虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔的延時(shí)感與立體感的研究.pdf

1、隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和計(jì)算機(jī)的不斷發(fā)展，人們一直就幻想著能和計(jì)算機(jī)面對(duì)面的對(duì)話和交流，而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)改善了人機(jī)界面、跨越時(shí)空的限制，使得人們能和計(jì)算機(jī)創(chuàng)造出來的虛擬世界進(jìn)行交互，獲得虛擬環(huán)境的感知。其中虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔的出現(xiàn)更是將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在娛樂科技上的應(yīng)用發(fā)揮的淋漓盡致，同時(shí)也對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備上的硬件和軟件有著更高的要求。但是虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔在使用時(shí)會(huì)出現(xiàn)畫面跟隨頭部運(yùn)動(dòng)有延時(shí)的問題，進(jìn)而使體驗(yàn)者產(chǎn)生眩暈感。而且虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境及其相關(guān)算法的采用在效

2、果上也不能呈現(xiàn)給體驗(yàn)者良好的沉浸感。這兩個(gè)關(guān)鍵問題也受到了人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注，為了改善虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔的延時(shí)感和立體感所帶來的不良效果，本文提出了一種采用復(fù)合互補(bǔ)濾波進(jìn)行修正頭部角度并基于Unity3D引擎開發(fā)的虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔。在此主要做了如下三個(gè)方面的工作：
　　1.對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔所產(chǎn)生的延時(shí)感問題上，本文采用集成了三軸的陀螺儀、加速度計(jì)和三軸電子羅盤的MPU6000芯片采集佩戴者的頭部角度信息。在ARM微處理器對(duì)頭部角度信息的處理

3、上采用復(fù)合互補(bǔ)濾波算法，該方法對(duì)由陀螺儀積分累加得到的角度和以加速度計(jì)為基準(zhǔn)累加的角度進(jìn)行修正，從而采集到頭部的俯仰、翻滾以及偏航等低誤差的姿態(tài)角信息，并具有自校準(zhǔn)、高精度、連續(xù)性強(qiáng)的特點(diǎn)，進(jìn)而降低了虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔畫面?zhèn)鬏斏系难訒r(shí)感，頭盔給用戶帶來的的眩暈問題也得到了解決。
　　2.在頭部數(shù)據(jù)傳輸上，采用NRF無線模塊把低誤差的航姿角度值傳輸?shù)截?fù)責(zé)處理圖像輸出的PC端，主要包括設(shè)置發(fā)送端地址、接收端的地址和波特率，并利用串行端口類S

4、erialPort來接收數(shù)據(jù)，從而使顯示畫面可以跟隨頭部運(yùn)動(dòng)而變化，實(shí)現(xiàn)體驗(yàn)者和虛擬現(xiàn)實(shí)世界的交互。采取NRF無線模塊進(jìn)行頭部數(shù)據(jù)傳輸更快速，可以進(jìn)一步降低虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔畫面?zhèn)鬏斏系难訒r(shí)感。
　　3.在解決虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔立體感的問題上，在此采用Unity3D引擎進(jìn)行虛擬環(huán)境的搭建，并整合ARM微處理器傳輸來的頭部角度數(shù)據(jù)，以便人機(jī)交互。Unity3D引擎具有強(qiáng)大的渲染機(jī)制，最后采用自帶的shader語言來進(jìn)行算法開發(fā)，通過改變畫面各個(gè)