編譯/VR陀螺

美國(guó)專利商標(biāo)局今天正式發(fā)布了蘋(píng)果公司一系列共68項(xiàng)新授予的專利。在其中，蘋(píng)果有一項(xiàng)專利涉及用于讓用戶更好地沉浸在由頭戴式顯示器（HMD）提供的虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）或增強(qiáng)/混合現(xiàn)實(shí)（MR）應(yīng)用程序的環(huán)境中。這項(xiàng)專利其中有一部分源自蘋(píng)果于2017年收購(gòu)的創(chuàng)企Vrvana。

蘋(píng)果在其獲得的專利中指出，沉浸在虛擬世界中的目的是說(shuō)服用戶的思想將非物理世界視為現(xiàn)實(shí)世界。

這里的現(xiàn)實(shí)概念更多地是指感知似然性的概念，而不是代表現(xiàn)實(shí)世界。在虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）中，沉浸感是通過(guò)顯示計(jì)算機(jī)生成的圖形來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這些圖形模擬了真實(shí)或想象中的視覺(jué)體驗(yàn)。

沉浸質(zhì)量受幾個(gè)重要因素的影響，例如顯示器的特性、圖像質(zhì)量、幀速率、像素分辨率、高動(dòng)態(tài)范圍（HDR）、持久性和紗窗效應(yīng)（即屏幕上像素之間的可見(jiàn)線條）。

當(dāng)顯示的視野太窄或各種追蹤功能緩慢和/或不準(zhǔn)確（會(huì)導(dǎo)致方向迷失和不適感）時(shí)，沉浸式體驗(yàn)的質(zhì)量會(huì)降低。

沉浸還受到相機(jī)系統(tǒng)性能的影響，例如圖像質(zhì)量（噪點(diǎn)、動(dòng)態(tài)范圍、分辨率、無(wú)偽影）以及虛擬圖形（3D建模、紋理和照明）與直通圖像之間的連貫性。在混合現(xiàn)實(shí)（MR）中，虛擬元素被實(shí)時(shí)合成到用戶看到的真實(shí)環(huán)境中。虛擬元素與現(xiàn)實(shí)表面和對(duì)象之間的物理交互可以被模擬并實(shí)時(shí)顯示。

現(xiàn)在業(yè)界普遍認(rèn)為，各種元素的追蹤是實(shí)現(xiàn)高端VR和MR應(yīng)用程序體驗(yàn)的基本前提。在這些元素中，頭部位置追蹤，用戶身體追蹤和環(huán)境追蹤在實(shí)現(xiàn)出色的沉浸感方面起著關(guān)鍵作用。

頭部位置追蹤（此后稱為位置追蹤）旨在估計(jì)環(huán)境中HMD的位置和方向，因此必須保持低延遲且又準(zhǔn)確。原因是渲染的圖形必須與用戶的頭部動(dòng)作緊密匹配，才能在VR中產(chǎn)生很大的沉浸感，并且需要在MR的真實(shí)世界中正確對(duì)齊虛擬內(nèi)容。

用戶身體追蹤則可以估計(jì)相對(duì)于HMD的用戶身體（特別是但不限于手和手指）的位置和方向。它可以在VR和MR中提供一種用戶輸入方式（例如手勢(shì)），從而可以與虛擬元素進(jìn)行交互。雖然某些位置追蹤方法也可以用于手部追蹤（例如，手持控制器上帶有LED陣列的IR攝像機(jī)），但其他方法則利用較小的分析空間（通常距HMD 1米以內(nèi)）來(lái)增加手和手指追蹤算法的魯棒性。  

例如，近距離飛行時(shí)間（ToF）攝像機(jī)可以與HMD集成在一起或放置在HMD中。這些攝像機(jī)可以產(chǎn)生手的深度圖，從中可以構(gòu)建手的骨骼模型。另一種方法是將IR LED泛光燈與相機(jī)一起使用，以分割出并估計(jì)手和手指上的3D點(diǎn)。

蘋(píng)果的專利圖1是具有多個(gè)攝像機(jī)和紅外（IR）發(fā)射器的頭戴式顯示器（HMD）的示意圖。圖2A是用于實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)和混合現(xiàn)實(shí)的光學(xué)器件、顯示器和照相機(jī)的示例性實(shí)施例的俯視圖。

蘋(píng)果的專利圖4A示出了HMD設(shè)備的第一示例性實(shí)施例的正視圖，其中具有兩個(gè)RGB相機(jī)和為追蹤提供可視數(shù)據(jù)的兩個(gè)IR相機(jī)；圖5是通過(guò)位置和用戶身體追蹤來(lái)實(shí)現(xiàn)VR的處理步驟流程圖；圖8是實(shí)現(xiàn)用戶身體追蹤的示例性過(guò)程流程圖，它還包括手勢(shì)識(shí)別。

美國(guó)專利局今天發(fā)布的這項(xiàng)蘋(píng)果專利號(hào)為10,838,206。該專利的首席發(fā)明家之一是來(lái)自蒙特利爾的SimonFortin-Deschê??nes，他是Vrvana的光學(xué)工程師，該公司于2017年被蘋(píng)果收購(gòu)。Vrvana的原始專利可追溯到2017年，與今天授予的專利的日期吻合。

來(lái)源：patentlyapple