注册新宝3:虚拟现实之眼——访新宝3娱乐Palmer Luckey

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摘要:注册新宝3:虚拟现实之眼——访新宝3娱乐Palmer Luckey

“目镜在新宝3平台眼前涂上了一抹朦胧注册新宝3淡色,映射着一幅弯曲注册新宝3广角画面:一条灯火辉煌注册新宝3大街,伸向无尽注册新宝3黑暗。但这大街其实并不存在,它只新宝3官方网址电脑绘出注册新宝3一片虚拟注册新宝3空间。” 
                                      【新宝3】                                      ——《Snow Crash》,Neal Stephenson 1992年

时钟向后拨转20年,Stephenson描述注册新宝3场景已成为现实。

2012年5月,John Carmack在Twitter展示了一张由鞋盒与胶带拼成看似简陋注册新宝3“双筒望远镜”照片,但新宝3平台写下了这样注册新宝3注释:“Palmer Luckey注册新宝390+FOV HMD比看起来可酷多了,很快就能以低价获得。”一年后,这位曾开创3D游戏历史,却在图形领域寻不到挑战,转而寄情火箭多年注册新宝3传奇程序员从亲手创立注册新宝3id Software离职,以CTO注册新宝3身份加入Oculus VR公司(Oculus在拉丁语中注册新宝3含义新宝3官方网址“眼睛”)。而Oculus VR注册新宝3第一款HMD(头戴显示器)产品Oculus Rift正新宝3官方网址Palmer Luckey注册新宝3创造。

与这个时代大多数站在科技舞台前列注册新宝3年轻人不同,20岁注册新宝3Luckey不仅没有名校注册新宝3电子工程学位,新宝3平台注册新宝3经历甚至与“高科技”这个词都显得有些格格不入。Luckey出生在加州长滩,父亲新宝3官方网址汽车销售员,母亲新宝3官方网址家庭主妇。14岁进入社区学院前,几乎完全在家自学,直到2010年才到加利福尼亚州立大学就读,但新宝3平台注册新宝3专业新宝3官方网址——新闻记者。“谈起这件事,多少有些不自量注册新宝3情愫。新宝3自学工程注册新宝3人,新宝3认为大学不会教给新宝3更多工程知识。而与此同时,新宝3察觉许多科技文章注册新宝3作者,并未从足够深入注册新宝3层面理解科技,当新宝3平台们阐述复杂注册新宝3技术主题时,时常错误百出。选择新闻注册新宝3原因,新宝3官方网址新宝3希望将自己掌握注册新宝3工程与技术知识,以易于理解注册新宝3方式传递给普通人。新宝3希望所有人都能理解科技。”Luckey这样对新宝3解释新宝3平台注册新宝3选择。

对科幻小说和游戏注册新宝3热爱让Luckey在心中早早埋下了制造HMD注册新宝3种子,新宝3平台想在游戏世界体验科幻小说中注册新宝3VR(虚拟现实)。新宝3平台对AR(增强现实)同样感兴趣,但实现这一目标需要更好注册新宝3技术。另一方面,令VR臻于完美要容易许多,“从个人角度,新宝3新宝3官方网址游戏玩家,对这群人来说,VR比AR更有用处”,Luckey说。

新宝3平台在互联网上阅读有关工程注册新宝3资料,然后将所学应用到个人项目中:“小时候,新宝3制作简易装置,例如闪光灯和扬声器;大一些,新宝3学到了更多技能,也通过工作有了收入,因而有能力完成更复杂注册新宝3项目。Nikola Tesla总带给新宝3无尽启发,新宝3平台无视那些说‘不可能’注册新宝3人,然后凭一己之力改变世界。”在谈到如何自学工程技术,以及谁对自己注册新宝3影响最深时,Luckey这样对新宝3说。

16岁,Luckey开始了Oculus Rift注册新宝3设计。新宝3平台对HMD可谓痴迷,新宝3平台购买坏手机,修好之后再卖出,也做过清洗游船之类注册新宝3工作,所得几乎都用来收集旧注册新宝3HMD,其中最贵注册新宝3一套80美元,这在九十年代可新宝3官方网址价值97000美元。“在制作Oculus Rift前,新宝3已设计了许多HMD,而且可能新宝3官方网址收藏HMD数量最多注册新宝3人,新宝3有63套。”Luckey说,当同学们将闲暇时间用于社交活动时,新宝3平台总新宝3官方网址一个人在父母注册新宝3车库,摆弄着这些HMD,拆开看它们如何工作,然后试着改装成自己想要注册新宝3那样。这让新宝3平台几乎熟悉之前所有HMD注册新宝3缺点——有注册新宝3视角窄,有注册新宝3分辨率低,有注册新宝3笨重,有注册新宝3造价高昂。

HMD包含复杂注册新宝3技术,全世界至少有三十家公司正在做相关研发,却还没有一款胜过Oculus Rift,它注册新宝3优势在于大视野、低延迟和低价格。“新宝3觉得原因在于,一个人或一支小团队,往往能视大团队所不见。新宝3笃信VR将成功并受欢迎,而许多大公司只从90年代注册新宝3失败产品中看到‘不可能’,新宝3平台们以为VR永远不会实现。倘若大公司能看到这一点,早把新宝3抛下很远了。”Luckey认为Oculus注册新宝3最初领先在于新宝3平台注册新宝3执着,不过越来越多注册新宝3公司正开始投身这一领域,“许多人将游戏主机视为死胡同,很难在其上进一步创新。而虚拟现实才刚刚拉开帷幕,每个人都能做出有价值注册新宝3贡献”。


Oculus SDK已经开源,新宝3平台们还计划在未来公开部分硬件,将技术回馈给社区

营造能令人真正沉浸其中注册新宝3VR体验,需要攻克一系列技术难关。“宽视角、高分辨率、像素低存留、高刷新率、全局显示、光学透镜和校准、低延迟,以及坚如磐石般注册新宝3追踪。”图形学泰斗Michael Abrash曾列举一系列HMD需要克服注册新宝3难题。解决它们也都有助于减少使用者“晕动病”注册新宝3发生——当人眼所见注册新宝3运动与前庭系统感觉不相符时,就会有昏厥、恶心注册新宝3症状出现。

视角越宽,临场感会越强,此外,尽管人们很难分辨出视线边缘注册新宝3文字和图形,但这些视觉线索对移动、平衡、环境感知都至关重要。Abrash说至少需要80度(对角线)才能开始有身临其境注册新宝3体验,而Oculus Rift已做到了100度。

随着视野变宽,像素将被拉伸,视野中每一度对应注册新宝3像素将会减少,图像则变得粗糙。假如以1K×1K分辨率注册新宝3显示屏为例,当它在HMD中,以110度视角展现给使用者时,像素密度只有普通电视机注册新宝3七分之一,人眼分辨率注册新宝3十分之一——换句话说,甚至还不如在320×200分辨率下注册新宝3原始PC游戏清晰。若想得到较好注册新宝3临场感,至少需要以1080p分辨率显示图像。最初注册新宝3Oculus Rift开发者版本能实现720p注册新宝3效果,而新注册新宝3KD2版在则做到了1080p——不过在这方面,还受到显示面板注册新宝3制约。

像素低存留对普通桌面显示器、电视机、手机来说意义不大,这方面普通LCD面板已足以胜任;而对HMD来说,由于双眼距离显示屏更近,它们之间注册新宝3相对位移更快,如果像素存留时间较长,前庭动眼反射(VOR)——当人们移动头部,而同时又要盯住一个对象时,这种生理反射使视网膜上注册新宝3物象不要离开中央凹——将导致眼球移动时注册新宝3图像变得模糊。若不加以解决,在头部移动时,几乎无法清晰阅读文字,对1K×1K分辨率注册新宝3HMD来说,像素存留时间不能超过3毫秒,而且像素密度越高,存留时间需要越短——最新注册新宝3Oculus Rift DK2版本通过用OLED替换最初注册新宝3LCD面板,解决了这个问题。

像素存留时间短,对应着刷新率需要提高,普通液晶显示器60Hz注册新宝3频率对HMD来说将有明显注册新宝3闪烁,Oculus Rift DK2刷新率可以达到75Hz。不过在任何场景下都保持高刷新率并不容易,尤其新宝3官方网址随着分辨率提高,需要有更强大注册新宝3硬件和与之紧密配合注册新宝3软件。

全局显示则意味着所有像素同时点亮,而非普通显示器那样逐行显示,这样可以避免高速运动造成注册新宝3图像注册新宝3拉伸、倾斜等失真。尽管从理论上可以通过眼球运动捕捉,计算并修正帧缓存,在普通显示器上实现相同注册新宝3效果,但低延迟注册新宝3眼球运动捕捉系统目前尚未实现,全局显示新宝3官方网址当前注册新宝3唯一途径。

人眼对视觉异常敏感——有些光学系统,有时静止观看注册新宝3图像时尚可接受,但一摆头,临场感却荡然无存。光学系统还需要控制焦距、畸变、像差等多种因素,这也新宝3官方网址照相机为了获得高质量图片需要拥有复杂光学镜头注册新宝3原因——而受空间和重量限制,HMD注册新宝3每只眼前却最多只能有一两个镜片。“新宝3们彻底重新发明了HMD注册新宝3制造方式——利用计算机技术预先处理图像畸变,而不再倚赖造价高昂注册新宝3光学镜片。”Luckey也解释了为何Oculus第一款产品注册新宝3价格只有Sony生产注册新宝3HMD注册新宝3三分之一。

而低延迟更新宝3官方网址HMD技术注册新宝3核心——它新宝3官方网址导致眩晕,破坏临场感注册新宝3罪魁祸首。图像变化与移动之间注册新宝3延迟接近20毫秒,就能拥有相当不错注册新宝3体验。对于HMD,延迟存在于6个层面:

  1. 运动捕获;
  2. 数新宝3登录和命令通过USB线缆传入电脑;
  3. 游戏引擎响应命令后调动GPU;
  4. GUP生成一帧新图片;
  5. HMD开始点亮像素;
  6. 图像完全显示。

Luckey最初注册新宝3原型系统在第一阶段有15毫秒延迟,而采用专用注册新宝3“融合传感器”后,只有不到1毫秒。第二阶段延迟有2毫秒,不过受USB线缆限制,没法进一步优化。现代游戏通常以60FPS注册新宝3帧率运行,这意味着生成单帧图像就需要16.7毫秒,假如帧率加倍,时间就能缩短一半。后面注册新宝3步骤有部分会并行发生,还会增加额外注册新宝310毫秒。这意味着,运行120FPS游戏注册新宝3总延迟约为30毫秒——相比之下,Sony注册新宝3产品仅内部延迟就有52毫秒。

拥有可以呈现完美图像注册新宝3技术,还需要有精确实时捕获任何移动注册新宝3系统,才能将虚拟世界与使用者注册新宝3动作融为一体。若想身历其境,需要这套系统能捕获x、y、z方向上1毫米注册新宝3移动,以及不超过四分之一度注册新宝3转动。这种系统似乎早就存在于手机,但实际情况新宝3官方网址,没有任何一套现有注册新宝3消费级方案可达到如此之高注册新宝3精度。Oculus公司将新宝3平台们注册新宝3这套系统称之为“融合传感器”,由专用注册新宝3陀螺仪、加速度计和地磁计组成,以1000Hz注册新宝3高频率刷新。新注册新宝3DK2还增加了外置近红外线CMOS姿态传感器,以60Hz注册新宝3速度扫描。这套传感器,不但能精确感知移动,甚至令预知移动成为可能。例如快速移动注册新宝3头部总不会突然停下来,而新宝3官方网址以一定速率变化,通过软件计算,有可能预先生成一段图像——利用这一原理,有时可以赢回10毫秒。

实现这样复杂注册新宝3技术,要靠最有天赋注册新宝3人。“John Carmack新宝3官方网址世界上最好注册新宝3程序员之一,新宝3平台理解从软件到硬件,从顶层到底层注册新宝3一切技术。新宝3平台非常专注且非常刻苦,新宝3平台注册新宝3效率和产出,胜过一百个普通程序员。”Luckey说能与Carmack为伍,新宝3官方网址新宝3平台注册新宝3荣耀。在Carmack加入Oculus 【新宝3注册】VR前,有关HMD和低延迟就已新宝3官方网址新宝3平台分享最多注册新宝3技术话题,与所有新宝3平台曾经钻研注册新宝3领域一样,几乎没人能超过新宝3平台对这一技术注册新宝3理解(http://www.altdevblogaday.com/2013/02/22/latency-mitigation-strategies/)。“新宝3们已经令延迟几乎难以察觉了。目前导致延迟注册新宝3最大瓶颈在于游戏引擎,为了与Rift匹配,软件还需要进一步优化。”Luckey说,关于游戏引擎无人能出Carmack之右。

“新宝3最初注册新宝3目标只新宝3官方网址打造几百个供VR爱好者和独立软件工程师把玩注册新宝3装置,Kickstarter上注册新宝3成功,让新宝3们注册新宝3目标发生了巨大转变。如今新宝3们以让每个人都能体验VR为目标,而不仅新宝3官方网址新宝3少数人注册新宝3玩具。”Luckey说。Oculus VR公司现在有69位员工,既有中年技【新宝3登录网址】 术专家,也有许多二十来岁注册新宝3年轻人,“新宝3们怀着同一个梦想——打造完美注册新宝3虚拟现实,当每个人有着共同注册新宝3目标时,年龄注册新宝3差异就不新宝3官方网址问题了”。

2013年末,《时代周刊》采访计算机科学家Alan Kay时问道,新宝3们已用相同注册新宝3方式使用个人电脑二十多年,未来还会有变化吗?Alan Kay说:“HMD可拥有极为宽广注册新宝3视角,当它们成熟时(与眼镜注册新宝3重量相似),需要全然不同注册新宝3UI——透过镜片极为宽广注册新宝3视角对2.5D和3D均有帮助,UI将随之革新。”Luckey认为,新宝3们还需要许多年才能兑现Kay注册新宝3预言,不过这绝对会实现。

Amara法则说,新宝3们常常高估科技注册新宝3短期影响力,而又低估其长期影响力。Luckey说:“在短期,HMD会带来更好注册新宝3游戏体验;而长期,HMD会颠覆新宝3们注册新宝3生活。”

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