其通過計算接收激光的時間來得到傳感器位置相對於激光發射器的準確位置，利用頭顯和手柄上不同位置的多個光敏傳感器從而得出頭顯/手柄的位置及方向。

激光定位技術的優勢在於相對其他定位技術來説成本較低，定位精度高，不會因為遮擋而無法定位，寬容度高，也避免了複雜的程序運算，所以反應速度極快，幾乎無延遲，同時可支持多個目標定位，可移動範圍廣。

不足的是，其利用機械方式來控制激光掃描，穩定性和耐用性較差，比如在使用HTC Vive時，如果燈塔抖動嚴重，可能會導致無法定位，隨着使用時間的加長，機械結構磨損，也會導致定位失靈等故障。

2.紅外光學定位技術

這種技術的基本原理是通過在空間內安裝多個紅外發射攝像頭，從而對整個空間進行覆蓋拍攝，被定位的物體表面則安裝了紅外反光點，攝像頭髮出的紅外光再經反光點反射，隨後捕捉到這些經反射的紅外光，配合多個攝像頭工作再通過後續程序計算後便能得到被定位物體的空間座標。

代表： Oculus Rift 主動式紅外光學定位技術+九軸定位系統

與上述描述的紅外光學定位技術不同的是，Oculus Rift採用的是主動式紅外光學定位技術，其頭顯和手柄上放置的並非紅外反光點，而是可以發出紅外光的“紅外燈”。

然後利用兩台攝像機進行拍攝，需要注意的是，這兩台攝像機加裝了紅外光濾波片，所以攝像機能捕捉到的僅有頭顯/手柄上發出的紅外光，隨後再利用程序計算得到頭顯/手柄的空間座標。

相比紅外光學定位技術利用攝像頭髮出的紅外光再經由被追蹤物體的反射獲取紅外光，Oculus Rift的主動式紅外光學定位技術，則直接在被追蹤物體上安裝紅外發射器發出紅外光被攝像頭獲取。

另外Oculus Rift上還內置了九軸傳感器，其作用是當紅外光學定位發生遮擋或者模糊時，能利用九軸傳感器來計算設備的空間位置信息，從而獲得更高精度的定位。

標準的紅外光學定位技術同樣有着非常高的定位精度，而且延遲率也很低，不足的是這全套設備加起來成本非常高，而且使用起來很麻煩，需要在空間內搭建非常多的攝像機，所以這技術目前一般為商業使用。

而Oculus Rift的主動式紅外光學定位技術+九軸定位系統則大大降低了紅外光學定位技術的複雜程度，其不用在攝像頭上安裝紅外發射器，也不用散佈太多的攝像頭(只有兩個)，使用起來很方便，同時相對HTC Vive的燈塔也有着很長的使用壽命。

不足的是，由於攝像頭的視角有限，Oculus Rift不能在太大的活動範圍使用，可交互的面積大概為1.5米*1.5米，此外也不支持太多物體的定位。

3.可見光定位技術

可見光定位技術的原理和紅外光學定位技術有點相似，同樣採用攝像頭捕捉被追蹤物體的位置信息，只是其不再利用紅外光，而是直接利用可見光，在不同的被追蹤物體上安裝能發出不同顏色的發光燈，攝像頭捕捉到這些顏色光點從而區分不同的被追蹤物體以及位置信息。

代表：PS VR

索尼的PS VR採用的便是上述這種技術，很多人以為PS VR頭顯上發出的藍光只是裝飾用，實際是用於被攝像頭獲取，從而計算位置信息，而兩個體感手柄則分別帶有可發出天藍色和粉紅色光的燈，之後利用雙目攝像頭獲取到這些燈光信息後，便能計算出光球的空間座標。

相比前面兩種技術，可見光定位技術的造價成本最低，而且無需後續複雜的算法，技術實現難度不大，這也就為什麼PS VR能買這麼便宜的其中一個原因，而且靈敏度很高，穩定性和耐用性強，是最容易普及的一種方案。

不足的是這種技術定位精度相對較差，抗遮擋性差，如果燈光被遮擋則位置信息無法確認;而且對環境也有一定的使用限制，假如周圍光線太強，燈光被削弱，可能無法定位，如果使用空氣有相同色光則可能導致定位錯亂;同時也由於攝像頭視角原因，可移動範圍小，燈光數量有限，可追蹤目標不多。

4.計算機視覺動作捕捉技術

這項技術基於計算機視覺原理，其由多個高速相機從不同角度對運動目標進行拍攝，當目標的運動軌跡被多台攝像機獲取後，通過後續程序的運算，便能在電腦中得到目標的軌跡信息，也就完成了動作的捕捉。

代表：Leap MoTIon手勢識別技術

Leap MoTIon在VR應用中的手勢識別技術便利用了上述的技術原理，其在VR頭顯前部安裝有兩個攝像頭，利用雙目立體視覺成像原理，通過兩個攝像機來提取包括三維位置在內的信息進行手勢的動作捕捉和識別，建立手部立體模型和運動軌跡，從而實現手部的體感交互。

採用這種技術的好處是可以利用少量的攝像機對監測區域的多目標進行動作捕捉，大物體定位精度高，同時被監測對象不需要穿戴和拿取任何定位設備，約束性小，更接近真實的體感交互體驗。

不足的是，這種技術需要龐大的程序計算量，對硬件設備有一定配置要求，同時受外界環境影響大，比如環境光線昏暗、背景雜亂、有遮擋物等都無法很好的完成動作捕捉;此外捕捉的動作如果不是合理的攝像機視角以及程序處理影響等，對於比較精細的動作可能無法準確捕捉。

5.基於慣性傳感器的動作捕捉技術

採用這種技術，被追蹤目標需要在重要節點上佩戴集成加速度計，陀螺儀和磁力計等慣性傳感器設備，這是一整套的動作捕捉系統，需要多個元器件協同工作，其由慣性器件和數據處理單元組成，數據處理單元利用慣性器件採集到的運動學信息，當目標在運動時，這些元器件的位置信息被改變，從而得到目標運動的軌跡，之後再通過慣性導航原理便可完成運動目標的動作捕捉。

代表：諾亦騰 - PercepTIon Neuron

PercepTIon Neuron是一套靈活的動作捕捉系統，使用者需要將這套設備穿戴在身體相關的部位上，比如手部的話捕捉需要戴一個“手套”。其子節點模塊體積比硬幣還小，卻集成了加速度計、陀螺儀以及磁力計的慣性測量傳感器，之後便可以完成單臂、全身、手指等精巧動作及大動態的奔跑跳躍等等的動作捕捉，可以説是上述的動作捕捉技術中可捕捉信息量最大的一個，而且可以無線傳輸數據。

相比以上的動作捕捉技術，基於慣性傳感器的動作捕捉技術受外界的影響小，不用在使用空間上安裝“燈塔”、攝像頭等雜亂部件，而且可獲取的動作信息量大、靈敏度高、動態性能好、可移動範圍廣，體感交互也完全接近真實的交互體驗。

比較不足的是，需要將這套設備穿戴在身體，可能會造成一定的累贅，同時由於傳感器的工作。

這些頭戴式顯示器是具體如何工作的?

在這條探索虛擬現實的路上，Oculus、Valve和Sony都殊途同歸的瞭解到：要在新的硬件中提煉出“真實”，有一些特定的元素必須做得恰到好處。首先就是視野要足夠寬，不再侷限於一片方形的屏幕;其次畫面的刷新率也要足夠快，達到與人眼與人腦同步的反應速度;最後，畫面的延遲也要被壓縮到可以被忽略不計的程度。

談到頭戴式顯示器，如果我們把此前就已經開始出現在市場上的所謂“3D眼鏡”也算在內的話，其實數量已經不少了。

眼下VR設備的工作方式其實很好理解，説白了其實就是將兩片小屏幕放在距離眼睛很近的距離上，並將原來鼠標移動鏡頭的功能置換到了頭戴設備中，通過陀螺儀、追蹤器、電磁感應裝置等內置在頭盔內的設備實現這個曾經簡單的功能。理論上講，單靠上述裝置就應該能夠實現對使用者頭部動作的捕捉，但由於目前的技術還不夠成熟，三家大的VR硬件開發者都還要仰賴額外的外部裝置來實現精確捕捉，即外部攝像頭或LED傳感器。

VR設備要實現3D化的視覺體驗，對硬件也提出了更多的要求。原來的圖像要渲染兩次，一隻眼睛一次。這部分消耗掉的額外運算能力自然也要有它的出處，它可以來自強大PC的CPU或GPU，也可以來自頭戴設備所搭載的額外運算單元。

這就是索尼PS VR可能會搭載的輔助運算單元，顯然單靠PS4原來的機能已經不足以獨立撐起VR外設了

頭戴式顯示器戴起來能有多舒適?

Oculus花了這麼長時間才進入市場的原因之一是產品的舒適度一直達不到設計者的要求。為裝備減重是頭一項艱鉅的任務，初代的Oculus開發套件重量為380克(DK1)，第二代開發套件(DK2)的重量是440克，看上去是增加了，但據説商用版本在減重方面做出了更多的努力。與此同時，設計者還必須想辦法將設備的刷新率提升到90HZ(意思是展現出來的畫面每秒刷新90次)，併為設備提供更加舒適的佩戴方式與可調節聚焦的.功能。

Oculus CEO Brendan Iribe 説。“這個項目給我們帶來了源源不斷的挑戰。我們嘗試把所有進入你眼睛裏的光線替換掉，然後給你一雙電腦生成的眼睛，讓你覺得很自然，像在真實世界中一樣。這項技術才剛剛起步，以後肯定會越來越完善。我們和Rift已經找到了門道，所以多數的使用者在適應一段時間後都可以長時間的使用我們的VR設備了。”

在明年發佈的三個頭戴式顯示器都能夠與眼鏡同時佩戴，在頭戴式顯示器內的空間比你想象中大，除非你的眼鏡框特別的寬大，否則都能與頭戴式顯示器同時使用。不過擔心這個其實沒有必要，因為如果頭戴式顯示器大多擁有調節聚焦功能的話，即便你裸眼視力較差，也能夠在大多數情況下通過這種方式調節出清晰的畫面。只有極其個別的玩家可能會需要一副新的眼鏡。

這其實還是3D眩暈症在作祟。總而言之，我們很難欺騙自己的大腦，如果我們不相信看見的假象，就會很可能得3D眩暈症。症狀包含冷汗，眩暈，眼花，頭痛，臉色蒼白，噁心，最嚴重的情況下還會嘔吐。

開發者們正在盡全力通過技術手段減少這種情況的發生，不過對於一些容易受到3D眩暈症影響的玩家來説，這種情況恐怕無法完全避免。頭戴式顯示器帶來的眩暈感其實與用傳統顯示器玩FPS帶來的眩暈感沒有本質不同，不少玩家可能會在初次嘗試時產生不適感，但經過一段時間的習慣，絕大多數的玩家的這種感覺都會逐漸消失。

在3A級FPS中適用這種技術會很有可能會讓FPS重獲新生

最舒適的VR體驗是讓鏡頭控制頭部移動。這樣能讓人不感覺難受是因為我們前庭神經系統在運作。我們的內耳裏面有叫做纖毛的纖細茸毛，這些纖毛在末端都有顯微結晶。在人移動頭部的時候，這些毛髮就會彎曲轉動，向大腦傳遞信號以適應位置的變化。在眼睛傳送給大腦的信息與前庭神經系統收到的信息不同時，就會發生 3D眩暈症。

這張圖片介紹了人眼在觀察現實世界與使用VR設備時的不同聚焦方式，看起來確實需要適應一段時間

不過歸根究底，從過往的經驗來看，任何3D化的體驗都會帶來類似的問題。Oculus也因此計劃在他們的作品中引入一個舒適度評級制度。“在商店中上架的商品，都必會按照一定程度的眩暈水平評級。”Oculus國際工作室負責人Jason Rubin説，“我們會保證所有產品都達到某一個舒適度標準。也會讓消費者瞭解什麼作品相對更舒適，什麼作品可能會考驗他們的胃。”

虛擬現實對膽小的人來説安全嗎?

關於虛擬現實的另一個揮之不去的擔憂是我們已經習慣於在二維中接觸暴力和恐怖的內容，那麼我們還可以在沉浸式中體驗這些內容嗎?在2014的一次展會上，Cloud Head Hames的Denny Unger 提醒開發者不要濫用沉浸式體驗。“當廣告放出時，有人説要把誰誰誰嚇死，比如讓心臟病人發病之類的。”他説：“這類“嚇人”的作品肯定會有，這種情況估計也肯定會發生的。”

不過話説回來，電影院裏的恐怖片也嚇死過人，傳統顯示器上的恐怖遊戲也讓許多人夜不能寐，是否敢下水，還得看你自己了。

VR把我們從身邊的環境隔離，這是否安全?

舒適度並不是VR面臨的唯一挑戰。頭戴式顯示器帶來的是一種隔離的感覺，特別是從入耳式耳機變成噪聲隔離或是噪聲消除裝置以後，你現在將既看不到、也聽不到外面的世界。現在還沒有什麼好辦法能讓人戴着頭戴式顯示器的同時與真實世界進行互動，無論是接電話還是和屋內人説話。説白了，由於你連自己的桌面都看不到，想抓起杯子喝口水都會很困難。

如果不把各種潛在的法律漏洞堵住，虛擬現實設備恐怕會造成許多難纏的官司

在頭戴式顯示器裏安裝能顯示使用者周圍環境的鏡頭，一按按鈕就可以看向外面，這也是一種解決辦法。但是Iribe認為這都不是最好的解決辦法。“這種想要穿過鏡頭的方式對人來説不會很舒服。” Iribe説：“對於眼睛來説，它所展現出來的景象是錯位的。這不是什麼好辦法。要快速從隔離中脱離出來確認屋內情況，這樣的方法固然可行，但肯定會讓人產生更多的不適感。按按鈕就可以看外面並不是什麼新技術，任何一家進軍VR市場的硬件商都能輕易的加上這個功能。但我們認為，更好的辦法是通過某種掃描方式讓你周遭的環境以地圖的形式展現在你的面前，這樣能更好的避免你在遊戲中撞到牆。

目前，使用者在用產品的時候會被告知一系列關於安全和健康的警告。Oculus 建議限制使用時間，並與使用者保持持續溝通來完善安全條款。Oculus Rift的發售將是VR產品第一次大量湧入市場，消費者們勢必會反饋回很多千奇百怪的問題，很難説開發者在這方面就做好了完全的準備，不過他們在態度上則絕對是“嚴陣以待”。