经过三年的开发，Oculus Rift——这款有史以来最先进的虚拟现实（VR）头戴式显示器——即将面向消费者发布。Rift 并非第一款 VR 头戴式显示器（还记得任天堂的 Virtual Boy 吗？），但它有望在其他产品失败的地方取得成功。如今的显示屏更清晰、更小巧，处理器更强大，头部追踪传感器也更精确。对用户而言，这意味着在更紧凑的设备中获得更具沉浸感的体验。
首批 VR 演示很可能是游戏。想象一下，游戏将玩家带入逼真的战场或丰富的托尔金风格的世界。但 VR 的真正影响力将在稍后显现，届时艺术家、电影制作人、研究人员和教育工作者将以目前无人能及的方式使用它。Oculus VR 的联合创始人 Palmer Luckey 和 Oculus VR 的工程师 Nirav Patel 为《大众科学》提供了一场关于该平台背后原理的速成课程。
工作原理
1. 透镜
建立焦点对于感知深度至关重要。“你在看每只眼睛的虚拟图像平面，”Patel 说道。本质上，用户的眼睛会盯着显示屏的远处，凝视着虚拟环境。
2. 显示屏
一块距离用户眼睛仅几英寸的高分辨率屏幕会投射出立体图像——即屏幕每半边上的两个扭曲图像。“我们只是在利用人类使用双眼视觉感知深度的正常方式，”Patel 说道。“左眼和右眼看到的物体之间存在水平偏移，视觉皮层可以处理这些偏移来感知深度。”换句话说，当扭曲的二维图像近距离观看时，用户会被欺骗，认为自己正身处一个虚拟世界。
3. 追踪技术
该头戴式显示器配备了十几个传感器输入。例如，陀螺仪、加速度计和指南针可以追踪用户头部的移动。设计师还添加了外部红外传感器和摄像头，以提高位置精度和监控能力。运行在附近主机 PC 上的软件会分析这些数据，并渲染出能够适应头部位置的虚拟世界图像。Luckey 表示，该系统的低延迟增强了真实感。
4. 3D 音频 [未展示]
为了实现完全沉浸式，你需要出色的声音，而 Oculus 在空间准确性方面堪称顶尖。“你只需要在游戏中模拟两个麦克风，就可以模拟真实世界的声音，”Luckey 说道。但实际上，软件要更先进一些。“我们可以生成一个很好的近似值，来模拟每个耳朵在虚拟空间中的位置应该听到的声音，”Patel 说道，“这比传统的环绕声系统要好得多。”
本文最初发表于《大众科学》2015年4月号，作为我们年度“它是如何运作的”专题的一部分。
