如果你有看过《黑客帝国》,或者是动画片《刀剑神域》, 你可能会对VR虚拟现实世界有所感悟。随着Oculus Rift,HTC Vive等VR设备的出现,人类即将开启这扇曾经只有上帝才能打开的大门。未来,就在于我们能否让自身处于我们创造的“虚拟世界”却认为是真实。譬如,通过VR模拟,我明明在中国,却以为自己身在悉尼歌剧院;明明在地球,却以为自己身处火星山谷...

而现阶段,营造一种非常初级的“虚拟世界”,最佳效果的设备无外乎由Facebook子公司设计生产的Oculus Rift和本文主角,台湾HTC生产的Vive VR套装。

就上个星期开始,预售已久的HTC Vive终于发货,部分玩家陆续开始收到商品,而有的玩家更是把这台目前卖到断货预约已经排到明年的HTC Vive拆了个底朝天,终于能让我们一睹HTC Vive的内部机密。

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零售版HTC Vive套装有什么

零售版的HTC Vive套装有一个非常大的牛皮纸包装,里面才是真正的HTC Vive包装盒,打开包装盒,你可以看到一张硕大的使用说明书,接着是htc vive的头盔,两个Vive遥控手柄,两个红外激光定位灯塔,一个集线器和一大堆的线与充电器。

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HTC Vive头盔本体

首先我们来看看整个套装里最大的的组件 - HTC Vive头盔。在头盔的顶部,我们看到几个数字接口,分别是电源线、音频线、USB线和HDMI线接口,同时还预留了一个USB口供以后的扩展使用(HTC暗示会有第三方配件,譬如激光枪?等等)。而从正面来看HTC Vive头盔的话,它好像一个奇怪的潜水眼镜,上面一共有32个“坑”,其实这些是红外线的感应器,用来配合红外激光定位灯塔测定Vive头盔在设定空间里的位置,所以这些“坑”不要被东西遮挡到或弄脏了。同时我们还看到Vive头盔的正面还有一个硕大的摄像头,这是用来在VR状态下随时观测现实世界使用的,譬如你要看看谁在敲房间门,打你手机或者电脑一些提示,直接切换到前置镜头就可以了,而不用把整个头盔拆下来。

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接下来我们看头盔的内部,首先,HTC Vive VR头盔使用了可拆卸的缓冲棉与鼻托,就是说每个人可以根据自己的脸型定制更适合的缓冲垫圈(当然这个目前只是卖点,这个定制服务估计要一定时间后才能见到了),把缓冲棉垫圈拆掉后,我们就看到和Vive头盔本体,也是最大的组件,两个超大的目视透镜。同时,我们留意到两个透镜间有一个距离感应器,应该是用来检测VR头盔是否在佩戴状态,从而控制显示屏关闭省电降温之类的功能。跟手机听电话屏幕就熄灭差不多。

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接来下,我们把位于头盔两侧的焦距控制旋钮拆掉,是的,HTC Vive可以让玩家调整目视镜片到眼睛的距离,这样戴着眼镜玩VR也不成问题了,目前很多市售VR眼镜是不具备这种调节能力的。

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好,现在我们要把Vive头盔本体像剥螃蟹般拆开了。打开后,首先映入眼帘的是那一堆黄绿色的红外线传感器,Vive就是通过位于头盔上布置的32个红外传感器,再配合位于游戏空间里的两个45度对角设置的红外激光定位灯塔,才能判定我们在游戏里的移动,而这也是目前HTC Vive暂时领先其他VR设备的最大亮点 - 提供了较为精确的空间定位测量能力,使VR里的操作变得更为多样。简单举一个例子,如果你用的是Oculus Rift或者是三星Gear VR,你只能通过设定好的高度观测桌面上的物体(一般成年男性总是比桌子高的),而换成是HTC Vive,当你蹲下,你可以看到桌子底下有些什么,当然,这也需要游戏设计者脑洞大开,在游戏里加入更多的数据量与设计。如果再要举一个例子让你明白这种游戏性的差异,就好比我是姚明,而你只是一个1米7的小伙子,站在我的旁边。我(姚明)看到的是一片空间(因为你太矮了根本不会挡住我的视线),我只有向下望才看到你的头顶,而你的眼前只能看到我的腰,必须仰头才能看到我的脸。当然,游戏开发者也必须因应HTC Vive这种特性来开发游戏。

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如果你看拆下来的Vive眼罩外壳,你能看到那些小小的蓝紫色原点,那就是用来过滤灯塔发射过来的红外激光的IR滤镜,它们都很脆弱,在使用和存放Vive头盔的时候,记得别让尖锐物体把它撞坏了。

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好了,现在让我们更进一步,把装有诸多红外感应器的Vive头盔外层拆掉,终于露出了HTC Vive头盔的电路板。哦,对了,忘了说拆下来的Vive头盔外层还有一个前置摄像头组件,它是由舜宇光学制造的摄像头,一加手机上也采用了这枚镜头。

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好了,现在我们把Vive的主电路板从头盔上拆下,这块电路上焊接了很多的集成电路,分别有红色框的意法半导体32F072R8 ARM Cortex-M0微处理器;橙色框的东芝TC358870XBG 4K HDMI至MIPI双DSI转换器;黄色框的SMSC USB537B USB集线器控制器;绿色框的阿尔法成像公司AIT8328的图像信号处理芯片;天蓝色框的晔讯CM108B USB音频解码芯片;深蓝色框的镁光M25P40 4MB闪存及紫色框的镁光 N25Q032A13ESE40E 32MB闪存。

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然后我们把这块电路板反过来,背面也有好些芯片,分别有红色框的 Nordic半导体nRF4LU1P 2.4G信号芯片;橙色框的恩智浦11U35F ARM Cortex-M0微处理器;来迪恩ICE40HX8K-CB132低功耗芯片;Invensense MPU-6500六轴陀螺仪加速器芯片;天蓝色框的镁光N25Q032A13ESE40E 32MB闪存和深蓝色框的国家半导体61AE81UL00075B芯片。

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接下来我们继续往下拆,通过把电路板基座拆掉,我们接触到了Vive头盔光学组件部分的核心,双目镜及液晶屏部分。在这里我们看到,HTC Vive是通过旋钮螺丝控制瞳距调节的。现在我们用点小工具慢慢把液晶屏跟目视镜部分分开,于是我们看到Vive一个重要的组成部分,VR显示液晶屏,这是一块91.8毫米对角线大小的屏幕,解析度为1200x1080,换算下来分辨率为447PPI。同时,我们留意到这是一块由三星生成的AMOLED液晶屏,由于VR对于液晶显示延迟要求非常高,因此像Oculus或HTC都是跟三星直接定制的液晶屏,并非市售或哪款手机屏改装而成。

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现在让我们来看看目视透镜部分,最先让人注意的是镜片上一圈一圈的波纹,很多人好奇隔着这样的玻璃看会清晰吗?其实这个同心圆波纹镜片叫菲涅尔透镜,它能让一个光学镜片在实现同等效果的情况下大幅降轻镜片的重量与厚度,对于需要长时间佩戴在头上的VR头盔来说,两片硕大的玻璃无疑是其重量的主要来源之一,通过使用菲涅尔透镜镜片能有效的减轻头盔的重量,也能提高VR成像的亮度,但缺点是会造成一些画质损失,这个要看以后科技能怎么发展了,毕竟鱼与熊掌不可兼得嘛。

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HTC Vive的控制杆

HTC Vive的两个控制杆外形有点奇怪,当然这种外形肯定是考虑了各种各样可能的输入模式。同时跟Vive头盔部分相似,Vive的控制杆的顶端也布满了用来进行空间定位的红外传感器(透镜),每个摇杆身上都有24个红外传感器。同时,握杆部分采用了类肤质设计,无论是握着还是抚摸手感都非常舒适。

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现在我们把Vive控制杆的顶部圆环部分揭开,你可以看到这里密密麻麻布满了红外感应器,对应外壳上的就是紫色圆点红外滤波镜。当我们把控制柄手杆部分揭开,首先看到的是硕大的锂电池,然后才是貌似简单的电路板,之后我们把手杆上的圆形触摸板也卸除,看到其采用的是1CA027驱动芯片。接下来我们把电池也卸下,这枚电池规格为3.85V,960mAh,本身只是一块锂电池而已,没啥可说的,继续看下面的电路板。

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HTC Vive的控制杆主电路板上有如下芯片: 红色框为恩智浦半导体11U37F ARM Cortex-M0微处理器;橙色框为莱迪恩半导体ICE40HX8K-CB132超低功耗芯片;黄色是Invensense的MPU-6500六轴陀螺仪和加速计组合芯片;绿色框镁光M25P40 4MB闪存;天蓝色框是美国国家半导体61AKE6U L00075B,再下来紫色那颗是TI61ACCV1。而这次控制杆电路板背面很简洁,没有电路。

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HTC Vive的红外激光灯塔


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HTC Vive VR套装相对于Oculus Rift和Playstation VR最大的不同就是拥有对设定区域里玩家所处位置和姿态的空间定位能力,这是靠取名为红外激光定位灯塔的光发射器配合手柄与VR头盔上密密麻麻的红外激光感应器实现的。其原理是,红外激光灯塔通过内嵌的红外发光二极管阵列对外闪烁告诉头盔和控制杆新一轮的扫描周期开始(同步),然后通过内建的直流马达轮流带动镭射激光发生器生成一个面型的激光栏,先是打横再是打竖地把由两个灯塔对角线包含的空间扫描一次。由于每次扫描的间隔确定,扫描启始时间也由发光二极管闪烁同步了,因此位于HTC Vive头盔或控制杆上的红外接收器能以接收激光束的时间延迟和角度来判定目前所处的空间位置。如果还是不理解,请看下图:

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当红外二极管阵列闪烁同步后开始计数,当激光栏横扫过你的Vive头盔,你会得到一个X轴角度值,同时有一个到达时间,然后当光面打竖扫描的时候,你又能得到一个Y角度值及到达时间,有了这两组参数,HTC Vive就能轻松计算出目前头盔所在的空间位置。这里说点题外话,作为最大竞争对手的Oculus,它采用的空间定位法是头盔按特别的角度发射激光束,然后碰到设置在外的接收器,这个实现原理刚好是跟HTC Vive反过来的。

结语

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HTC Vive 控制手柄拆解全家福

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HTC Vive红外激光灯塔拆解全家福

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HTC Vive头盔拆解全家福

至此,HTC Vive VR套装的主要部件拆解介绍完毕,盒子里还有一大堆的线,电源线,音频线,USB线,HDMI线,而且通通都有2米以上,怪不得HTC要给Vive设置200元上门一次的安装服务了。同时我们看到,即便是目前科技含量最高的HTC Vive眼镜,其实真正的技术含量并不高,如果HTC没有办法在短期内把应用商城做上去,这点技术领先优势还是很容易被对手打破甚至反超的。所幸的是,HTC已经看到问题所在,前两天宣告的亚洲VR同盟拿出1个亿的美金去扶持相关的第三方软硬件开发。我想,或许这次HTC真的能靠VR咸鱼翻生了。

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