物距

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1、概述

在物理学中,物距就是指物体到透镜光心的距离。用英文字母u表示。对于透镜而言,通过光心且与光轴垂直的平面,即是物方主平面也是像方主平面重合。物距与像距存在共轭关系,物距越远,像距越近;相反,物距越近,像距越远。在进行光学计算时,严格地讲,物距应为被摄体平面与镜头前主面间的距离。

 


2、基本概念

物距的物理符号是u,单位为长度的国际单位米(m)。
像距与物距的关系
由于凸透镜所成的像为缩小的虚像,成像,但可以用下面的方法寻找像的位置。
这种方法的原理如图(二)4.13-1所示,当我们用一只眼观察AA′和BB′两根针时,如果两针离我们眼睛的距离不等,从OO′方向看,可以看到A、B两点在一条视线上,但稍微偏移一点眼睛的位置,如从mm′方向观察,就会发现A、B不在一条视线上(即出现视差)。

 


3、应用原理

在物理学中,物距就是指物体到透镜光心的距离。用英文字母 u表示。对于透镜而言,通过光心且与光轴垂直的平面,即是物方主平面也是像方主平面重合。物距与像距存在共轭关系,物距越远,像距越近;相反,物距越近, 像距越远。在进行光学计算时,严格地讲,物距应为被摄体平面与镜头前主面间的距离。

为什么要调整物距?

调整物距可以让玩家在VR眼镜上看的虚拟环境在你眼前变得尽可能清晰,根据每个人的视力不同来进行调节,它是让屏幕与透镜直接产生距离。如下图

物距

 


4、调节方式

物距、焦距和瞳距的调整:

目前大多数虚拟现实设备都可以调整瞳距和物距、焦距,调节方法目前也分为物理调整和软件调整。比如市面上目前能见到的Oculus Rift DK2内置转轮让你调整焦距的,而三星的Gear VR 这款头盔是调节物距,这俩可以使得虚拟环境在你眼前变得尽可能清晰。Oculus Rift包含两副分开的镜头:一副是面向普通用户或轻度近视的用户,另一副面向近视较深的用户。

而国内的设备比如暴风魔镜2的物距就需要通过两边的旋钮来调节,而瞳距距需要通过上方的旋钮来调节(图7)

物距

SVR Glass需要通过物镜上进行焦距调节,而瞳距则需要软件来调节瞳距哟!

物距

 


 

5、成像规律

 

物距和瞳距:

物距和瞳距也是我们购买VR产品时常见的可调节装置,这个其实也很好解释,所谓的物距调节,就是调节屏幕和眼睛的距离,也叫作近视/远视调节,适合不同眼镜度数的用户。而瞳距调节则是对两眼之间的距离进行调节,主要的作用是减少重影,看上方的动图其实就已经完全明白了(请自行忽略广告词汇)。[1]

刷新率和帧数:

在购买头显的时候除了上述看到的那些以外,刷新率也是经常会被提到的词语,而一旦涉及到刷新率就说明该产品已经有自己的屏幕了,至少它不是个手机VR产品,所谓的刷新率说的就是显示器每秒刷新的速度,60Hz就是指显示器每秒刷新60次;帧数指的是显卡每秒传输图片的数量,也可以理解为显卡每秒刷新次数(玩儿LOL的时候右上角的FPS显示的就是帧数),显卡性能越强悍,帧数就越高,画面稳定性就越好,说的再直白一点,屏幕决定刷新率、显卡决定帧数。

 

但是因为最后还是需要通过显示器来传输给我们的双眼,所以如果帧数超过屏幕刷新率则以屏幕刷新率为基准,比如用GTX970显卡玩LOL,最高帧数会跑到400+,但是显示器刷新率只有60HZ,那我们双眼看到的刷新次数其实也只有60Hz,超过的不予显示。可一旦显卡性能太差,游戏帧数太低,那画面就会出现卡顿,这种情况下也更容易眩晕。对于VR设备来说,玩游戏的时候60FPS就是最低标准,所以头显刷新率最低也不能低于60Hz。

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位置追踪功能:
除了上述的这些常见的名词信息以外,在一些新闻中也会提到一些比较冷门的名词,比如位置追踪,常见的手机VR产品一般都不具备该功能,只能通过陀螺仪简单模拟,导致位置不精准、和我们现实生活中做同样动作产生的画面不同,这种情况下产品体验的沉浸感较差,也容易产生眩晕(上述视频也能看出差距)。

如果大家之前留意过HTC Vive的拆解或者Oculus Rift的拆解就能发现在这些设备的表面会有一些小的元件,其中Oculus Rift的这些元件是红外线发射装置,配合红外线感应摄像头对头部进行精准定位,而Vive上的那些元件则是光敏元件,配合激光定位器进行精准定位工作。除了这些硬件以外,精确的位置追踪功能也需要高性能CPU进行快速的运算,这样才能在第一时间将数据传输给显卡,让显卡对那个位置的图像进行渲染,然后再输出给头显,这些步骤只要慢一点都会造成体验的不完美,所以一般的移动VR因性能所限和便携性考虑都没有这种功能。

眼部追踪:

眼部追踪也被叫做眼球追踪,我们首次知道这个技术也是通过一款名为Fove的众筹VR设备,它通过红外摄像头接收眼睛反射的光线从而判断眼睛所看的位置,使用眼球追踪技术能为VR设备带来三个功能,首先是辅助定位,增加头显定位的精准度;第二个功能是对界面进行控制;第三个功能是降低对显卡的依赖,这点我们要解释一下,正常情况下,显卡会对我们所视方向的所有画面进行渲染,而使用了眼部追踪以后,通过对眼球所视位置的判断,只对画面中我们注视的那一点进行重点渲染,其它地方则进行模糊处理,这样就能有效降低对显卡的要求。当然也有人说这样能保护视力,这点我们不太肯定,不做过多评论(眼部追踪设备整体操作过程如上图所示)。

因为产品通过眼部控制,不需要我们举起双手,所以也有人认为这是降低沉浸感的设计,这也是不少厂商不全力研发该功能的原因。


 

6、科技视频

 

 

 


 

7、参考资料

物距和瞳距 - 科普:VR产品常见名词解析  电子发烧友[引用日期2016-05-20]

 
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