微软专利介绍了用于VR、AR系统的LED同步机制
用于VR/AR系统的LED同步机制
（映维网Nweon 2024年07月19日）AR/VR头显允许用户查看虚拟环境并与之交互。头显可以与手持控制器和/或其他手持外设接口。为了提升体验的沉浸感，当用户在空间中移动设备以提供输入时，可以追踪头显和手持控制器的姿态。这种姿态追踪同时可用于游戏以外的其他计算设备交互。
为了追踪用户的位置移动，或用于单独控制器的移动，头显设备可以使用光学传感器，例如用于检测在头显附近发光的LED标记的摄像头。当使用这种LED标记时，系统需要同步LED发射和摄像头曝光之间的定时。LED发射时间和摄像头曝光窗口之间的定时同步对于图像质量、精度和功耗非常重要。Bluetooth Low Energy（BLE）通常具有10ms或更长的数据包延迟和不确定性，这对于LED发射时间控制而言并不实际。另外，头显的摄像头模块和蓝牙芯片可能来自不同的时钟源，从而可能导致时钟漂移。所以，LED和摄像头定时同步成为一项具有挑战性的任务。
当实施LED光学同步机制时（例如六自由度VR控制器中使用的同步机制），为了确保正确的图像捕获，LED发射时间可设置为远长于摄像头曝光时间。由于头显和六自由度控制器之间没有定时同步，光学图像同步精度可能会受到限制。为了减少过多的LED发射时间，必须在接近摄像头实际曝光时间的情况下激活LED。在许多系统中，为了确保摄像头能够捕获LED，由于摄像头曝光时间的不确定性，LED发射时间可能比摄像头曝光时间长得多。这可能导致功耗增加。
另外，为了拍摄更清晰的图像，可以减少摄像头曝光时间，尤其是当摄像头或控制器处于运动状态时。对于头显，光学同步需要视线视图，因此头显应具有控制器的清晰视图。然后，每当控制器移动到摄像头视场之外时，控制器必须进入重新初始化模式。在重新同步过程中，LED通常需要设置为完全打开，亮度增加或最大，以便启用图像捕获并进入重新同步，这同样会增加功耗。
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