詳解下一代Oculus Rift——Half Dome VR原型機

文/小白兔乖乖

Oculus在今年的Facebook F8大會上，演示了一款內部代號為「Half Dome」的VR原型機，它被視作是Rift的後續機型。這款Half-Dome原型機在外觀方面延續了Rift頭顯當前的造型設計，但是相比Rift，其視覺沉浸感更為強烈，且佩戴更為舒適。近日，Oculus團隊分享Half Dome原型機背後的一些故事。

在過去的幾年中，Facebook Reality Labs（前身為Oculus Research）的研究人員開發了一系列原型機，旨在解決當前VR頭顯設計面臨的一些基本問題，比如清晰度和佩戴時的舒適度。

目前，所有的頭顯都有一個固定的焦平面，支持用戶在合理的視野範圍內（即焦點範圍）看到頭顯中所顯示的畫面。大多數頭顯支持玩家看到兩米以內的物體，所以當物體靠得更近時，畫面就會變得模糊不清。而Half Dome內設可變焦機制，能夠看到不同距離的不同物體。頭顯內的顯示屏可以移動以匹配用戶眼球的位置，從而移動光學系統的焦點。這樣做的優勢是，用戶可以看到更清晰的圖像效果，即便是近距離的虛擬物體，例如手中的物體。

Half Dome原型機開發歷程

為了解決上述問題，Facebook Reality Labs的計算成像部門負責人Douglas Lanman與器械工程負責人Ryan Ebert一起組建了一支專門的團隊，以開發出一台能夠支持眼動追蹤並配備先進光學元件的VR設備，從而提升VR頭顯的清晰度和舒適度。團隊由擁有不同知識背景的專業人員組成，其中包括機械工程、計算機視覺和感知科學方面的專家，共同致力於開發新一代VR頭顯。

Lanman表示，研究各種顯示屏來解決這個問題是一項「艱巨的工程挑戰」。Half Dome可以通過變焦顯示屏自然地將用戶的眼睛聚焦在近場，從而優化互動VR體驗。」

Lanman說道：「在之後的數個月里，我們交付出了第一台工作原型。自那以後，我們就一直通力協作，與團隊一起努力優化系統。」

Ebert補充說：「團隊中的每個人都扮演著重要的角色，解決了不同方面的問題。比如，模型製作人Steve Charnley運用3D列印技術，掃描Half Dome原型。機械工程師Selso Luanava和Stephen Choi則通過各個光學原型來探索寬視場光學元件。另外，這款頭顯還支持眼動追蹤技術。

眼動追蹤研究負責人Robert Cavin表示：「儘管眼動追蹤並不是一項新技術，但在寬視場變焦VR設備中實現眼動追蹤是一個新課題。這種整合面臨著許多新的挑戰，因為移動顯示器將會大大壓縮用於眼動追蹤組件的空間。因此，我們與光學團隊緊密合作，創建了摺疊光線的新方法，這使得我們能夠在不妨礙屏幕移動或顯示視圖的情況下進行成像。這種設計將大型透鏡放置在非常靠近眼睛的位置，其斜向照明會造成糟糕的對比度和偽影。要想解決這個問題就需要新穎的圖像處理演算法、新的校準方法以及一支優秀的研究團隊。」

為了符合整個系統的構建理念，團隊需要分步進行工程設計，以實現舒適的沉浸式視覺體驗。研究科學家Marina Zannoli表示：「其中一些理念來自於現有的視覺科學文獻，另一些則來自於內部進行的研究。每個新原型都是基於我們之前開發原型總結出的學習經驗而構建的。另外，對於VR頭顯來說，舒適度是最重要的一個元素。如果佩戴頭顯時令人不適，用戶將很難專註于欣賞視頻內容。」

此外，Half Dome原型機的FOV提升至140度，比Oculus Rift更寬（Rift的FOV為110度），這將有助於增強VR中的沉浸感。Oculus還表示：新一代頭顯的解析度也會有所提升。

開發可變焦VR頭顯的意義

可以說，Facebook Reality Labs所取得的研究成果有著十分積極的意義，尤其是在促進VR成像系統顯示方面。目前，很多科技公司都在致力於開發更好的VR頭顯。近日，我們看到了LG和谷歌合作開發的1810萬像素的高ppi屏幕，未來VR頭顯的顯示效果將有望進一步得到提升，甚至在VR中用戶將難以區分虛擬和現實世界。

「我們對迄今取得的進展感到自豪，並對未來的可能性感到興奮。」

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