[發明專利]單目雙目可切換VR頭盔顯示器

在審

• 申請號: 201610314000.8
• 申請日: 2016-05-16
• 公開（公告）號: CN107390375A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 石慶俊
• 申請（專利權）人: 石慶俊
• 主分類號: G02B27/22
• 分類號: G02B27/22;G02B27/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及一種VR頭盔顯示器，更具體地講，涉及一種可切換單目、雙目立體視覺的虛擬現實VR頭盔顯示器，所述顯示器作為顯示終端可用于2D/3D影視、360°全景、VR游戲等。

背景技術：

作為虛擬現實的顯示終端，VR頭盔顯示器是將小型二維顯示器所產生的影像藉由光學系統放大，小型顯示器所發射的光線經過凸透鏡使影像因折射產生類似遠方效果，利用此效果將近處物體放大至遠處觀賞而達到所謂的全景視覺。VR頭盔顯示器簡稱VR頭顯，主要分三類：VR眼鏡、VR頭盔和VR一體機。

VR眼鏡，是由眼鏡盒子配合手機的頭戴式設備(Mobile VR)，代表性的設備有Google Cardboard、Gear VR和暴風魔鏡，雖然體驗沒有VR頭盔好，但由于其成本低廉、便攜式和方便操作，隨著智能手機性能的快速提升，在目前技術條件下正在成為VR頭盔顯示的主流。

VR頭盔，必須接上電腦的沉浸頭戴式設備(HMD)，其代表就是Oculus Rift，Sony的PlayStation VR，和HTC/Valve的VIVE)，VR頭盔現階段主打的是游戲市場。

VR一體機，其設計兼顧了輕便與性能，讓用戶擺脫了外部設備的束縛，內置的處理器、內存、顯示屏能滿足多數游戲和視頻對硬件的需求，成本較高。

采用雙目顯示的VR頭顯，其顯示內容包括2D/3D電影，360°全景視頻、漫游、圖片，VR游戲等，這些內容可分為2D和3D兩大類。雙目顯示3D圖像，由于具有雙目視差，立體感非常強烈；雙目顯示2D圖像，由于不存在雙目視差，削弱了圖象本身的立體感。無論影視、圖像，還是VR全景拍攝，2D內容遠遠多于3D內容，而目前的VR頭盔顯示器沒有單目立體視覺這一概念，即使是全景視頻也被雙目顯示抑制了部分臨場感，這對于海量的2D影視內容的觀看是十分不利的。本發明將單目立體視覺應用在VR頭顯中，提升2D內容顯示的立體感和沉浸感。

發明內容：

本發明公開了一種單目雙目可切換VR頭盔顯示器的原理和方法，目的在于通過顯示切換，不僅可以雙目播放高清晰的3D視頻和圖像，還可以通過單目立體視覺的方式播放2D影視和全景視頻，改善立體感和沉浸感。

為了說明單目立體視覺可提高2D影視內容的立體感和沉浸感，需要簡單闡述立體視覺的機理和依據。

人的立體視覺可分為雙目立體視覺和單目立體視覺。由于人的兩只眼睛存在間距， 平均值為6.5cm，對于同一景物，左右眼的相對位置是不同的，這就產生了雙目視差，即左右眼看到的是有差異的圖像，在大腦中融合，形成雙目立體視覺，雙目視差不是立體視覺形成的全部依據，但在各種因素中是最強的；運動視差是由觀察者和景物發生相對運動所產生的，這種運動使景物的尺寸和位置在視網膜的投射發生變化，使產生深度感，可以形成單目立體視覺，運動視差產生的立體感覺弱于雙目視差；人眼是通過晶狀體精細調節來聚焦的，焦距的變化使我們可以看清楚遠近不同的景物，聚焦在雙目立體視覺和單目立體視覺形成中均起作用，聚焦引起的立體感覺弱于雙目視差和運動視差。

線性透視、光影分布、空氣散射、顏色、背景密度、構圖等客觀因素，以及人的生活經驗即客觀物體的立體視覺信息在人腦中的記憶，也會幫助人們建立和強化立體視覺。另外，在VR顯示中采用增大視場，隔絕圖像邊界及外界視野的辦法，減少強調圖像平面性的環境因素，也可以增強立體視覺效果。總之，立體視覺是多種因素綜合作用的結果。

VR顯示2D/3D存在三種方式：

a.雙眼看3D圖像，具有雙目視差，立體感非常強烈；

b.雙眼看2D圖像，由于不存在雙目視差，強化了顯示器本身的平面性，削弱了圖象的立體感，特別是近景和特寫，被強行推到了遠處，出現“巨人現象”，失去了觸手可及的感覺；

c.單眼看2D圖象，特別是看2D影視、2D全景視頻時，由于運動視差的存在，具有非常好的立體感和沉浸感。

前兩種方式不需要切換，是目前VR頭顯采用的顯示方法，本發明將單目雙目切換應用到VR頭顯中，實現2D內容的單目立體顯示。單目雙目切換可采用軟件和硬件兩種方法實現。

軟件切換方法是在VR播放APP中設置切換功能來實現：

a.播放內容為3D圖像和視頻時，3D圖像對在左右雙屏上同時顯示；

b.播放內容為2D圖像和視頻時，2D圖像在左右雙屏上同時顯示；

c.播放內容為2D視頻時，在左右屏幕上交替單屏顯示，未顯示的屏幕設置為黑色，如圖1所示；

d.播放內容為2D視頻時，關閉左右屏幕中的一個，單屏顯示。