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Oculus公布焦面显示技术 改善VR头显问题
来源：青亭网
作者：未知
　　Oculus公司的VR和AR研发部门今天宣布推出一种新的显示技术，并称之为&焦面显示&。该显示技术旨在改善当今VR头显面对的视轴调焦冲突问题。Oculus称这项工作是&具有开创性意义的&。
　　Oculus研发部门发表了一篇论文，并将在今年7月的SIGGRAPH会议上介绍焦面显示的研究。Oculus发布的视频(视频标题即为本文标题)简要说明了这一显示技术的所实现的功能。随附的一篇博客文章则提供了更多的细节。
　　焦面显示模拟了我们的眼睛自然地聚焦在不同距离的对象的方式，而不是试图添加越来越多的焦点以达到相同的视深。这种新方法改变了使用空间光调制器(SLM)以将头显的焦点绕过3D对象令光线进入显示器的方式，增加了深度并扩大了同时所能呈现的空间数量。
　　所有这些都有助于改善VR图像的清晰度和提供更自然的观看体验。
　　通过将领先的硬件工程学、科学和医学成像、计算机视觉研究和最先进的算法结合以推动下一代VR的发展，该项目采用高度跨学科的方法，这是一种据我们所知从未尝试过的方法。这一技术甚至可以让佩戴矫正镜片的人摘下眼镜舒适地使用VR。
　　研究人员正在采用一种空间光调制器，其似乎能够选择性地弯曲光线以改变其对于选定区域图像的焦点。
　　由Oculus研发部门的科学家Nathan Matsuda、Alexander Fix和Douglas Lanman撰写的研究论文总结如下：
　　焦面显示延续了变焦和多焦点的概念，进一步将虚拟图像自定义为场景内容。我们已经证明，得益于密切相关的自适应成像应用数十年的研究，新兴的相位调制SLM已经能够实现这一理念。我们展示了具有概念验证原型的高分辨率焦点堆叠复制品，并提出了解决联合焦点面和彩色图像分解问题的完整优化框架。通过统一基于目标的焦散、视网膜扫描显示和其他焦点调节支持的HMD等概念，我们希望启发其他研究人员利用可能解决HMD中的视轴调焦冲突的新兴显示技术。
　　尽管不是视轴调焦冲突问题的完美解决方案，Oculus正在将这一显示技术作为现有的VR显示技术到和具有理想的性能来处理视轴调焦冲突的显示技术&中间环节&。
　　Oculus在他们的博客文章中写道：&虽然我们距离得到最终面向消费者的产品还有很长一段路要走，但这项新兴技术为未来的研究开辟了一个令人兴奋和有价值的新方向。我们将一直致力于发布有利于VR/AR行业整体发展的研究成果。&
　　所谓的&变焦&显示器现在是一个热门的研究课题，因为它们使VR头显发出的光线更接近我们在现实世界中看到的光线，让我们的眼睛更自然、更舒适地聚焦在虚拟场景中。同样的技术也可以用来消除在使用VR头显时对眼镜的需求。
　　焦面显示方法确实需要眼球追踪技术，这本身并不是一个已经解决了的问题。研究人员也很快承认，该技术难以在广泛的视场角下实现;上文中可以看到他们评估了不同技术的特点，这些技术已被用来实现变焦显示。
　　在现实世界中，要将聚焦在近处的物体上，眼睛的晶状体会将来自该物体的光线聚焦到视网膜上，从而让人可以清楚地看到该物体。对于距离较远的物体，光线以不同的角度行进入眼睛，晶状体也需要折射光线以确保其聚焦到视网膜上。这就是为什么，如果我们闭上一只眼睛，并将焦点放在距人脸几英寸的手指上时，手指后面的世界是模糊的。相反，如果聚焦于手指后面的世界，手指会变得模糊。这个过程叫做焦点调节(accommodation)。
　　然后是辐轴调节，这是当两只眼睛向内旋转以将每个眼睛的单独视图&收敛&成一个重叠的图像时形成的。对于非常遥远的物体，两只眼睛几乎是平行的，因为它们之间的距离与距离物体的距离相比是如此之小(这意味着每只眼睛看到物体几乎相同的部分)。对于非常近的物体，眼睛必须向内旋转以收敛图像。在上面的手指问题也说明了这一原理，在面前几英寸的地方举起手指，这一次用双眼看着它。你会注意到这一次手指后面的物体是重影的。然后，当看向手指后面的物体时，会看到手指的重影。
　　我们可以使用精确的仪器通过视轴或调节来确切了解一个人所看到的某个物体的距离。但实际上，辐轴调节和焦点调节会自动地同时进行。而且他们不只是同时发生;在辐轴调节和焦点调节之间存在直接的相关性，因此对于任何给定的辐轴体调节程度，都有一个直接对应的焦点调节水平(反之亦然)。在我们还是婴儿时，我们的大脑和眼睛已经形成肌肉记忆，无论何时看向何物，这两件事情都会不需要任何思考地同时发生。
　　但是说到当今大部分的AR和VR头显，由于光学设计的固有局限性，辐轴调节和焦点调节还不能同步。
　　在基本款的AR或VR头显中有一个显示器(可以说在距离使用者的眼睛3英寸远的位置)，它生成了虚拟影像，而一个镜头将来自显示器的光线聚焦到你的眼睛上(就像人眼的晶状体通常会将来自外界的光线聚焦到视网膜上)。但是，由于显示屏距离使用者的眼睛的距离是静止不变的，来自该显示屏上显示的所有对象的光线都来自相同的距离。所以即使是五英里远的虚拟山峰和五英寸远的桌子上的咖啡杯，两个物体的光线都以相同的角度进入眼睛(这意味着焦点调节&&晶状体的弯曲程度&&从来没有变化)。
　　这与头显中的辐轴调节发生了冲突，辐轴调节是可以变动的，因为我们可以向每个眼睛显示不同的图像。今天的AR和VR头显能够实现立体视觉，本质上就是通过分别调整每只眼睛看到的图像，使我们的眼睛需要收敛于不同深度的物体。但是现在可以制造出的最可行的(也可以说是最舒适的)显示屏将消除视轴调焦问题，让两者同步工作，就像我们在现实世界所习惯的那样。
责任编辑：黑色幽默
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刚刚过去的2016年，令所有页游企业百感交集…Unity 5解决Oculus里VR典型问题的示例场景 VR开发心得
今天为大家介绍使用Unity 5开发Oculus项目的入门范例，该范例由Oculus制作，包含了一系列解决VR典型问题的示例场景。
Oculus Sample Framework for Unity 5是为VR开发者和设计师提供的实验性示例集合。其中包含了一系列的解决VR典型问题的示例场景，有第一人称视角的运动机制和基于注视的交互界面。每个范例都提供了在应用内调整参数的控制面板，这些参数包括传送过程中从透明到消失的时长，界面控制元素的延迟或瞄准器的Z深度等。该控制面板本身就很好的展示了VR中的控制器，可以直接将其用于自己的VR项目。
项目中的每个场景都展示了一个与VR开发相关的概念。整个范例是一个Unity 5 的项目。可以在Windows平台上执行，并且可以在Gear VR Concepts 商城免费下载。这个应用可以让使用者在不打开Unity编辑器的情况下深入到场景中理解一些VR开发的概念。每个VR场景中都包含一份文档，所以可以深入到VR场景中直接学习。
如果想要深入探索并实现示例内的VR操作界面没有提供的功能，建议在Unity中打开并编辑该项目。
示例的主要作用是提供一套探索VR设计概念的工具，并非推荐大家都这么做。每个示例都包含了可供测试的游戏机制，其中有些设置会让玩家产生不适感，这是我们设计VR时需要避免的。这些功能的主要用途就是让开发者体验到什么是可行的，什么是不可行的。
示例场景简介
整个示例框架包含了很多场景。最好的学习方法就是进入场景中尝试。我们先作为测试人员来看看这几个场景。
这个示例展示了基于注视位置的十字准星或者瞄准器，并探讨了一些必须注意的相关因素。在非VR游戏中，十字准星是否位于视野中心是无关紧要的，但VR开发者则必须要确定十字准星显示位置所代表的深度信息。十字准星的位置如果太近，观察者就会不舒服。如果太远，当准星看起来比场景中位于它下面的物体还远时，又会让玩家产生深度上的错觉。
解决该问题的方法之一，是沿着玩家的视角进行光线投射，并将十字准星定位在视线接触到的第一个物体上。这样就能保证十字准星处在一个合适位置的同时不与场景中的深度信息冲突。你可以在示例中尝试上述方法或一些其它的解决方法，还可以在运行时手动控制十字准星的深度。
这个示例也展示了一些其它概念，例如导弹是如何投射的。如果将十字准星对准导弹，并且该准星与玩家保持固定的距离，就必须决定导弹是沿着从枪口出发的一条轨迹穿过十字准星，还是沿着玩家视觉中心与准星连线的平行线穿过十字准星。后者是非VR游戏的常用做法，这种方法很直观。这个示例可以让你更直接的感受并理解这种区别。
这个示例场景可以体验到第一人称视角的实时移动控制，从而可以更好理解相关设计上的权衡。第一人称视角的移动控制设计需要非常小心，因为这种移动很容易造成不适感。
这个场景可以调整的变量有：
& && && && && & 移动速度
& && && && && & 旋转速度
& && && && && & 玩家朝向是否由视觉方向控制
& && && && && & 旋转的步长（持续旋转或者使用固定步骤指定步长的旋转）
& && && && && & 当执行&每一步&旋转时的动画速度（非瞬间完成）
瞬移是VR中常用的移动方式，因为这样可以避免第一人称视角控制运动引起的不适感。这个示例场景实现了简单的瞬移机制。
这个示例中展示的一个巧妙设计是玩家在瞬移后视角位置的旋转方式。这种模式中，瞬移后视角的方向是由玩家控制的，这个方向可以在瞬移前就设定好。上面的截图展示的就是这个操作，一个发光的虚拟人物出现在了瞬移的终点，展示了瞬移后玩家的朝向且可以由玩家来控制。在瞬移结束后，玩家面对的方向与之前设定的虚拟人的朝向是一致的。
这看起来很直观，但可能存在玩家需要旋转头部才能看到瞬移终点的情况。这时玩家在瞬移完成后朝向与模型保持一致同时头部旋转呢？还是将最终朝向与旋转头部后的自然前方保持一致呢？
这个示例展示了以上两种方式，至于哪一种更直观则取决于另一些因素。示例可以帮助你很直观的理解这两种模式的区别，并探索出个性化的解决方案。
场景&Pointers& （指示点）和&Pointers & Gaze Click&（指示点－凝视点击）展示了利用指示点来实现VR中的UI交互。两个场景均展示了基于凝视的交互机制，包含了与物理对象和平面UI的交互。
场景&Pointers& （指示点）和&Pointers & Gaze Click&（指示点－凝视点击）很相似，只是&Pointers & Gaze Click&（指示点－凝视点击）并不需要手柄或者触摸板。在这个场景中，凝视一个UI元素时会在凝视光标附近产生一个圆形的进度条，进度条会很快填充满（如上图所示）。当环形进度条填充完毕，就会执行相应UI所负责的动作。
其它示例场景
篇幅有限无法一一介绍每个场景，各场景都包含对应的文档，我们可以在VR应用内查看这些文档。其它场景包括：
& && &&&Keyboard：VR键盘的简单实现。
& && &&&Mirror：展示了模型头部按照玩家头部动作进行运动，以实现场景中的镜像效果。
& && &&&Stairs：探索楼梯效果在第一人称视角下体验的舒适度。
& && &&&Surface Detail：探索不同着色技术所描绘出的不同表面细节，可以更好的理解它们在VR中的效果。
& && &&&Tracking Volume：展示一些方法，在用户离跟踪边界范围太近时给予提示。
这些示例只能作为理解和探索VR中一些常用设计的出发点。事实上，这些示例只是不断发展的VR交互中最浅显的部分。希望各位开发者能觉得这个出发点对你将来的新设计思路有一定帮助。
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编辑：joe chen
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