如何进入元宇宙
如何进入元宇宙

如何进入元宇宙

Published
May 17, 2024
Author
daleewong

Intro

👉🏻
VR的历史很长了,在此不赘述。最近这波vr潮流是从2012年的Oculus 开始的。2013年oculus rift dk1 开始出货,国内的vr时代也是从这时开始的。我也在这个潮流中,见证和参与了那个时代
 

制造vr头盔

介绍了前提之后,故事开始了。当时全球几乎只有一种头盔,就是oculus dk1。国内相关领域一片空白。
我接到任务,要我做vr头盔,并且产品化。当时的资源是,手头只有两个oculus 一代头盔,人手只有我一个人。我也没有相关经验,如何开始造一个产品 😟
思考了一阵,我列出了大概的roadmap
  • 弄懂vr头盔的原理。当时没有什么资料,主要靠拆解和逆向
  • 了解国内同行的进度,以及他们各自的产品方向
  • 制定一代产品的功能,开始开发
剩下的就走一步算一步吧

VR头盔原理

先简要介绍下vr头盔的两个重要的部分
视角 VR头盔的显示屏,通过模拟左右眼视角,并且做了扭曲(配合透镜),达到一种宽视角的效果
notion image
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跟踪头盔的位置 VR的真实感,很大程度来源于对头盔位置的追踪,并且把这种位置信息传递给应用程序,应用程序随之作出变化,“欺骗”大脑。

初代VR头盔拆解

Oculus 第一代产品 DK1
Oculus 第一代产品 DK1
陀螺仪模块用于追逐头盔的位置
陀螺仪模块用于追逐头盔的位置
显示屏
显示屏
凸透镜片
凸透镜片
主控电路板,包含视频驱动模块,电源模块,陀螺仪数据转usb传输模块(用于把陀螺仪数据传递给pc,pc拿到数据后判断头盔的姿态位置)
主控电路板,包含视频驱动模块,电源模块,陀螺仪数据转usb传输模块(用于把陀螺仪数据传递给pc,pc拿到数据后判断头盔的姿态位置)

🌐 信息收集


国际
  • 利用网络公开信息搜集资料。Oculus 第二代和 HTC的vive 都在研发中,搜集它们的研发方向和进展
  • 拆解Oculus 第一代,分析每个部分的参数,作用
国内
  • 通过熟人,供应商了解国内企业的进展和方向
  • 通过网络公开报道和社交媒体进行信息搜集
  • 以社会工程学方式,申请为应聘者,我到某友商公司面试,了解到了他们的思路和进度

🍺 方案确定


经过长时间调研和思考,我最后制定出第一代产品应该达到的几个指标:
  • 硬件上要兼容DK1的软件sdk。这样做可以直接运行oculus 平台的游戏,oculus平台当时已经有部分体验感很好的游戏了;在资源有限的情况下避免软件硬件两线作战。
  • 屏幕分辨率达到1080P, 目的是屏幕上超越DK1一个代际。oculus 一代 的640x800 分辨率的屏幕颗粒感很强,真实感打了折扣。理论上屏幕分辨率越高,真实感越强。
  • 增加对近视用户的支持。国内近视率很高,对近视用户的良好适配是个强需求。

🔧 硬件研发


硬件主要分两部分
  • 屏幕驱动,需要把pc的hdmi信号驱动mipi接口屏幕显示。
  • 姿态传感,识别头部的姿态,把姿态数据通过usb传输给pc
 
姿态传感
兼容oculus SDK,主要是在『姿态传感』部分实现。 最大难点就是要和oculus的姿态电路板输出保持一致。这是一个黑盒分析过程。为了解决这个问题,我所做的步骤主要如下:
  • 电路设计上,主要芯片(九轴加速度计和MCU)保持和 oculus 一致。
  • 对oculus 的 usb 输出数据进行分析,努力黑盒猜解它的数据输出逻辑。
研发完成的姿态传感电路板
研发完成的姿态传感电路板
焊接完毕
焊接完毕
屏幕驱动
主要难点:
  • 选型困难,供应链困难。 1080p 屏幕在当时很难找,只能用手机屏。由于需求量太小,无法和大厂商谈,只能找零售商。对选型和后续供货能力提出挑战。
  • 驱动手机屏,需要的是hdmi 转 mipi接口 。在当时没有非常成熟的方案。需要调研和尝试。
解决方案:
  • 在各种群,屏幕论坛,硬件论坛,1688等平台寻找供应商。在发帖,打了上百通电话后。找到了合适的屏幕型号,以及稳定的供应商,并借此了解了很多同行业竞争对手的信息
  • 在FPGA和专用芯片驱动转换两种方案中,综合考虑。最后选择了专用芯片。
 
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🗜️工业设计和外壳制作


我从零开始学习3D设计。差不多一周后,开始尝试初代原型机的工业设计。
Demo机较 oculus 一代的一个大的改进点是为方便各种度数的近视眼用户增加了屏幕和人眼距离微调装置,也增加了整体的设计难度。
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3D打印件全家福
3D打印件全家福
组装
组装
 
手工打磨每个部件
手工打磨每个部件
整体效果。上面旋钮可以微调屏幕距离,适应任意度数近视用户
整体效果。上面旋钮可以微调屏幕距离,适应任意度数近视用户
加上海绵,增加佩戴舒适度
加上海绵,增加佩戴舒适度
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整体完成佩戴效果
整体完成佩戴效果
运行oculus 游戏效果。完美兼容oculus SDK
运行oculus 游戏效果。完美兼容oculus SDK

结果

Demo机于2014年中完成,成功完成了产品规划期制定的目标。
在屏幕分辨率和部分功能上超越了oculus 一代,为同期国内综合体验和参数最好的VR设备。(同期的其他创业公司还在起步阶段,甚至方向不明确;出了demo产品的公司也远远不如oculus dk1 的水平)