虛擬現(xiàn)實頭盔的延時感與立體感的研究.pdf

1、隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)和計算機的不斷發(fā)展，人們一直就幻想著能和計算機面對面的對話和交流，而虛擬現(xiàn)實技術(shù)改善了人機界面、跨越時空的限制，使得人們能和計算機創(chuàng)造出來的虛擬世界進行交互，獲得虛擬環(huán)境的感知。其中虛擬現(xiàn)實頭盔的出現(xiàn)更是將虛擬現(xiàn)實技術(shù)在娛樂科技上的應用發(fā)揮的淋漓盡致，同時也對虛擬現(xiàn)實設備上的硬件和軟件有著更高的要求。但是虛擬現(xiàn)實頭盔在使用時會出現(xiàn)畫面跟隨頭部運動有延時的問題，進而使體驗者產(chǎn)生眩暈感。而且虛擬現(xiàn)實環(huán)境及其相關算法的采用在效

2、果上也不能呈現(xiàn)給體驗者良好的沉浸感。這兩個關鍵問題也受到了人們越來越多的關注，為了改善虛擬現(xiàn)實頭盔的延時感和立體感所帶來的不良效果，本文提出了一種采用復合互補濾波進行修正頭部角度并基于Unity3D引擎開發(fā)的虛擬現(xiàn)實頭盔。在此主要做了如下三個方面的工作：
　　1.對于虛擬現(xiàn)實頭盔所產(chǎn)生的延時感問題上，本文采用集成了三軸的陀螺儀、加速度計和三軸電子羅盤的MPU6000芯片采集佩戴者的頭部角度信息。在ARM微處理器對頭部角度信息的處理

3、上采用復合互補濾波算法，該方法對由陀螺儀積分累加得到的角度和以加速度計為基準累加的角度進行修正，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、高精度、連續(xù)性強的特點，進而降低了虛擬現(xiàn)實頭盔畫面?zhèn)鬏斏系难訒r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)截撠熖幚韴D像輸出的PC端，主要包括設置發(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動而變化，實現(xiàn)體驗者和虛擬現(xiàn)實世界的交互。采取NRF無線模塊進行頭部數(shù)據(jù)傳輸更快速，可以進一步降低虛擬現(xiàn)實頭盔畫面?zhèn)鬏斏系难訒r感。
　　3.在解決虛擬現(xiàn)實頭盔立體感的問題上，在此采用Unity3D引擎進行虛擬環(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)，以便人機交互。Unity3D引擎具有強大的渲染機制，最后采用自帶的shader語言來進行算法開發(fā)，通過改變畫面各個