原来VR头盔都是这样工作的

虚拟现实看起来有点像黑魔法，但事实上，每个头盔都是精心设计的产品，结合了尖端技术和奇妙的想法，旨在让你忘记所有琐碎的事情，专注于屏幕上呈现的虚拟现实世界。下面是头盔工作原理的分解。这些组件一起提供了令人信服的虚拟现实体验。

镜头

镜头是最重要的元素之一。镜片的设计是为了欺骗你的眼睛，让你以为你面前有一个巨大的空间，而不是一个两英寸的平板显示器。要做到这一点，镜头需要聚焦光线，让你感觉显示器在无限远的地方。

许多头盔使用特殊的菲涅尔透镜，通过使用薄而圆的棱镜阵列，可以达到与大曲面透镜相同的效果。这些镜头也用来放大头盔的内置显示屏，使图像占据你的整个视野，这样你就不会注意到屏幕的边缘。

显示

高性能显示是虚拟现实令人信服的另一个重要因素。它们每英寸必须有足够的像素来显示清晰的图像，并且速度要足够快，这样虚拟现实中的运动图像才会平滑。

HTC Vive和Oculus都使用两个1080x1200显示屏，一只眼睛对应另一只眼睛，能够以每秒90帧的速度显示图像，为用户提供流畅的运动画面和110度的宽视角，可以覆盖你的大部分视野。

高端头盔也使用双屏幕来提供类似任天堂3DS的3D效果。每个屏幕为每只眼睛显示一个稍微偏移的图像，然后我们的大脑会自动将它们“粘合”在一起形成一个图像，在这个过程中产生一个与深度相关的错觉。

三星齿轮虚拟现实使用智能手机作为显示屏，牺牲视觉和图形保真度来维持低成本和“无线”效果。在这种情况下，创建立体图像的工作由两个可替换的透镜完成。

焦点调试

因为每个人的两个瞳孔中心之间的距离(即佩戴眼镜时需要测量的瞳孔间距)不同，所以头盔中的透镜位置必须可调，以便根据瞳孔间距提供正确的立体3D效果。

Oculus Rift还使用了混合菲涅耳透镜，它具有可变的聚焦级别。您可以通过上下移动头盔来调整焦距，以找到最佳位置。

位置检测器

为了显示准确的图像，当你环顾四周时，头盔必须以亚毫米级的精度跟踪你的头部运动。这是通过各种内置传感器实现的。通过这些传感器提供的各种数据，头盔可以实现真正的“六*度”，并跟踪头盔头部的任何运动。(注:物体在空间中有六个*度，即沿X、Y和Z三个直角坐标轴的运动*度和绕这三个坐标轴的旋转*度。)

磁力计可以测量地球磁场，所以它们总是知道“磁北”是哪个方向。这可以确保它指向正确的方向，并防止“偏移”错误——也就是说，当头盔认为它在朝一个方向前进时，它实际上是在朝另一个方向前进。

加速度计有几种用途。一种是探测重力，让头盔知道上面是哪个方向。智能手机通过加速度计自动切换水平和垂直屏幕。顾名思义，它可以测量沿轴的加速度，因此它可以提供有用的数据，让头盔知道物体的运动速度。

陀螺仪可以跟踪轴上的微小位移(例如，当你稍微倾斜头部或点头时)，以提供关于物体旋转的更精确的信息。

三星齿轮虚拟现实没有采用更先进的红外跟踪方法，而是使用惯性测量单元(IMU)，这是一个集成了磁力计、加速度计和陀螺仪的“一体化”设备。与大多数智能手机不同，这款惯性测量单元旨在减少迟滞，提高头部跟踪性能。

红外锁定

Oculus Rift和HTC Vive都使用红外激光跟踪头盔的运动，但各有各的方法。

Oculus用放在桌子上的“星座”红外摄像机跟踪Oculus裂谷头盔前后的红外发射器。如果您使用Oculus Touch控制器，您还需要一个额外的摄像头，以避免在跟踪头盔和控制器上的红外光时产生混淆。每个传感器都被单独跟踪，计算机收集所有的信息来渲染图像，这样你在任何时候从任何角度看到的图像都是正确的。几乎所有这些都需要立即完成，这意味着每个红外传感器的坐标被立即捕获和处理，图像几乎没有延迟地立即显示。

HTC Vive使用一个“灯塔”红外发射器，它被放置在游戏空间的角落，可以快速发射激光扫过整个房间。Vive上的红外传感器捕捉到了它，并测量了它在太空中的位置。该系统的工作原理与Oculus相似，但本质上它使用“灯塔”作为发射器，头盔作为摄像机，角色颠倒。

伴随系统

除了“灯塔”红外跟踪系统，Vive头盔还有一个前置摄像头，它可以使用“同伴”系统来帮助检测你是否已经离开游戏空间的边界。因此，如果你要撞到墙壁或家具，Vive可以巧妙地给你视觉提示，让你知道你已经到达虚拟现实空间的边缘。

控制器

Rift和Vive都有无线运动控制器，可以让你与3D空间中的物体充分互动，从而增强沉浸感。

像头盔一样，每个控制器都配备了磁力计、加速度计、陀螺仪和红外传感器，以亚毫米级的精度跟踪运动。

声音的

许多头盔都有内置耳机，可以产生3D音频。通过这种方式，游戏可以添加与你的位置相关的音频提示，这样你就可以听到似乎来自后面、上面甚至下面的声音。

隐藏式麦克风可以为游戏开发者提供更多选择，并为游戏增加更多身临其境的功能。使用麦克风，游戏可以检测出你在秘密游戏中产生的噪音量，或者在虚拟现实中把它作为一种语音交流的方法。

盘条

尽管有些虚拟现实设备(如三星齿轮虚拟现实)完全是无线的，但Vive和Rift都需要用电线将头盔连接到电脑上，以便传输数据和电力，从而使显示屏以每秒90帧的速度显示高清图像。如果你带着头盔和游戏机坐着，没有问题，但是当你在室内行走时，电线真的会碍事。

计算机

虚拟现实，即黑魔法，实际上发生在计算机中。所有的位置跟踪数据都被发送到计算机并输入到游戏中。然后，它渲染图像并将其发送到头盔进行显示。

对于三星齿轮虚拟现实和其他无线虚拟现实头盔，电脑是放在头盔内。例如，在齿轮虚拟现实中，智能手机不仅扮演着显示屏的角色，还承担着处理器的任务。