近日，美国专利商标局正式授予苹果一项与 Apple Vision Pro 主要功能相关的专利：手部追踪和手指手势。

苹果专利指出，沉浸感的质量取决于几个重要因素。例如，显示器的特性，如图像质量、帧率、像素分辨率、高动态范围 （HDR）、持久性和纱窗效应（即屏幕上像素之间的可见线）。当显示的视野太窄或各种追踪功能缓慢和 / 或不准确（导致定向障碍和恶心；也称为晕动症）时，沉浸式体验的质量会降低。

头部位置追踪（从这里开始称为位置追踪）旨在估计 HMD 在环境中的位置和方向，必须既低延迟又准确。这样做的原因是渲染的图形必须与用户的头部运动紧密匹配，以便在 VR 中产生高质量的沉浸感，并且需要在 MR 中正确对齐现实世界中的虚拟内容。

用户身体追踪估计用户身体（但不限于手和手指）相对于 HMD 的位置和方向。它可以在 VR 和 MR 中提供一种用户输入方式（例如手势），从而实现与虚拟元素的交互。虽然一些位置追踪方法也可用于手部追踪（例如，手持控制器上带有 LED 阵列的红外摄像头），但其他方法利用较小的分析空间（通常距离 HMD 一米以内）来提高手部和手指追踪算法的稳健性。

苹果专利图 1 是佩戴头戴式显示器（HMD）用户的示意图，该显示器配有多个摄像头和红外（IR）发射器；图 2A 是用于实现 VR 和 MR 的光学器件、显示器和摄像头的示例性实施方案的俯视图。

苹果专利图 4A 显示了 HMD 设备的第一个示例性实施方案的前视图，其中两个 RGB 摄像头针对透视目的（MR）进行了优化，两个红外摄像头为追踪提供了视觉数据；图 5 是实现 VR 的处理步骤的流程图，具有位置和用户身体追踪；图 8 是实现用户身体追踪的示例性过程的流程图。它还包括手势识别。

在 WWDC23 中，苹果官宣，头显产品名为“Apple Vision Pro”，运行全新的操作系统“visionOS”，搭载 M2 以及全新 R1 芯片。

设计方面，Vision Pro 的观感酷似滑雪镜、潜水眼镜，其外框采用铝合金框架，包含传感器、摄像头、显示屏和用风扇冷却的计算组件。头带和耳机面罩为纯织物材质，可以弯曲以适应各种脸型和头型。镜片方面，苹果与蔡司合作定制，生产的处方镜片可以磁性地附着在显示屏上，便于近视人士使用头显。屏幕方面，配备两块 4K micro OLED 屏幕，总共有 2300 万颗像素，每只眼睛分到的像素比 4K 电视还多。

苹果为 Vision Pro 设计了独特的双芯片设计，主芯片是我们熟悉的 M2，负责视觉算法与图像信息处理，让 Vision Pro 拥有更流畅的体验。同时为了处理 12 个相机、5 个传感器以及 6 个麦克风的信息，苹果还带来了一颗全新的 R1 芯片，让图像可以在 12 毫秒内同步到 Vision Pro 的屏幕上，几乎做到了没有延迟，就像一切发生在你面前一般。

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