如何用极客范儿做一款VR头盔？不是插个手机的那种

笔者选择自己熟悉的OpenSceneGraph开源引擎来做一个简单场景的渲染，为了确保它在山寨VR头盔里的显示是正确的，我们需要将场景画面重复渲染两次，分别对应人的左右眼所见的内容。大脑会根据这两幅画面在视网膜的成像，主动对比和生成具有强烈立体感的画面。然而人的双眼之间存在着一定的间隔，因此在观察同一个场景的时候会存在着方向上的偏差，也就是视差。使用程序执行渲染时，需要对左右眼的观察矩阵和投影矩阵做一个偏移处理，以模拟这个视差现象，从而欺骗大脑让它以为自己置身于虚拟世界。

我们现在把程序的画面全屏输出到VR头盔的显示屏上，再加上IMU的姿态输入来改变观察矩阵，看起来一切都很美了，只是感觉有点变形？没错，别忘了眼睛和显示屏之间的那个透镜，它很可能会造成桶形畸变（Barrel distortion）的现象，也就是说，靠近边缘的画面中，直线将不再以直线的形式出现，而是产生了弯曲变形。

（Via www.programmipermac.com）

我们需要一个全屏后处理的方案来纠正这种畸变。

简单来说，就是刚才渲染的场景不再直接输出到屏幕上，而是输出到一处显卡内存区域（Frame buffer object），然后对这张内存中的图像进行进一步的处理：包括处理失真，镜片引起的色散，改变对比度和亮度，修正色彩曲线，等等，就像是我们在Photoshop中做的一样。注意这里我们对原始输出的场景画面做了变形，从而与镜片的畸变参数进行匹配，在视野中得到正确无失真的结果。

现在再把画面接入到头盔中，是不是好了很多呢？当然了，如何处理失真，如何处理色散，这些都是与镜片以及显示屏的参数密切相关的，并非一个统一的数值。如果真的要完成某种VR头盔的生产流程的话，那么类似的校正参数计算和设置工作显然要在设备出厂的时候完成，交到消费者手中的显然应该是即插即用的成品了。

当然了，这样一副VR头盔能否让人有身临其境的感受，并不仅仅是把零件组合起来再编写程序那么简单。硬件的参数和工装设计，内容本身的渲染精细程度，以及因为这种精致渲染而带来的额外的计算延迟，都是影响体验品质的重要环节。

而所有这些细节的处理，是不能在短小的文章中统统得到体现的——如何在一个看起来很美的原型基础上实现真正可以商用和民用的VR头盔，以及如何确保每个环节的供应链和渠道畅通，产品大卖，这都不再是我们以极客范儿能够面对的问题了，那需要一支庞大而高效的团队去不断努力完善，就像如今VR行业众多创业公司们所追求的一样。

那么，我们为此花费了多少成本呢？

2K IPS显示屏和驱动板：1400元，老板说多买可以半价哦。

九轴IMU传感器与USB底板：128元。

Cardboard硬纸外壳和镜片：19元，总觉得好像没这么贵才对啊，另外镜片也建议自己选配更好的菲涅尔透镜组。

程序开发：自己动手，丰衣足食。

这篇文章有自己的终点，但是钻研的道路事实上远远没有达到尽头。虚拟现实头盔是我们沉浸在全新世界的第一步，即取代了人们的视觉。但是无法与世界互动终究是十分无趣的，交互要如何来做，手柄？手套？动捕？空间定位？声音？手势？抑或其它稀奇古怪的方式，这又是一个完全不一样的命题，也是下一个VR热点话题的聚集地。

对于画面质量的提升和延迟感的降低，也是人们不断去追求的目标。

例如Time Warp以及Asynchronous Time Warp这样的算法，可以通过对当前渲染画面进行插值计算得到一些模拟的中间画面，避免因为帧速率不足而产生的抖动和迟滞感。不过这并非仙丹妙药，优化场景渲染速率以真正达到无延迟的画面随动才是正途。然而画面的优化往往又意味着渲染质量的降低，真实感随之下降。如何在其中权衡利弊，甚至投机取巧做一些戏法似的效果，这又是对众多内容开发者们的一个全新的挑战。

多说一句的话，笔者也曾经实现过一种基于单次渲染GBuffer数据然后在后处理阶段构建双目画面显示的方法，可以适用于各类开阔场景和没有复杂管道结构的室内场景，对效率的提升当然也是不言而喻的。

更多的脑洞还在开启当中，例如基于眼动追踪的渲染，可以基于NVIDIA的MultiRes架构将眼球聚焦位置之外的场景用低分辨率处理，从而减少像素着色过程的计算时间；又比如VR一体机的兴起，用高性能的移动开发板（例如Tegra X1）与显示屏直接构成一体化的头盔，不再从电脑或者手机上输出场景画面，而是采用配套的SDK工具编写专属游戏。

总之，一切还远远没有到达尽头，未来很美，只愿越来越多的从业者们能够选择脚踏实地，从技术和产品化的角度更多地思考问题，让更多的原型产品和忽悠概念能够最终落到实处。

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（编辑：应用网_丽江站长网）

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