編譯/VR陀螺

近日，美國專利商標局正式授予蘋果公司一項專利，該專利涉及用于使用戶沉浸在虛擬現(xiàn)實（VR）或增強/混合現(xiàn)實（MR）環(huán)境中的頭戴式顯示器（HMD）領(lǐng)域。該專利描述了蘋果公司未來的HMD可以通過手勢識別為用戶提供輸入手段，這也將實現(xiàn)與虛擬元素的交互。

沉浸感的質(zhì)量受制于幾個重要因素，例如顯示器的特性，如圖像質(zhì)量、幀率、像素分辨率、高動態(tài)范圍（HDR）、持久性和紗窗效應(yīng)（即屏幕上像素之間的可見線）。

對各種元素的追蹤通常被認為是實現(xiàn)高端VR和MR應(yīng)用體驗的一個重要前提條件。在這些元素中，位置性頭部追蹤、用戶身體追蹤和環(huán)境追蹤在實現(xiàn)良好的沉浸感方面起著關(guān)鍵作用。

位置性頭部追蹤（從這里開始被稱為位置性追蹤），旨在估計HMD在環(huán)境中的位置和方向，必須既低延遲又準確。其原因是，為了在VR中產(chǎn)生良好的沉浸感，渲染的圖形必須與用戶的頭部運動密切匹配，并且需要在MR中正確地調(diào)整現(xiàn)實世界中的虛擬內(nèi)容。

用戶身體追蹤用于估計用戶身體（特別是手和手指）相對于HMD的位置和方向。它可以在VR和MR中提供一種用戶輸入的手段（例如，手勢），使其能夠與虛擬元素互動。雖然一些位置追蹤方法也可用于手部追蹤（例如，帶有LED陣列紅外相機的手持控制器），但還有其他方法利用較小的分析空間（通常在距離HMD一米之內(nèi)），以提高手部和手指追蹤算法的穩(wěn)健性。

例如，近距離的飛行時間（ToF）相機可以與HMD集成。這些相機可以產(chǎn)生手的深度圖，從中可以構(gòu)建手的骨骼模型。另一種方法是使用紅外LED泛光燈和攝像頭來分割和估計手和手指上的3D點。

圖源：patentlyapple

蘋果公司的專利圖1是一個用戶佩戴頭戴式顯示器（HMD）的示意圖，該顯示器配備了幾個攝像頭和紅外（IR）發(fā)射器；圖2A是用于實現(xiàn)虛擬和混合現(xiàn)實的光學(xué)器件、顯示器和攝像頭的示例性實施方案的俯視圖。

圖源：patentlyapple

蘋果公司的專利圖4A顯示了HMD設(shè)備的第一個示例性實施方案的前視圖，其中有兩個為透視目的而優(yōu)化的RGB攝像頭（MR）和兩個為追蹤提供視覺數(shù)據(jù)的IR攝像頭；圖5是實現(xiàn)具有位置和用戶身體追蹤的處理步驟的流程圖；圖8是實現(xiàn)用戶身體追蹤的示例性過程的流程圖，它還包括手勢識別。

欲了解更多細節(jié)，請查閱蘋果公司的授權(quán)專利11,199,706。

值得注意的是，這項專利所列出的所有發(fā)明人都來自VRvana。蘋果公司早在2017年就收購了位于蒙特利爾的VRvana，這是一家擁有手部追蹤技術(shù)的混合現(xiàn)實頭顯公司。

來源：patentlyapple