篇二:Oculus首席科学家Michael Abrash的演讲:虚拟现实所存在的3大难点
Abrash 是计算机图形界的泰斗,他的《Zen of Graphics Programming》曾影响了整整一代的程序员。18 年前,他与 John Carmack 合力完成了世界上第一个 3D 图像引擎,将真正的 3D 世界带到了计算机上。上个月月底,Abrash 加入了 Oculus 成为首席科学家,与担任 Oculus CTO 的 Carmack 再次双剑合璧。以下是 Abrash 在 2013 年游戏开发者大会(GCD)上的演讲,主要介绍了实现 VR 的一些难点。 为了方便读者,先在这里给出一些名词解释。
VR:虚拟现实 RR:真实现实 VR 的虚像:VR 在现实世界中对应的像,并不存在,具有观察者主观感受上 VR 中的像应该存在与 RR 的位置,大小,和与观察者所成角度等因素。
Abrash 在演讲之初表达了对 VR 的乐观,认为 VR 会像当年的 3D 图像引擎一般给计算机界带来一场革命,然后他提到了现在 VR 主要存在 3 个技术上的难点。
VR的虚像必须固定在特定位置
VR 首先要解决的问题是,不论头部怎样移动,VR 给出的画面都要让用户的大脑认为相同的物体出现在了相同的地点。如果 VR 的虚像位置与大脑预计的物体应该出现的位置稍有偏差,大脑便会告诉我们,“这不是现实”。
这说起来容易,实际上却极为困难。首先是角度问题。由于显示屏是平面的,当用户头部转动,那之前的物体则需要出现在屏幕上不同的位置。比如在下图中,三角形代表某 VR 的虚像,当用户转头 20°后,它出现在了屏幕上不同的位置。
其次是景深的问题。在 VR 中,每个物体的虚像与观察者的距离构成了其景深,两个一样大小的物体在景深不同的情况下,如果观察者的头部转动同一角度,在屏幕上的位移是不一样的。也就是说每次头部转动,每个景深上(或者说每个像素点)的物体都要被以代入不同的角度值重新计算。
追踪必须精确
要让 VR 世界中的虚像都出现在相同的位置,首先需要保证设备对观察者的追踪是准确的。也就是说设备要能准确的追踪头部转动的角度,或者发生的位移,才能通过算法改变屏幕上的图像使 VR 中的虚像固定在相同位置。那需要多准确?Abrash 认为要达到 2 米外能辨别一毫米的移动这种级别的追踪才叫“足够精准”,然而这种级别的追踪设备目前并不是消费者可以承受的。
延迟必须降到最低
事实上,VR 设备遇到的最麻烦的问题是延迟,Arash 通过一些空间—时间表来说明延迟所会带来的问题。
在上图中,x 轴是距离,y 轴是时间。我们可以看到,随着时间增长,距离并没有变化。这被用来表示 RR 中一个静止的物体。
在上图中,随着时间的增长,物体作出了位移。这表示 RR 中一个移动的物体。明白?接下来我们要进入 VR 的世界了。