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终极指南:所有你该知道的AR/VR/3D技术与发展

2016-8-29不详佚名

这时我们的大脑将难以协调这两种冲突的信号,这也是有些观众在观看3D电影的时候会感到眼睛疲劳甚至是恶心的原因。

使用特制的眼镜观看3D内容

你还记得那些用卡纸做成的红蓝立体眼镜吗?这种“滤光眼镜”可以让让左眼只看到红光,右眼只看到蓝光。通常的立体图像会在左眼叠加一层红色的图像,在右眼叠加一层蓝色的图像。

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当我们通过滤光眼镜观看的时候,大脑的视觉皮层会将所看到的图像融合认为是三维场景,而且画面的色彩也会被修正。

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现在所有基于眼镜实现的3D效果,包括虚拟现实和增强头显都是利用这样的工作原理——通过物理方式分离左眼和右眼所看到的影像来营造立体视觉。

偏光3D眼镜(用于电影院)

你现在去看电影的时候会拿到一副看上去完全不像偏光眼镜的3D眼镜。这种眼镜并不会根据颜色来过滤图像,而是根据光的偏振来过滤图像。

我们可以把光子想象成一种会振动的实体,它们会沿着水平方向或者垂直方向振动。

在电影屏幕上,一个特制的投影仪会生成两幅互相重叠的图像。其中一幅图像只会向观众发射水平振动的光子,而另一幅图像则会发送垂直振动的光子。而这种眼镜的偏光镜片可以确保两幅图像可以分别到达相应的眼睛。

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如果你有一副偏光眼镜(不要从电影院偷出来哦),你可以用它来观看现实世界的偏振。把这副眼镜保持在你视线2英尺的距离上,然后通过它来观看汽车挡风玻璃或者水面。在你将眼镜旋转90度的过程中,你应该会看到穿过镜片的眩光的出现和消失。这就是偏光镜的工作原理。

偏光镜可以允许所有的彩色色谱进入到眼睛中,这样子3D画面的质量也会得到增强。

从3D影像质量来看,这种眼镜只能提供立体视觉这一种深度提示。所以尽管你可以看到图像的深度,但如果你离开座位在电影院内走动的话,你将会看不清周围的物体,背景会以与运动视差相反的方向移动,也就是像是会跟着你一样。

还有一个更严重的问题是这种眼镜缺乏视觉调节的支持,这会导致视觉辐辏和调节之间产生冲突。如果你盯着一条龙从屏幕向你靠近,你很快就会感受到极度的视觉不适。

这也是为什么电影中的龙只会非常快速地飞过——这样做只是为了达到惊吓的效果,同时避免你的眼睛感到不适。

主动快门式3D眼镜(用于电视)

如果你家里有一台3D电视的话,它配套的眼镜可能不是偏光类型的,而是采用了“主动快门”的技术。这种电视会交替显示右眼和左眼的图像,而眼镜会按照电视的频率同步遮挡相应的眼睛。如果切换的频率足够快的话,大脑可以将这两种信号混合成一幅连贯的3D影像。

为什么不使用偏光眼镜呢?虽然有些电视会采用这种技术,但是不同方向的偏振图像必须来自不同的像素,所以观众看到的图像分辨率会减半。(但是电影院里的两幅图像是分别投影在屏幕上的,而且它们可以互相重叠,所以不会导致分辨率下降。)

主动快门式3D眼镜一般只能支持立体图像这一种深度提示。一些更加先进的系统会采用追踪技术来调整内容,通过追踪观众的头部实现运动视差的支持,但是只能用于一位观众。

虚拟现实头显

虚拟现实是一种全新的3D渲染类型。这项技术最近得到了广泛的关注。现在已经有很多人体验过虚拟现实头显了,而未来几年将有更多的人能够体验到这项技术。那么,虚拟现实的工作原理是什么呢?

VR头显不是通过过滤来自外部屏幕的内容来工作的,而是生成自己的双眼图像,并直接呈现给相应的眼睛。VR头显通常包含两个微型显示器(左眼一个,右眼一个),它们现实的头像会经过光学元件的放大和调整,并显示在用户眼前的特定位置上。

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如果显示器的分辨率足够高的话,图像的放大比例也会更高,这样用户就会看到更广阔的视场,而沉浸体验也会更好。

现在像Oculus Rift这样的虚拟现实系统会追踪用户的位置,为立体视觉增加运动视差效果。

目前版本的虚拟现实系统并不支持视觉调节,并且容易造成视觉辐辏和调节的冲突。为了确保用户体验,这个技术难题是必须要解决的。这些系统现在也不能完全解眼镜动作的问题(范围有限和失真),但是这个问题未来可能会通过眼球追踪技术来解决。

增强现实头显

同样的,增强现实头显也变得越来越普遍。增强现实技术可以把数字世界和现实世界融合在一起。

为了确保真实感,增强现实系统不仅需要追踪用户在真实世界的头部运动,同时也要考虑自己所在的现实3D环境。

如果Hololens和Magic Leap最近的报道是真的话,增强现实领域现在已经出现了巨大的飞跃。

近眼光场显示

正如我们的两只眼睛看到的世界会有所不同,现实世界的光线也是从不同的方向进入瞳孔之中的。为了触发视觉调节,近眼显示屏必须能够模拟独立从各个方向发射的光线。这种光信号被称为光场,这是虚拟现实和增强现实产品未来的关键。

在实现这种技术之前,我们只能继续忍受头痛了。

这些是头显设备需要克服的挑战,它们面临的另外一个问题是融入社会和文化(比如Google Glass的遭遇)。如果想同时以多个视角显示世界,我们则需要利用裸眼3D显示系统。

裸眼3D屏幕

如果不佩戴任何设备,我们可以如何体验3D图像呢?

看到这里,我想你应该明白如果想提供立体视觉,3D屏幕必须朝着不同的空间方向投射出不同视角的影像内容。这样子,观众的左眼和右眼将会自然地看到不同的图像,从而触发深度感知,因此这种系统被称作“自动立体显示”。

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本文来源:不详 作者:佚名

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