AR/VR技术架构
1. 空间感知与定位技术
- SLAM 技术原理：
- Simultaneous Localization And Mapping：同步定位与地图构建
- 视觉 SLAM：基于摄像头的环境识别与定位
- IMU 融合 SLAM：结合惯性测量单元提高精度
- 激光 SLAM：基于 LiDAR 的高精度空间扫描
- 空间追踪系统：
- Inside-Out 追踪：设备自身感知环境（如 Quest 系列）
- Outside-In 追踪：外部基站追踪（如 Valve Index）
- 混合追踪：多种传感器融合
- 追踪精度与延迟对比
- 空间交互设计：
- 房间尺度 VR：自由走动的空间需求
- 定点式 VR：有限空间内的交互设计
- 虚拟移动方案：传送、连续移动、混合模式
- 物理空间映射：虚拟与现实空间的 1:1 匹配
2. 实时渲染与图形管线
- 游戏引擎架构：
- Unity：组件化设计、跨平台支持、轻量级
- Unreal：蓝图系统、高级材质编辑、Nanite 几何系统
- VR 专用引擎：针对 VR 优化的渲染架构
- 图形管线流程：
- 几何处理：顶点着色、几何细分、曲面细化
- 光栅化：将 3D 几何转换为 2D 像素
- 着色计算：材质属性应用、光照计算
- 后处理效果：抗锯齿、景深、运动模糊
- VR 特殊渲染技术：
- 单帧渲染双眼：立体图像生成技术
- Foveated Rendering：注视点渲染优化
- Multi-View 渲染：单次调用渲染多视图
- 时间扭曲：用历史帧补偿低帧率
3. 生理舒适度与眩晕问题
- VR 眩晕产生机制：
- 视觉 - 前庭冲突：眼睛与内耳平衡系统的信息不匹配
- 潜伏期眩晕：延迟导致的预测错误
- 视觉疲劳：长时间注视近距离显示器
- 个体差异：先天生理结构对 VR 适应性的影响
- 技术缓解策略：
- 高帧率渲染：90Hz+ 的刷新率标准
- 低延迟处理：从输入到显示<20ms 延迟
- 动态 FOV 调整：快速移动时缩小视野
- 平滑加速与减速：避免突然的视觉变化
- 用户体验设计原则：
- 稳定参考点：提供固定视觉锚点
- 用户控制：允许用户控制移动速度和方向
- 逐步适应：短时间体验逐步增长
- 休息提醒：定期提醒用户休息
4. AR 与 VR 技术对比
- 显示技术差异：
- VR 沉浸式显示：完全覆盖视野的封闭式体验
- AR 透视显示：叠加式信息展示，保留现实视野
- MR 混合显示：虚拟物体与现实环境交互
- 光学解决方案：反射式 vs 透射式 vs 激光扫描
- 交互方式比较：
- VR 控制器：高自由度但抽象化的交互工具
- AR 手势识别：直接但精度受限的自然交互
- 眼动追踪：直观但需要辅助确认的交互方式
- 语音控制：环境依赖但解放双手的交互选择
- 应用场景差异：
- VR 适用场景：完全沉浸需求（游戏、模拟训练）
- AR 适用场景：实时辅助信息（工业指导、导航）
- MR 适用场景：现实与虚拟深度融合（协同设计、远程协作）
5. XR 技术发展趋势
- 硬件技术突破：
- 微型化显示技术：更轻更小的头显设计
- 光场显示：解决焦平面问题的下一代显示
- 眼动追踪标准化：精确注视点交互
- 脑机接口：直接思维控制的可能性
- 软件平台演进：
- WebXR：浏览器原生支持的跨平台 XR 体验
- 云渲染 XR：将渲染负载转移至云端
- 开放 XR 标准：行业统一接口与交互规范
- 应用前景探索：
- 元宇宙构建：持久化虚拟社交空间
- 数字孪生：现实世界的虚拟映射与模拟
- 混合工作空间：物理与虚拟协作环境
- 去中心化内容创作：用户生成的 XR 体验