VR 產品介紹之 Oculus Rift DK1
編者按：本文作者是王元，凌感的早期員工，專注於虛擬現實和手勢捕捉等領域。此前我們刊登過王元寫的虛擬現實50年。在回顧了VR近50年的歷史，王元想和大家聊一聊目前市場上已有VR產品，第一款產品就是Oculus VR帶給我們的Oculus Rift DK1。
Oculus Rift DK1 (Oculus Rift Development Kit 1)
首先需要説明的是，Oculus Rift不只是一個硬件，而是包含有軟件開發工具包（SDK）在內的一整套開發系統。沒錯，你不僅可以通過這個系統去體驗非凡的VR感受，而且還可以在這個系統上開發你自己的VR遊戲。從這個意義上講，Oculus Rift現在還不能算成熟的消費產品，官方的名字仍然是“Oculus Rift開發者套件”，也許不久的未來就會發布“Oculus Rift 用户體驗版”。
上圖展示的就是Oculus Rift DK1，簡稱Oculus一代。它的硬件部分是一個頭戴式的顯示設備，通過HDMI或DVI輸入，可以將計算機渲染的畫面顯示在你面前的小屏幕裏（這塊屏幕的分辨率是1280*800），也就是説使用Oculus必須連接計算機。而這種全封閉的設計，雖然看起來有些笨重，但是卻可以帶給人以全方位的沉浸體驗。Oculus使用雙眼成像原理來構建3D視覺效果，和全息影像不同，和iMax相似，但又有區別。
Oculus一代和iMax相同的地方在於，它們都是通過讓雙眼看到同一場景的不同角度的畫面來創造立體感的。區別在於，iMax的兩幅畫面顯示在一個屏幕裏，使用偏振眼鏡來區分這兩幅畫面，這就是為什麼你在看iMax電影時候，不戴3D眼鏡只能看見一片模糊的原因；Oculus使用了更加直接的方法，把屏幕一分為二，左邊顯示左眼畫面，右邊顯示右眼畫面，簡單粗暴但是很有效。下面這幅圖片就是通過計算機輸入到Oculus一代的原始畫面，可以看到，整個畫面被平均分成了兩部分，分別是左眼畫面和右眼畫面。
我們分析一下上面這副Oculus的顯示畫面，會有以下幾個發現：
- 注意到兩幅畫面裏一些標誌物的不同位置，我們可以確定，這兩幅畫面的確是對同一場景的不同視角的展示，可以構建3D感受。
- Oculus提供的軟件開發套件可以生成不同視角的畫面。
- 雖然屏幕分辨率有1280乘800，但是因為分成了兩塊顯示，所以單幅畫面其實只有640乘800的分辨率。你肯定在搖頭，是啊，這個分辨率簡直不夠看，手機的分辨率比這個高多了！
- 這個畫面為什麼是畸變的？！
在解釋畸變問題之前，先來看看我們是如何從Oculus看到這幅畫面的。
看到那兩片亮閃閃的凸透鏡了嗎？奧妙就在這兩塊透鏡超高的放大倍數裏。之所以使用這樣的設計，是因為屏幕離眼睛非常近，裸眼只能看到其中很小的一部分畫面，這樣就造成了視角不夠的問題。加上這兩塊高倍數的透鏡，就可以彌補視角上的不足，達到比較令人滿意的110度。但是同時又帶來另外一個問題：畫面畸變。想必大家都有這樣的生活體驗，用放大鏡看東西，中心畫面還好，越到邊緣畫面變形越厲害。
為了説明這個問題，我來舉個例子：坐飛機出遠門，托運行李不能超過30公斤。但是你知道臨走之前，愛你的媽媽總會額外塞一些東西進去（她總是能臨時想到然後變戲法的似的把東西塞進那個你以為不能再滿的行李箱裏），那樣的話行李肯定就超重了。所以避免行李超重的辦法，就是頭天晚上先把她塞進去的東西取出一些來（我就是這麼幹的），這樣出發之前她再添些東西也就沒有問題了。同樣的道理，既然增強視角的透鏡會造成畫面畸變，那麼我們把畫面“預先畸變”就好了！誰來“預先畸變”這些畫面呢？當然不是你！Oculus為內容開發和遊戲開發工程師準備的開發套件就是用來渲染這些“預先畸變”的畫面用的。
讓我來總結一下這整個過程：我們想要一個虛擬現實設備->頭戴的3D顯示器是個好主意->怎麼才能看起來是三維效果呢?->分屏顯示的話可以構建三維視覺->但是離眼睛太近了視角不夠->加塊透鏡可以解決這個問題->但是畫面會產生畸變->開發一套軟件糾正它！Oculus20億美金的的顯示硬件和軟件開發套件就這樣被開發出來了，多麼自然而然啊！
一些額外補充：
視角追蹤
Oculus Rift DK1 內置了IMU（慣性測量單元）來實現四向的視角追蹤（上、下、左、右），這樣一來，計算機就可以獲知你的眼睛是在看向哪裏，是藏在課桌下面的手機？還是教室後門盯着你的班主任。但是作為三維虛擬現實場景，我們至少還需要前、後的運動信息，才能算得上是真正的VR體驗。可惜的是，Oculus Rift DK1的前、後運動信息只能使用鍵盤或者手柄來操作。但是好消息是在DK2裏，這一點得到了改善，在後面的系列文章裏，我會再詳細討論這個話題。
視角增強
解決因為屏幕離眼睛太近而視角太小的方案不止一種，Oculus使用的方法是圓形透鏡，這種解決方案在光學領域算是比較簡單直接的，缺點是有畸變，必須對圖像進行“預先畸變”來矯正。還有一種可行的方案是使用複雜的柱形透鏡，這種透鏡的好處是無需對畫面進行“預先畸變”，但是對透鏡的光學特性要求非常苛刻。
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資料來源：36Kr