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第4章
头戴式显示装置的组成技术

虚拟和增强现实的头戴式显示装置形式多样,既有单眼的显示装置,也有像HTC公司的Vive和Oculus公司的Rift那样的全遮蔽型头戴式装置。不论是哪一种,其核心的组件有两个:图像显示装置和视觉装置。本章我们将探讨这个领域产品实现的主要技术,并逐一确认各解决方案的优点和局限性。

4.1 显示装置的基础知识

用于虚拟和增强现实的所有头戴式显示装置包含的基本子系统都相同,但是在尺寸和配置上差别很大。最简单的头戴式显示装置也得包括成像源和视觉装置(Melzer,1997)。根据显示装置的具体设计和预期用途,可在此基础上扩展以实现其他不同的特性和功能,比如增加次级视觉显示通道和跟踪注视方向及时长的感应器等。头戴式显示装置的设计在形状和尺寸上各不相同,在性能上也几乎不完全相同,即使是所用的组成部件相同也是这样。通读本书后就会了解这一点。

本章的重点是构建有关这些基本的子系统的技术性能的基础概念。为此,我们先对基本的显示装置进行分类,然后评估最常见的图像显示装置和视觉系统。

4.1.1 视觉方式

头戴式显示装置可按单眼/双眼视觉,或设计规格是按单眼还是双眼视觉分类。从这个维度来看可分为以下三类:单眼式、双眼式和双眼双视觉通道式。从图4-1的示意图可以了解其差别。

图4-1 所有的头戴式显示装置都可从视觉和显示配置的维

图片来源:S.Aukstakalnis

1.单眼式

单眼式显示装置通过一只眼睛前面的显示和视觉装置(一般尺寸较小)提供一个单一的视觉通道,另一只眼睛可以自由地观察正常的现实世界。单眼式显示装置一般尺寸较小,用于展示信息。军事航空用的仪器和装置即属此类,比如,Google Glass或Vuzix M-100系列Smart Glass(详见第5章)。

2.双眼式

双眼式显示装置为两只眼睛提供一个视觉通道。这种显示装置最常见的是头戴式电影观看装置以及需要实境式体验的场合。这种显示装置没有立体视觉。这种类型的应用场合一般是近距离作业。比如,弧焊培训系统所用的装置(详见第18章)。

3.双眼双视觉通道式

第三类显示装置是双眼双视觉通道式,即每只眼睛都有单独的视觉通道,但各自的视点稍有不同,这是模仿人的视觉系统并形成立体视觉效果的装置。

表4-1总结了这三类不同的显示装置的主要优点和缺点。

表4-1 显示装置按视觉方式的分类及各自的优缺点

4.1.2 显示装置的类型

按视觉模式的概念,头戴显示装置可以分为三大类。第一类是通过电脑再现真实视觉环境,而第二类和第三类是生成增强型的真实视觉环境。

1.完全沉浸式

完全沉浸式显示装置是完全遮蔽外部世界的视觉。完全沉浸式立体感头戴式显示装置(即传统的虚拟现实)与感应器相结合以跟踪使用者头部的位置和方向,从而在电脑生成的环境中形成身临其境式的视觉效果。

2.视频透视式

视频透视式显示装置无一例外都以完全沉浸式作为基准设计,两者的主要差别在于显示装置中所显示的影像主要来自于前置式的摄像头还是安装于远程的摄像头(远程监控)。根据具体的设计用途,视频信号可以与电脑生成的影像和其他感应装置的输出相结合。例如,第17章所介绍的案例研究中,我们会了解飞行员通过视频透视式显示装置实现空中加油,即飞行员用这种显示装置时可以看到一架虚拟的运油机在飞机外飞行。

3.视觉透视式

视觉透视式显示装置是实现增强现实的关键技术。这类系统的设计用途是将使用者通过视觉装置获得的现实世界视觉与图形、符号和纹理数据进行整合,或进行整饰、补充。

4.1.3 成像和显示技术

虚拟和增强现实系统的头戴式显示装置所运用的成像与显示技术在过去的20年内实现了重大进步。在显示技术领域,阴极射线管式显示器(CRT)曾一度主导高端市场,但目前已完全被四种新的成像和显示技术替代,而且每一种技术较过去的技术都有极大的改善、重量更轻,而且运用更方便。在接下来的几节我们将探讨每类显示装置的功能,重点介绍其优点以及根据每种运用环境进行的权衡调整。

1.液晶显示平板

液晶显示(LCD)是相对较成熟的技术,一开始主要用于虚拟和增强现实的近距离显示,早在20世纪80年代,NASA(Fisher等,1986)、北卡罗来纳大学(Chung等,1989)等组织以及VPL Research(Conn等,1989)等公司就开始运用。LCD现用于很多高清电视、台式电脑、笔记本电脑的显示器以及平板电脑和手机的显示装置中。

如图4-2所示,LCD是一种电子调质透射性显示装置,由两层极化的材料组成,这两层材料的轴线相互垂直。在两层极化的板材之间是蜂窝状结构,这些“蜂窝”横竖排列有序,“蜂窝”内是液晶分子。这些“蜂窝”的两端用薄玻璃板密封。其中一侧的玻璃板上印刷了数百万个位置精确的小晶体管。电流穿过每个“蜂窝”内的液晶都会使晶体在整齐排列和不整齐排列两种状态间变化。改变穿过液晶材料的电流让每个阵列的“蜂窝”变成快门,可以调节光的穿行。

图4-2 这张图显示的是主动式液晶显示的具体复杂结构

图片来源:Lozère在Wikimedia的照片

对于彩色LCD,在现有的层式结构上还得加上一层红、绿、蓝色的滤光器或遮光器,而且每个滤光器相对于每个“蜂窝”的位置都必须精确。三个RGB液晶“蜂窝”形成一个像素,所以单个“蜂窝”又称为亚像素。施加电流时,每个“蜂窝”根据信号的强弱调节光的穿行。每三个亚像素的输出相结合便形成观察者所看到的光的颜色。如果三个亚像素都完全开放,则形成一个白点,即背光的颜色。这一点稍后再解释。

因为液晶材料自身不能发射光,所以必须通过单独的光源供光。虽然小型的LCD(比如手表上的LCD)通常是用反射的环境光,现在的彩色LCD平板(比如有些头戴式显示装置的显示装置)一般是通过显示平板周边的蓝色LED提供照明,蓝色LED的光经过黄色的磷光体过滤,然后通过散射体散布,从而产生人造白色光。这个白色光然后又由液晶结构的颜色遮蔽层过滤成不同的颜色。

2.有机发光二极管显示平板

有机发光二极管(OLED)是固态显示技术,是基于施加电流时会发光的有机材料(碳氢化合物)。如图4-3所示,OLED的基层是玻璃材料,然后叠加一系列的有机胶片和正、负极层(金属阴极和透明阳极)。电流通过负极(导体)和阳极(发射体)之间的有机材料时,电子从导电材料层向发射材料层移动。电子从导电材料层移出时形成“空穴”,需要由其他电子填充。随着空穴向发射材料层移动并重新与电子结合(这种结合状态称为激子),能量以光的形式释放,这个过程称为电致发光。虽然可以通过周密布置OLED中所用的有机发射材料而控制颜色,大多数制造商都是在OLED的层状结构中加一层红、绿和蓝色的塑胶材料实现颜色控制。

图4-3 这张图显示的是有机发光二极管(OLELD)显

图片来源:S.Aukstakalnis

OLED显示装置主要有两类:被动矩阵OLED(PMOLED)和主动矩阵OLED(AMOLED)。两者的区别在于电子驱动结构。PMOLED显示装置采用复杂的电子网格结构顺序控制每行的单个像素,没有储能电容器。因此,其更新速度慢,维护像素状态的能耗较高。PMOLED一般用于简单的字符或图标显示。

最适合虚拟和增强现实的近距离显示的是AMOLED,其基本设计结构见图4-4。与主动矩阵LCD类似,AMOLED通过薄膜晶体管(TFT)层驱动,这个结构层也有储能电容器以维持每个亚像素的状态。这样就可以实现对单个像素很高水平的控制,而且能完全关闭像素以实现深黑色和高对比度。

AMOLED在很多方面都比LCD要好。相对于LCD而言,AMOLED有以下方面的优势:可以做得非常薄,因为不需要背光源(自身能产生光);功耗低;更新速率快;滞留时间短;颜色再现度高;分辨率高。撰写本书时市场上的头戴式显示装置大多数是采用AMOLED模块作为成像源。在第6章我们会看到这一点。

图4-4 与主动矩阵LCD类似,AMOLED通过薄膜晶

图片来源:S.Aukstakalnis

3.数字光投影微显示

德州仪器(Texas Instruments)公司有一款数字光投影式芯片(DLP),在技术上称为数字微镜器件(DMD),属于一种微机电系统(MEMS),称为空间光调制器。如图4-5所示,芯片的表面布置了多至200万个整齐排列的微镜,每个微镜都单独控制,尺寸大约为5.4微米,每个微镜可代表投影的一个像素(Bhakta,2014)。将RGB光源对准、照亮微镜序列,并同时向DLP芯片组发送视频和图形信号(视频和图形信号激活每个DMD镜片下的电极)便可生成影像。如需显示适当的红、绿或蓝色影像通道(这种技术称为场序彩色),控制器向每个镜片单元下的记忆单元加载1或0,使镜片向朝向或背离光源的方向倾斜,倾斜的角度是±17°。当朝光源方向倾斜(+17°),所反射的光点显示为ON。当以背离光源的方向倾斜(-17°),所反射的光点显示为OFF(或黑色)。因为每个镜片每秒钟都可以改变几千次方向,并且可以改变每个镜片处于ON或OFF位置的持续时间,因此便可以生成不同色度的反射光。当与不同的光源和视觉装置配合使用,DMD装置可高速、高效生成光图案。

如图4-6所示,DLP DMD芯片因其特有的结构和小尺寸,可以很方便地与虚拟和增强现实的近眼式显示装置整合。DMD微镜序列变化至某个角度时正好在使用者的眼前。低能耗、三合一式的RGB LED此时从微镜的侧方或底部照亮微镜序列,于是光经视觉装置进入人的眼睛,并在视网膜上形成影像。在另一个变化角度,DMD芯片偏向一侧,此时反射光经波导(见下一节)进入人眼。不论是哪个位置,眼睛都是作为视觉机制链的最后一环,视网膜起到显示平面的作用(Bhakta等,2014)。

图4-5 这张图显示了DLP数字微镜器件的基本结构

图片来源:德州仪器公司

图4-6 德州仪器公司的DLP数字微镜装

图片来源:S.Aukstakalnis

DMD代表现有显示技术的最新发展。DMD是头戴式显示装置的理想成像解决方案,它有以下方面的优点:颜色更新速率快、恢复时间短、分辨率高、外形小(镜片序列的对角线尺寸达到0.3英寸便可生成分辨率为1280×720的图像)、最亮角度可灵活变化、低能耗。

4.硅基液晶微显示装置

硅基液晶(LCoS)成像技术是LCD和DLP技术的交叉融合。如本节上文所述,LCD由蜂窝序列组成,蜂窝内有液晶分子,蜂窝结构夹在两层极化材料之间,每个蜂窝(再细分为红、绿、蓝色部分)代表一个像素。通过控制液晶分子的相位可以调节每个像素的状态,从而控制光的穿行。在这个意义上,LCD是一种发射性的技术。相比之下,DLP显示装置采用的是微镜序列,每个微镜都有单独控制(代表一个像素)、将RGB光源投射的光序贯式的反射。通过控制镜片的倾斜角度则可调节每个像素的状态。在这个意义上DLP是一种反射性的技术。

如图4-7所示,LCoS显示装置是发射性和反射性技术的融合。LCoS显示装置是以硅片为基材,其上涂覆一层反射率很高的材料,利用向列型或铁电体的液晶调节从背光板反射的场序型彩色光。因为控制电路在每个像素的反射面的下方(LCD在这方面的结构则不同,是环绕每个像素),因此对光通路没有阻碍,可以生成清楚得多的图像。

图4-7 这张图显示的是硅基液晶(LCoS)芯片的具体

图片来源:Aesopus在Wikimedia的照片,获CC 3.0许可

与上述DLP DMD解决方案类似,LCoS芯片因其特有的结构和小尺寸,可以很方便地与虚拟和增强现实的近眼式显示装置整合。Google Glass(单眼型头戴式显示装置)是LCoS技术的有力例证。

如图4-8所示,侧身投射的红、绿和蓝色(RGB)微型LED序列用来产生场序型彩色光。光通过一个楔形复眼微型镜片结构(见图4-9),照亮LCoS的反射性内表面。从芯片出来后,调节后的光(每个颜色通道)经极化光束分离器反射,并继续在显示装置的光通道内穿行,最终进入人眼。

图4-8 这个图片序列显示的是Google

图片来源:Sid Hazra

图4-9 这是Google Glass显示装置的X光图

图片来源:AGL Initiatives的Andrew Vanden Heuvel

4.2 相关术语和概念

评估虚拟现实和增强现实系统的显示技术时,这个领域的名词(或术语)可能经常容易混淆,特别是涉及光的属性时。本节我们讨论一些基本的术语和概念,为理解显示装置的技术性能打下坚实的基础。

4.2.1 关于光

光是能刺激人眼感光细胞的辐射能。如第3章所述,人眼只能感受电磁光谱中很窄的一个波段——波长在380纳米至740纳米之间的部分。

流明(lumen)——流明(lm)是光通量(一个光源发射的可见光能的总量,详见下一条定义)的测量单位。大多数光的测量结果用流明表示。在涉及基于投射技术的显示装置时你将会看到这个度量单位的使用频率很高。

光通量(luminous flux)——光通量是光源通过人眼能感受到的波长(380纳米~740纳米)在一个时间单位内辐射的光能的量化表示。光通量的度量单位是流明(lm)。一个瓦特的辐射功率在555纳米的波长,即健康的人眼最敏感的波长(黄绿色),等于680流明的光通量(Meyer-Arendt,1968)。

发光强度(luminous intensity)——发光强度是从一个点在一个立体角内发射或反射的光通量。用于表示发光强度的度量单位是流明/立体弧度,或烛光。

烛光(candela)——烛光是一个点光源在特定的方向在每个立体角发射的光量的测量单位。

亮度(luminance)——亮度用来度量在给定方向投射在一个单位内的发光强度。面积亮度是穿过一个特定区域、从特定区域发射,或从特定区域反射并落在给定立体角范围内的光的数量。用于表示亮度的测量单位是烛光/平方米(cd/m 2 )。读者还会经常看到用尼特(nit)或尺朗伯(fL)表示亮度。1尺朗伯=3.426烛光/平方米。

照度(illuminance)——照度是投射在一个单位面积的平面上的光通量。其测量单位是勒克司(lx),或流明/平方米(lm/m 2 )。在特定光通量下,照射的面积越大则照度越小。

明亮度(brightness)——明亮度是一个纯粹主观的属性或特性,用于表示显示装置的亮度。明亮度是视觉效果,不是测量结果。从技术的角度来看,“明亮度”和“亮度”这两个术语不应替换使用(虽然经常替换使用)。明亮度是一个不可测量的特性。

4.2.2 显示装置的性能和特性

虚拟和增强现实的头戴式显示装置有很多方面的性能和特性需要考虑。以下每项性能和特性都会直接影响此类显示装置的质量和性能。

空间分辨率(spatial resolution)——空间分辨率指显示装置的单个像素的数量,用垂直和水平方向的数值表示,例如,Oculus Rift CV1的单眼空间分辨率是1200×1080。

像素中心距(pixel pitch)——像素中心距指相邻两个像素(一个RGB三合一单元、一簇LED等)的中心间的距离,用毫米表示。其概念如图4-10所示。

填充因数(fill factor)——对任何一种基于像素的视觉显示装置而言,填充因数指像素单元间的黑色空间。因为这些显示装置通常是由精确排列的序列结构组成,如果像素间的黑色区域过多,则近距离观看显示平面时会有布满细网格或“纱门”的视觉效果。

图4-10 这张图片表示的是像素中心距的概念。像素中心

图片来源:S.Aukstakalnis

在表述这种现象时,说填充因数高,是指像间的黑色空间很小。填充因数低,则表示像素间的黑色空间过多。这种现象如图4-11所示。

图4-11 这张图用来解释“填充因数”的概念。填充因数

图片来源:S.Aukstakalnis

在本章探讨的四种主要的成像技术(LCD、AMOLED、DLP和LCoS)中,DLP的像素间可感觉到的空间最小(或填充因数最高),因为组成芯片的反射表面的微型镜片尺寸非常小。

持续性(persistence)——指像素保持明亮状态的时间长短。完全持续性指像素在整个帧幅的时段内都保持明亮状态。低持续性指像素保持明亮状态的时间只占整个帧幅的时段的一部分。增加更新速率则会降低持续性时间。持续性通常用百分比表示。

潜伏时间(latency)——指头戴式显示装置运作与实际的显示器件更新以反映新的场景图像之间的实耗时间(用毫秒表示)。潜伏时间并不仅是显示器件的问题,而是所有的系统元件完成加工任务以更新和显示图像所需的时间。

反应时间(response time)——指像素改变状态所需的时间。反应时间的测量结果用毫秒表示。反应时间越长,则图像看起来越不逼真。反应时间短对头戴式视觉装置非常重要。

色域(color gamut)——显示装置的色域是指其能生成的具体颜色。有很多方法可以表示显示装置的色域,其中最常用的方法是国际照明委员会(CIE)制订的XYZ颜色系统的xy色度图和NTSC(RGB)色彩空间百分比。

对比度(contrast)——对比度是显示的明亮和灰暗区域间的相对差异。LCD显示的对比度一般较低,而AMOLED显示的对比度一般较高。

4.3 视觉结构

头戴式显示装置内的视觉结构有以下三个方面的功能:

光调节(collimation)——以使远处的图像看起来比相对于观察者眼睛的实际物理距离要远。

图像放大(magnification)——以使图像源看起来比实际的图像源要大。

光图案传递(relay)——图像源有时相对于穿戴者的眼睛而言不在轴线上(Melzer等,2009)。

如上一节所详述,头戴式视觉装置可采用很多种不同的成像和显示技术。每种不同的装置都需要特有的视觉设计,有的是为了让使用者能注视距离其眼睛只有几英寸的显示平板,有的是为了把处于轴外位置的(比如显示装置的侧边)微型显示器件生成的图像传递到视野内。在很多方面,视觉结构都是设计头戴式视觉装置的最大挑战,也经常是一个限制因素。在系统中每增加一个视觉器件,就意味着显示装置的总体尺寸和重量增加。

另外一个主要的挑战是,头戴式显示装置是以人体中心的系统。我们的感觉机制的复杂性和敏感性要求头戴式显示装置精确,能进行适应性调节,否则会产生各种问题,比如使用者感到不舒服、恶心,以及总体最终用户体验差。

基本概念

目前还没有某一款头戴式显示装置可以满足所有最终用户的需求,也许将来也不会有。能满足一般消费者的游戏和娱乐需求的装置可能并不能满足专业用户的需求。另外还得考虑成本。为专业用户设计的精确系统(比如飞行模拟和增强现实)对于普通消费者可能无一例外都价格太高。尽管这些装置的光学设计多种多样,但所有的头戴式显示装置都有一些共同的特性和考虑内容,读者应意识到这一点,以下就对此进行探讨。

1.视野

用于虚拟和增强现实的头戴式显示装置需要考虑的一个关键点是视野。视野是双眼可见的虚拟图像的总角度尺寸,用角度表示(Barfield和Furness,1995)。因为不同的双眼双通道式显示装置其左、右眼视野的重叠范围差别很大,因此,有时有必要同时用双眼双通道各自的水平视野角度值和总的视野角度值表示其视野范围。

如图4-12所示,对于健康的成年人,双眼双通道的水平视野(这是立体视觉的基础,对于深度感知也很重要)的平均值是120°,而总视野大约是200°。我们的垂直视野大约是130°。

图4-12 这张图片表示的是普通人的水平和垂直视野的极限范围

图片来源:S.Aukstakalnis

2.双眼视野重叠

双眼视野,又称为双眼视野重叠,是总视野中两只眼睛的视野重叠的部分。人类视觉的这个特性对于深度的感知非常重要,因为根据可见场景中的物体所处的相对角度可以估测其所处位置的距离(Boger,2013)。

3.瞳孔间距

瞳孔间距(IPD)是两只眼睛的瞳孔的中心间的距离。这个参数对于所有的双眼视觉系统都极其重要,不论是标准的眼镜,还是头戴式立体显示装置。

瞳孔间距的设定是否正确极其重要,因为眼睛与镜片的相对位置如果调整不当则会导致图像变形,从而导致眼睛疲劳、头疼,甚至引发呕吐(Ames等,2005)。有关这方面我们将在第21章中讨论。瞳孔间距如设定不当还会影响辐辏,并导致不能正确感知所显示的影像。

4.出瞳距离

头戴式显示装置的出瞳距离是眼睛的角膜至距离最近的一个视觉器件的距离。出瞳距离是使用者能获得显示装置的整个视野角度的距离。这个参数是个非常重要的考虑点,特别是对于穿戴矫正镜片(特别是眼镜)的使用者,因为眼镜所需的出瞳距离就有大约12毫米。例如,HTC的Vive(详见第6章)的出瞳距离可调整,以满足戴眼镜人士的需求,而Oculus的Rift CV1(详见第6章)则没有这个功能。可以想象,调整出瞳距离会直接影响显示设备使用者实际感觉到的视野。

5.出瞳直径

出瞳直径指视觉系统至眼睛的光束的直径。

6.出瞳空间

出瞳空间指显示装置的使用者能调整瞳孔并体验其完整性能的空间。如图4-13所示,出瞳空间由出瞳距离和出瞳直径决定。

图4-13 这张图片显示的是瞳孔成像

图片来源:S.Aukstakalnis

7.瞳孔成像和非瞳孔成像视觉系统

虚拟和增强现实用的显示装置按视觉系统设计——或按结构分类,可以分为两大类,瞳孔成像和非瞳孔成像(Barfield,2015)。市场上的沉浸式显示装置,比如HTC的Vive、Oculus的Rift和Sony的PSVR采用的是非瞳孔成像结构。如图4-13所示,以上三个系统采用一个放大器直接调节来自显示平板的光。

虽然按单镜片结构、非瞳孔成像的视觉系统设计的显示装置重量更轻、体积更小、出瞳空间更大,但其弱点是弯曲光场的过程中会发生很大的变形。这种效应称为枕形失真,如图4-14所示。为抵消这种效应,显示在这种视觉装置上的图像必须按照相反的、相向程度的桶形失真进行调整,以抵消这种效应。

另外,瞳孔成像视觉系统(比如通常与DLP DMD和LCoS微型显示器件结合使用)在头戴式视觉装置的设计方面有更大的灵活度,因为瞳孔成像视觉系统可以折叠、弯曲,或通过其他方式操控视觉通道,以适应不同设计目的的要求。图4-15显示的是这类结构所采用的一些光学器件、光束分离器及其组合配置。

图4-14 这张图片示意的是枕形失真,即视觉系统在图像

图片来源:S.Aukstakalnis插图

图4-15 这张图片显示的是设计头戴式视觉结构时所采用

图片来源:上方的光学器件来自ElfQri的Wikimedia照片,获CC 3.0许可。组合配置的插图来自公共领域的资源

8.波导

波导是使光波通过内反射在视觉系统内穿行的物理结构。如图4-16~图4-19所示,波导把光的运动限制在两个表面之间(从光进入波导的点至光离开波导的点)。

虽然内反射这个基本概念相当简单,但显示技术从这一点逐渐变得复杂——主要是通过图像源导入(输入耦合)和导出(输出耦合)波导的方式。总的来说,市场上现有的增强现实显示装置所采用的波导可分为以下四大类。

全息波导——全息波导利用全息光学器件作为输入和输出耦合机制。Sony的Smart Eyeglass显示装置采用的就是这项技术(如图4-16所示)。

衍射波导——有些衍射波导的表面浮雕式光栅的纹理是纳米级的。衍射光栅(图4-17是其基本示意图)目前用于微软公司的HoloLens、Vuzix的各种显示装置,以及各种国防和航空电子的光学系统。

图4-16 这张图片示意了全息波导的基本功能的概念

图片来源:S.Aukstakalnis

图4-17 这张图片(根据专利上的图片改动)显示的是某

图片来源:专利US8189263

极化波导——极化波导(如图4-18所示)是由多个部件形成的组件,内嵌一个部分反射性的平行极化表面序列和多层涂覆层,从而将光导向观察者的眼睛。这个方法由Lumus开发,并用于其DK-50 AR系列眼镜。

图4-18 这张图片(根据专利上的图片改动)显示的是

图片来源:专利US6829095

反射波导——反射波导(如图4-19所示)运用了单一的平面制导光,其中至少包括一个半反射性的镜面。Epson的Moverio系列产品和Google Glass运用了这项技术。

图4-19 这张图片显示的是Epson的

4.4 结论

本章所述的每项成像技术都是在开发完成后才运用到虚拟和增强现实领域。没有哪项技术是专为虚拟和增强现实领域的运用而设计的,所以硬件开发商不得不按现有技术进行折中处理,做出一些让步,也就是说其设计过程是由外而内,而不是由内而外的。复杂的空间现象是在二维平面上模拟,通过甚至是有趣的视觉系统推送、呈现在我们的眼前,在某种程度上是以愚弄的方式让我们相信这些空间现象在二维平面以外的某个地方。

但这是必须经历的发展过程。正是因为这些限制、折中和看点,研究人员几十年来对这些问题进行深层分析,了解我们的视觉系统如何实现其功能,破解了向我们的眼睛形成和呈现结构化的光图案的最佳途径。考虑到正在开发大量的新显示技术,比如运用振荡光纤、按深度信息为导向的投射技术和全息成像技术,非常清楚的一点是,基于平板显示技术的头戴式显示装置,虽然目前是公众关注的焦点,但在短短几年之后就会成为古董。 7ilrVL7G7eU/BNw4KnxVvpcy4i62DCUOccWyPNdk1pndepakS9l/wcNJMaanQ5HH

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