VR頭盔，又叫虛擬現(xiàn)實頭盔，即VR頭顯(虛擬現(xiàn)實頭戴式顯示設備)。早期也有VR眼鏡、VR頭盔等稱呼。VR頭顯是一種利用頭戴式顯示器將人的對外界的視覺、聽覺封閉，引導用戶產(chǎn)生一種身在虛擬環(huán)境中的感覺。

　　無論是要求在現(xiàn)實世界的視場上同時看到需要的數(shù)據(jù)，還是要體驗視覺圖像變化時全身心投入的臨場感，模擬訓練、3D游戲、遠程醫(yī)療和手術，或者是利用紅外、顯微鏡、電子顯微鏡來擴展人眼的視覺能力，虛擬現(xiàn)實立體頭盔都獲得了應用。比如軍事上在車輛、飛機駕駛員以及單兵作戰(zhàn)時的命令傳達、戰(zhàn)場觀察、地形查看、夜視系統(tǒng)顯示、車輛和飛機的炮瞄系統(tǒng)等需要信息顯示的，都可以采用虛擬現(xiàn)實立體頭盔。在CAD/CAM 操作上，HMD使操作者可以遠程查看數(shù)據(jù)，比如局部數(shù)據(jù)清單、工程圖紙、產(chǎn)品規(guī)格等。
 

 

　　這里簡單說的一下VR頭盔的開發(fā)方案。

　　頭戴式顯示器是較早出現(xiàn) 的虛擬現(xiàn)實顯示器，其顯示原理是左右眼屏幕分別顯示左右眼的圖像，人眼獲取這種帶有差異的信息后在腦海中產(chǎn)生立體感。

　　VR頭盔--透鏡

　　透鏡是比較重要的元素之一。透鏡旨在愚弄你的眼睛，讓你以為面前是一片廣闊的空間，而不是兩英寸大的平面顯示器。要做到這一點，透鏡需要聚焦光線，讓你感覺顯示器好像在無限遠的距離之外。

　　很多頭盔都采用了特殊的菲涅耳透鏡，通過使用薄的、圓形棱鏡陣列，來實現(xiàn)與大塊曲面透鏡相同的效果。這些透鏡還被用來放大頭盔的內(nèi)置顯示屏，讓圖像占據(jù)你的整個視野，這樣你就不會注意到屏幕的邊緣了。

　　VR頭盔--顯示屏

　　高性能顯示器，是讓VR具有說服力的另一個重要因素。它們需具有足夠的像素密度來顯示清晰的圖像，并且速度要足夠快，這樣VR中的運動畫面才會流暢平滑。

　　本方案的這個VR頭盔采用了兩塊1080x1200顯示屏，一只眼睛對應一塊，它們可以以每秒90幀的速度顯示圖像——為用戶提供平滑流暢的運動畫面，以及寬廣的110度的可視角度，可以覆蓋你視野范圍的很大一部分。

　　智能頭盔還使用雙屏幕來提供類似于任天堂3DS的立體3D效果。每塊屏幕對每只眼睛顯示一幅略微偏移的圖像，然后我們的大腦會自動把它們“粘合”在一起成為一幅圖像，并在這個過程中產(chǎn)生一種“錯覺”。
 

 

　　VR頭盔--焦點調(diào)試

　　因為每個人兩個瞳孔中間的距離(也就是你去配眼鏡的時候，需要測量的瞳距)是不同的，所以頭盔中鏡片的位置需是可調(diào)的，以便根據(jù)我們的瞳距來提供正確的立體3D效果。

　　VR頭盔使用了混合菲涅爾透鏡，這種透鏡具有可變的聚焦水平，你可以通過向上或向下移動頭盔來調(diào)整焦距，找到較佳位置。

　　VR頭盔--紅外跟蹤

　　這款VR頭盔使用紅外激光來跟蹤頭盔的移動，但各有各的方法。

　　它使用的是放在辦公桌上的紅外攝像頭，跟蹤VR頭盔前后都有的紅外發(fā)射器。如果使用控制器，你還需要另外再配一個攝像頭，以避免在跟蹤頭盔和控制器上的紅外燈時出現(xiàn)混淆。每個傳感器都是單獨跟蹤的，計算機收集所有信息來渲染畫面，讓你在任何時候從任何角度看的圖像都是正確的。所有這一切幾乎都需要立即完成，這意味著每個紅外傳感器的坐標被立即捕獲和處理，圖像也就馬上顯示出來，幾乎沒有滯后。

　　VR頭盔--位置傳感器

　　為了顯示準確的畫面，當你環(huán)顧周圍時，頭盔須以亞毫米級的精度跟蹤你的頭部運動。這是通過各種內(nèi)置傳感器來實現(xiàn)的。有了這些傳感器提供的各種數(shù)據(jù)，頭盔就可以實現(xiàn)的“六自由度”，跟蹤頭盔可以跟隨頭部做出的任何運動。(注：物體在空間具有六個自由度，即沿x、y、z三個直角坐標軸方向的移動自由度和繞這三個坐標軸的轉(zhuǎn)動自由度。)

　　磁力計可以測量地球的磁場，因此總是知道“磁北”在哪個方向。這樣就可以確保它指向的是正確的方向，防止出現(xiàn)“偏移”錯誤——即頭盔以為自己朝著某一個方向時，其實朝著的卻是另一個方向。

　　加速度計有幾個用途，一個是檢測重力，讓頭盔知道上方是哪個方向。智能手機自動轉(zhuǎn)換橫豎屏，靠的就是加速度計。而且正如它的名字所說，它可以測量沿著一個軸的加速度，因此它能提供有用的數(shù)據(jù)，讓VR頭盔知道一個對象運動的速度。

　　陀螺儀可以跟蹤沿著一條軸的微小偏移(例如你稍微傾斜頭部或點頭的時候)，來提供更準確的物體旋轉(zhuǎn)信息。

 

　　VR頭盔--伴侶系統(tǒng)

　　VR頭盔除了有“燈塔”紅外跟蹤系統(tǒng)之外，還有一個前置攝像頭，它可以使用“伴侶”系統(tǒng)，來幫助檢測你是否離開了游戲空間的邊界。因此，如果你快要撞上墻壁或家具了，它就可以巧妙地給你發(fā)送視覺提示，讓你知道自己已經(jīng)到達了VR空間的邊緣。

　　VR頭盔--控制器

　　這款VR頭盔有無線運動控制器，讓你與3D空間中的物體進行充分交互，從而增強沉浸感。

　　像頭盔一樣，每個控制器都配備了磁力計、加速度計和陀螺儀以及紅外傳感器，對運動進行亞毫米級的精度跟蹤。

　　VR頭盔--音頻

　　很多頭盔內(nèi)置了耳機，可以產(chǎn)生3D音頻。這樣游戲就可以添加相對于你的位置的音頻提示，讓你可以聽到好像是來自后面、上面，甚至下面的聲音。

　　隱藏的麥克風可以給游戲研發(fā)人員提供更多的選擇，在游戲中添加更多的沉浸式功能。使用麥克風，游戲可以檢測你在隱形游戲中產(chǎn)生的噪音量，或者把它作為在VR中進行語音交流的方法。

　　VR頭盔--線材

　　雖然有些VR設備是完全無線的，但這款VR頭盔都需要用線材將頭盔連接到計算機上，以便傳輸數(shù)據(jù)和電能，讓顯示屏以90幀/秒的速度顯示高清圖像。如果你是坐著使用頭盔和游戲手柄，那沒有什么問題，但當你在室內(nèi)走動時，線材確實可能會變得礙手礙腳。

　　VR頭盔--計算機

　　VR這種黑魔法發(fā)生的地方其實是在計算機里。所有的位置跟蹤數(shù)據(jù)都被發(fā)送到了計算機上，輸入到了游戲中，然后它再對圖像進行渲染，發(fā)送到頭盔上顯示出來。