一个镜头、一些传感器和其他东西如何将你“传送”到一个美妙的新世界？

VR 看似黑魔法，但实际上，每一款头显都是精心设计的产品，融合了尖端技术和奇思妙想，旨在让您忘记平凡的琐事，专注于屏幕上呈现的内容。在虚拟现实世界中。下面详细介绍头显的工作原理，以及组合在一起以提供令人信服的 VR 体验的组件。

镜片

镜头是最重要的元素之一。这些镜片旨在让您的眼睛误以为您正在看的是一片广阔的空间，而不是两英寸的纯平显示器。要做到这一点，镜头需要聚焦光线，使显示器感觉好像无限远。

许多头盔使用特殊的菲涅尔透镜，这些透镜使用薄的圆形棱镜阵列来实现与大曲面透镜相同的效果。这些镜头还用于放大耳机的内置显示屏，使图像充满您的整个视野，这样您就不会注意到屏幕的边缘。

显示屏

高性能显示是让VR具有说服力的另一个重要因素。它们必须具有足够的像素密度才能显示清晰的图像，并且速度必须足够快，以便 VR 中的运动流畅流畅。

HTC Vive 和 Oculus 都使用两个 1080x1200 显示器，每只眼睛一个，可以每秒 90 帧的速度显示图像——为用户提供流畅的运动和 110 度的宽视角，可以覆盖你的大部分视野的愿景。

高端耳机还使用双屏提供类似于任天堂 3DS 的立体 3D 效果。每个屏幕向每只眼睛显示一个略微偏移的图像，我们的大脑会自动将它们“粘合”成一个图像，在这个过程中产生一种深度错觉。

三星 Gear VR 使用智能手机作为显示器，牺牲视野和图形保真度以保持低成本和“无线”。在这种情况下，创建立体图像的工作由两个可互换镜头完成。

重点调试

因为每个人两个瞳孔中心的距离（也就是你去戴眼镜的时候需要测量的瞳距）是不一样的，所以镜片在头盔里的位置必须是可调的，以便调整根据我们的瞳距。提供正确的立体 3D 效果。 Oculus Rift 还使用混合菲涅耳透镜，它具有可变焦距级别，您可以通过上下移动头显来调整焦距级别，以找到最佳位置。

  位置传感器

为了显示准确的图片，当您环顾四周时，头盔必须以亚毫米的精度跟踪您的头部运动。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“六自由度”，跟踪头盔可以跟随头部做出的任何动作。 （注：物体在空间中有六个自由度，即沿x、y、z三个直角坐标轴运动的自由度和绕这三个坐标轴旋转的自由度。）

磁力计测量地球的磁场，因此您始终知道“磁北”的方向。这确保它指向正确的方向并防止“偏移”错误——头盔认为它面向一个方向而实际上它面向另一个方向。

加速度计有几个用途。一种是检测重力，让头盔知道哪个方向在上面。智能手机依靠加速度计自动在横屏和竖屏之间切换。顾名思义，它测量沿轴的加速度，因此它为耳机提供有用的数据以了解物体移动的速度。

陀螺仪可以跟踪沿轴的微小偏差（例如，当您稍微倾斜头部或点头时），以提供有关物体旋转的更精确信息。

三星 Gear VR 没有使用更先进的红外跟踪方法，而是使用惯性测量单元 (IMU)，这是一种结合了磁力计、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 IMU 专为减少延迟和提高头部跟踪性能而设计。

红外线追踪

Oculus Rift 和 HTC Vive 都使用红外线

Oculus 使用一个“星座”（Constellation）红外摄像头，该摄像头位于办公桌上，跟踪 Oculus Rift 头显前后的红外发射器。如果您使用的是 Oculus Touch 控制器，您还需要一个额外的摄像头，以避免在跟踪头戴设备和控制器上的红外灯时造成混淆。每个传感器都被单独跟踪，计算机收集所有信息来渲染画面，让你在任何时间、任何角度看到的图像都是正确的。所有这一切都需要几乎在瞬间完成，这意味着每个红外传感器的坐标都被立即捕获和处理，图像立即显示出来，几乎没有滞后。

HTC Vive 使用“灯塔”红外发射器，放置在游戏空间的角落，可以快速向整个房间发射激光。 Vive 上的红外线传感器接收它并测量它在空间中的位置。该系统的工作原理与 Oculus 类似，但本质上它使用“灯塔”作为发射器，将头盔作为摄像头，角色互换。

同伴系统

除了“灯塔”红外追踪系统，Vive 头显还有一个前置摄像头，可以使用“伴侣”系统帮助检测你何时离开了游戏空间的边界。因此，如果您即将撞到墙壁或家具，Vive 可以巧妙地向您发送视觉提示，让您知道您已经到达 VR 空间的边缘。

控制器

Rift 和 Vive 都具有无线运动控制器，可让您与 3D 空间中的对象充分互动，从而增强沉浸感。

与头盔一样，每个控制器都配备了磁力计、加速度计和陀螺仪，以及红外传感器，以亚毫米精度跟踪运动。

声音的

许多头盔都内置了可以产生 3D 音频的耳机。这允许游戏添加与您的位置相关的音频提示，让您听到声音就好像它们来自背后、上方甚至下方。

隐藏式麦克风可以为游戏开发者提供更多选择，为游戏添加更多身临其境的功能。使用麦克风，游戏可以检测您在潜行游戏中发出的噪音量，或将其用作 VR 中的一种说话方式。

金属丝

虽然一些 VR 设备（例如三星 Gear VR）是完全无线的，但 Vive 和 Rift 都需要电缆将耳机连接到计算机，以便传输数据和电源，使显示器能够以 90 帧显示高清图像每秒。如果您坐下来使用耳机和游戏手柄，那很好，但是当您在房间里走动时，电线确实会妨碍您。

电脑

虚拟现实的黑魔法真正发生的地方实际上是在电脑里。所有的位置跟踪数据都被发送到电脑，电脑输入游戏，然后渲染图像并将其发送到耳机进行显示。

对于三星Gear VR等无线VR头显来说，电脑是放在头显内部的，比如在Gear VR上，智能手机不仅扮演着显示屏的角色，还接管了处理器的任务。