對于虛擬現實設備而言，要想對玩家傳遞足夠的沉浸感，需要協調好寬視場、高幀率、高屏幕刷新率、高分辨率、高像素密度和低視覺暫留等等要素，VR網編輯這次為大家帶來的是VR技術基礎教程：視場角及其工作原理。

首先來看看，什么是視場角?

視場或任意時間周遭環境的可視物是虛擬現實尤為重要的一個因素。視場越寬，用戶越容易產生身臨其境的感覺。

人類視覺是由兩部分視場組成的。單目FOV指的是單眼的視場。正常來說，單眼視場的水平角度即為鼻子與瞳孔間的角度，介于170°-175°之間。鼻子視場通常是60°-65°，鼻子越大，視場角越小。瞳孔與頭部所形成的顳骨視場更寬，通常介于100°-110°之間。

有趣的是，不同視場的可視顏色不一。

對大多數人來說，雙目視場是兩個單目視場的組合。組合時，可視角度通常為200°-220°。兩個單目視場重疊立體部分即為雙目視場，我們可以看到3D物體。

寬視場有助于產生沉浸感和臨場感。不管是真實世界，還是虛擬頭顯，大多數行動都發生在立體雙目視場中。

大腦可通過三種巧妙的方式感知周圍的深度。得知物體的實際大小，就能根據眼睛所見的物體大小，推測物體的距離。例如，近處的小汽車會比遠處的停車場的小汽車看起來要大。另外，近處的物體會比遠處的更快進入視網膜。

如果你朝車窗外看的話，遠處的樹木幾乎是靜止不動的，但如果你眨下眼的話，很可能就會錯過看不到路標。最后，眼睛的間距約為64mm, 將不同的物體輸入大腦，組合成一個3D的圖像。圖像的差異越大，效果越明顯。所以近處的物體看起來深度感立體感更明顯，而遠處的物體更為平面。

了解這些原理之后，就不難理解為什么虛擬現實頭顯制造商要考慮設備的視場問題。

虛擬現實設備上視場的限制因素是透鏡，而非瞳孔。為了得到更寬廣的視場，你需要縮短與透鏡間的距離，或增加透鏡的大小。

出于人體工程學的考量，Oculus和HTC想要制作最輕最小的頭顯。但是不可避免的會遇到一些問題：

比如，使用較輕薄的透鏡，透鏡與顯示屏間的距離就會增大，頭顯的大小也隨之增大。

或者，如果使用更厚的透鏡(放大物體的焦距更短)，則會縮短與顯示屏間的距離。但透鏡的厚度會增加新的工程挑戰，因為會出現幾何失真和色差。因為放大增強，所以需要更高清的顯示屏，避免出現紗窗效應(也就是會看到單像素點)。

再有另一個選擇就是固定頭顯大小，增加透鏡與眼睛的間距。但視場會隨之縮小，這就是目前小型頭顯的通病。采用厚透鏡，但透鏡與眼睛的距離又太近。

當然可使用直徑較大的透鏡增加視場，但也會面臨一些新的挑戰。大透鏡的中間也會比較厚，重量也會隨之增加。這個問題可以通過菲涅爾透鏡解決。但第二個問題是不管使用哪種類型的透鏡，大透鏡都會帶來更多的光學像差。

廠商在設計VR頭顯時，需要考慮以上所有的因素。寬視場，但確保頭顯不會太大太重，同時保持最佳的體驗。

對于這個問題，主流的VR設備廠商都是如何處理的呢?我們來看看Oculus、HTC、星風和Wearality所采取的解決方案：

Oculus在開發者版本上采用了標準透鏡，視場角可達90°，但當注視點遠離中心時，會出現大量的圖像變形。為此，最新的消費者版Oculus Rift采用的是菲涅爾透鏡。這對早期尚未進入消費者市場的開發者裝備來說不失為一個解決方案。但也不是說這些透鏡可以最大化增大視場，增大幅度在10°到 20°。它們可以增強圖像的清晰度，減輕頭顯的重量。同時還添加了機械瞳孔調節器，不管雙眼間距，用戶都能看到最清晰的圖像。

HTC在開發者套裝和升級版Pre開發者套裝上都采用了菲涅爾透鏡。菲涅爾透鏡一面是有螺紋的，將屏幕上的光線折射到螺紋上，圖像會出現光暈。在早期開發者裝備中，光暈被稱為Mura，感覺像是圖像上覆蓋著一層超薄亞麻黑色材料。但在新的Pre開發者裝備上也會出現，HTC添加了Mura修正，銳化圖像。

游戲制作公司星風工作室收購了Infiniteye公司，他們的虛擬現實頭顯配備了兩個顯示屏而非一個。顯示屏采用了橫向模式，在中央傾斜，置于用戶頭部的一旁。一些高定透鏡可帶來更大的視場。也正因此，星風工作室帶來了最真實的視場，但也需要付出一定的代價。屏幕空間越大，渲染功能要更強大。

再來看看Wearality公司，雖然他們尚未進入PC頭顯游戲市場(至少目前還沒有)，但是卻為我們帶來了突破性的透鏡技術，并置入可兼容的移動端手機，目前正在kickstarter上進行眾籌。他們帶來了彎曲的菲涅爾透鏡，視場可增加到150°。據說效果還不穩定，但總的來說還是不錯。

對于正糾結于這些問題的VR設備廠家來說，以上四家的的解決方案還是很值得參考的，不過或許很快我們就能看到更加突破性的技術問世。

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