详解下一代Oculus Rift——Half Dome VR原型机

Oculus在今年的Facebook F8大会上，演示了一款内部代号为“Half Dome”的VR原型机，它被视作是Rift的后续机型。这款Half-Dome原型机在外观方面延续了Rift头显当前的造型设计，但是相比Rift，其视觉沉浸感更为强烈，且佩戴更为舒适。近日，Oculus团队分享Half Dome原型机背后的一些故事。

在过去的几年中，Facebook Reality Labs（前身为Oculus Research）的研究人员开发了一系列原型机，旨在解决当前VR头显设计面临的一些基本问题，比如清晰度和佩戴时的舒适度。

目前，所有的头显都有一个固定的焦平面，支持用户在合理的视野范围内（即焦点范围）看到头显中所显示的画面。大多数头显支持玩家看到两米以内的物体，所以当物体靠得更近时，画面就会变得模糊不清。而Half Dome内设可变焦机制，能够看到不同距离的不同物体。头显内的显示屏可以移动以匹配用户眼球的位置，从而移动光学系统的焦点。这样做的优势是，用户可以看到更清晰的图像效果，即便是近距离的虚拟物体，例如手中的物体。

Half Dome原型机开发历程

为了解决上述问题，Facebook Reality Labs的计算成像部门负责人Douglas Lanman与器械工程负责人Ryan Ebert一起组建了一支专门的团队，以开发出一台能够支持眼动追踪并配备先进光学元件的VR设备，从而提升VR头显的清晰度和舒适度。团队由拥有不同知识背景的专业人员组成，其中包括机械工程、计算机视觉和感知科学方面的专家，共同致力于开发新一代VR头显。

Lanman表示，研究各种显示屏来解决这个问题是一项“艰巨的工程挑战”。Half Dome可以通过变焦显示屏自然地将用户的眼睛聚焦在近场，从而优化互动VR体验。”

Lanman说道：“在之后的数个月里，我们交付出了第一台工作原型。自那以后，我们就一直通力协作，与团队一起努力优化系统。”

Ebert补充说：“团队中的每个人都扮演着重要的角色，解决了不同方面的问题。比如，模型制作人Steve Charnley运用3D打印技术，扫描Half Dome原型。机械工程师Selso Luanava和Stephen Choi则通过各个光学原型来探索宽视场光学元件。另外，这款头显还支持眼动追踪技术。

眼动追踪研究负责人Robert Cavin表示：“尽管眼动追踪并不是一项新技术，但在宽视场变焦VR设备中实现眼动追踪是一个新课题。这种整合面临着许多新的挑战，因为移动显示器将会大大压缩用于眼动追踪组件的空间。因此，我们与光学团队紧密合作，创建了折叠光线的新方法，这使得我们能够在不妨碍屏幕移动或显示视图的情况下进行成像。这种设计将大型透镜放置在非常靠近眼睛的位置，其斜向照明会造成糟糕的对比度和伪影。要想解决这个问题就需要新颖的图像处理算法、新的校准方法以及一支优秀的研究团队。”

为了符合整个系统的构建理念，团队需要分步进行工程设计，以实现舒适的沉浸式视觉体验。研究科学家Marina Zannoli表示：“其中一些理念来自于现有的视觉科学文献，另一些则来自于内部进行的研究。每个新原型都是基于我们之前开发原型总结出的学习经验而构建的。另外，对于VR头显来说，舒适度是最重要的一个元素。如果佩戴头显时令人不适，用户将很难专注于欣赏视频内容。”

此外，Half Dome原型机的FOV提升至140度，比Oculus Rift更宽（Rift的FOV为110度），这将有助于增强VR中的沉浸感。Oculus还表示：新一代头显的分辨率也会有所提升。

开发可变焦VR头显的意义

可以说，Facebook Reality Labs所取得的研究成果有着十分积极的意义，尤其是在促进VR成像系统显示方面。目前，很多科技公司都在致力于开发更好的VR头显。近日，我们看到了LG和谷歌合作开发的1810万像素的高ppi屏幕，未来VR头显的显示效果将有望进一步得到提升，甚至在VR中用户将难以区分虚拟和现实世界。

“我们对迄今取得的进展感到自豪，并对未来的可能性感到兴奋。”