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技术大讲堂 VR眼镜结构/原理大揭秘

【 信息时间:2020-08-28 阅读次数: 59

       VR即Virtual Reality,意思是“虚拟现实”,是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统。它利用计算机生成一种模拟环境,是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。
  在VR领域里,最被大家所熟知的就是VR眼镜了。VR眼镜是“虚拟现实头戴式显示器设备”的简称,亦可称为VR头显。


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VR眼镜原理
  VR眼镜的主要配置就是两片透镜。VR透镜属于成像光学设计,透镜表面设计有平凸(非球面)、双凸和凹凸效果,透镜边缘薄,中心厚。
  凸透镜能修正晶状体的光源的角度,使其重新被人眼读取,达到增大视角、将画面放大、增强立体效果的作用,让人有身临其境的感觉。
  如果没有凸透镜做VR的眼镜,所看到的画面就很小,视觉效果就欠佳。因为光束是从不同角度射到晶状体上的,所以会感觉眼睛与事物的距离较远,而事实上距离并没有那么远。
  VR眼镜的核心是显示技术。显示技术包括:交错显示、画面交换、视差融合。

交错显示
  交错显示模式的工作原理是将一个画面分为二个图场,即单数描线所构成的单数扫描线图场或单图场与偶数描线所构成的偶数扫描线图场或偶图场。
  在使用交错显示模式做立体显像时,我们便可以将左眼图像与右眼图像分置于单图场和偶图场(或相反顺序)中,我们称此为立体交错格式。
  如果使用快门立体眼镜与交错模式搭配,则只需将图场垂直同步讯号当作快门切换同步讯号即可,即显示单图场(即左眼画面)时,立体眼镜会遮住使用者之一眼,而当换显示偶图场时,则切换遮住另一支眼睛,如此周而复始,便可达到立体显像的目的。
  画面交换
  画面交互的工作原理是将左右眼图像交互显示在屏幕上的方式,使用立体眼镜与这类立体显示模式搭配,只需要将垂直同步讯号作为快门切换同步讯号即可达成立体显像的目的。而使用其它立体显像设备则将左右眼图像(以垂直同步讯号分隔的画面)分送至左右眼显示设备上即可。

视差融合
  人之所以能够看到立体的景物,是因为双眼可以各自独立看东西,左右两眼有间距,造成两眼的视角有些细微的差别,而这样的差别会让两眼个别看到的景物有一点点的位移。
  而左眼与右眼图像的差异称为视差,人类的大脑很巧妙地将两眼的图像融合,产生出有空间感的立体视觉效果在大脑中。


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        由于计算机屏幕只有一个,而人却有两个眼睛,又必须要让左、右眼所看的图像各自独立分开,才能有立体视觉。这时,就可以通过3D立体眼镜,让这个视差持 续在屏幕上表现出来。
  通过控制IC送出立体讯号(左眼->右眼->左眼->右眼->依序连续互相交替重复)到屏幕,并同时送出同 步讯号到3D立体眼镜,使其同步切换左、右眼图像,换句话说,左眼看到左眼该看到的景像,右眼看到右眼该看到的景像。
  3D立体眼镜是一个穿透液晶镜片,通过电路对液晶眼镜开、关的控制,开可以控制眼镜镜片全黑,以便遮住一眼图像;关可以控制眼镜镜片为透明的,以便另一眼看到另一眼该看到的图像。
  3D立体眼镜就可以模仿真实的状况,使左、右眼画面连续互相交替显示在屏幕上,并同步配合3D立体眼镜,加上人眼视觉暂留的生理特性,就可以看到真正的立体3D图像。

VR眼镜应用于健康医疗
  VR眼镜的应用有很多,但是健康医疗是VR眼镜应用中不容忽视的领域。今年,也有不少关于健康医疗的VR新技术出现。
  1、可视化药物分子结构,帮助新药研发。
  一款VR工具——4Sight出现,旨在帮助化学家将复杂分子的结构可视化。
  2、英国儿童医院,用HoloLens进行外科手术。
  医院的工作人员计划在手术室中使用HoloLens,以便在操作过程中查看患者的治疗情况。同时,工作人员还将配合使用Surface Hub,实现电子存储诸如图表、测试和医学图像之类的文件。
  3、某神经技术公司用VR分析运动员大脑健康。
  为用户提供交互式VR内容,支持实时反馈,以及可选择的分级培训范例。这些功能/工具的主要目的,是用于早期筛查使运动员处于额外受伤风险的身体缺陷。此外,其还将在康复过程中为专业人员提供支持。

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