一篇看盡「VR 暈眩」的原因以及解決之道 | 早 8 點檔

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隨着 OculusVIVE 等虛擬現實產品相繼面試,VR 產業正逐漸進入人們的視線。然而,即使是最尖端的 VR 產品,目前依舊無法解決 暈眩問題 ,成為阻礙虛擬現實產業爆發的最後幾塊絆腳石中最嚴重的一塊。

VR 暈眩四大原因:

1、VR 暈眩原理其實非常簡單,因為眼睛看到的(VR)畫面與從耳朵內的前庭系統所感受到的(真實位置)信息不匹配,兩種信息在腦袋裡面打架,從而產生暈眩感。

比如說你在坐「VR 過山車」時,視覺上你正處於畫面中的狀態,在做劇烈的高速運動,但是前庭系統卻表示你並沒有在運動,這時就會導致頭暈。

2、另一個原因,則是因為在 VR 眼鏡中觀察到的運動存在着遲延滯后現象:你擺動腦袋,而虛擬世界需要花零點幾秒才能撲捉到你的動作。

在 VR 這樣全視角的屏幕中,這樣的延遲是造成暈眩的最大問題。

3、另外,由於每個人的瞳距不一,對某些人來說,人眼瞳孔中心、透鏡中心、畫面中心三點並非一線,從而出現重影現象,看久了人也會非常容易頭暈。

4、最後,景深不同步,也是眩暈的原因之一。比如說,在你的面前,有一張桌子,在桌子上,近處放了一個杯子,遠處放了一個玩偶。你看着近處的杯子,按理來說遠處的玩偶應該模糊不清,但是現在,遠處的玩偶也看的非常清晰。

總的來說,VR 設備對現實的模擬不夠真實,還無法真正地欺騙到大腦,受到困擾的大腦不堪重負,才會造成眩暈的問題。

眩暈問題的解決之道:

1、電前庭刺激

針對第一個暈眩因素,目前國外正有一家名叫 vMocion 的公司,打算利用梅奧醫學中心的航空航天醫學和前庭研究實驗室花費 10 多年研究的技術去解決這個問題。這項技術名為電前庭刺激 (GVS),將電極放在策略性位置(每隻耳朵后要放置兩個電極,一個在前部,一個在頸背),追蹤用戶內耳的感知運動,並將視野範圍的運動觸發成 GVS 同步指令,刺激產生三維運動。如果行得通的話,它可以讓用戶完全沉浸在當前的環境中,真正感覺在自己駕駛的宇宙飛船在俯衝或轉彎。

2、降低延遲

選購虛擬現實設備,很重要的一個指標是從轉動頭部到轉動畫面的延遲。這是目前在技術上能夠減輕暈眩感最熱門的部分。研究表明,頭動和視野的延遲不能超過 20ms,不然就會出現眩暈。

20ms 的延遲時間對於 VR 頭顯而言是一個非常大的挑戰。首先設備需要足夠精確的辦法來測定頭部轉動的速度、角度和距離,這可以使用慣性陀螺儀(反應靈敏但是精度差)或者光學方法來實現。然後計算機需要及時渲染出畫面,顯示器也需要及時地顯示出畫面,這一切都需要在 20ms 以內完成。相應的,如果每一幀顯示的時間距離上一幀超過 20ms,那麼人眼同樣也會感到延遲。所以,VR 頭顯的畫面刷新率應該超過 50FPS,目前來說 60FPS 是一個基準。但是要想做到更好的效果,這個刷新率還應該接着往上提,比如目前 Oculus Rift CV1 和 HTC Vive 採用了 90hz 刷新率,而 Sony Project Morpheus 採用的是 120hz 刷新率。

另外一個辦法,就是降低餘暉,低餘暉顯示對 VR 頭顯的意義在於,頭動時物體的軌跡更加接近於物理世界的真實軌跡,在一定刷新率下不會產生讓人能夠覺察到的拖影。要達到這個目的,目前的 LCD 顯示器是有心無力的,只能使用 OLED 等新型顯示器,由於其每個像素都是主動發光的,所以 OLED 屏幕可以做到低餘暉。實際上,Oculus 和 Valve 都使用了 AMOLED 的低餘暉顯示屏,Sony 則使用了自家的 OLED 顯示屏。

3、調節鏡片之間的距離

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在最原始的「手機盒子」中大家其實並沒有考慮到這一點,大家考慮更多的只是怎樣適配不同近視的用戶(有些盒子連這都沒考慮),記得應該是三星首先利用了滑輪調節鏡片之間距離的設計,可以自由調節兩個鏡片之間的距離。另外,也有方案顯示可以通過藍牙控制器等調節畫面的中心點。從而保證畫面中心、鏡片中心、人眼中心三點一線。避免重影,避免暈眩。

4、光場攝影

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一個光場快照可以在圖片獲取后給照片進行聚焦、曝光、甚至調整景深。 它不僅僅記錄落在每個感光單元所有光線的總和, 光場相機還旨在測定每個進入的光線強度和方向。有了這些信息, 您就可以生成不只是一個, 而是每一個在那一刻進入相機視野的可能的圖象。例如,攝影師常常會調整相機的鏡頭,以便對面部進行聚焦,刻意模糊背景。也有人想要得到模糊的面部,背景要十分清晰。有了光場攝影,同一張照片,你可以獲得任何效果。

目前在這方面做得最好的 Magic Leap。Magic Leap 做的不是在顯示屏上顯示畫面,而是直接把整個數字光場投射到使用者的視網膜上,從而可以讓使用者可以根據人眼的聚焦習慣自由地選擇聚焦的位置,以準確的虛實結合模擬人眼的視覺效果。根本不用提及刷新率和分辨率等問題,Magic Leap 從另一個方向,用另一種方法一下解決了所有問題。

5、添加虛擬參考物

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普杜大學計算機圖形技術學院的研究人員去年就發現,只要在 VR 場景中加一個虛擬的鼻子,就能解決頭暈等問題。研究人員在各種虛擬場景中對 41 名參與者進行了測試,一部分人會有虛擬鼻子,一部分沒有。結果發現,有鼻子的人都能保持更長時間的清醒。

研究人員稱,之所以能產生治暈的效果,可能是因為人需要一個固定的視覺參照物,所以就算在 VR 中加入一個汽車儀錶盤,也能產生相同的效果。

暈眩問題是阻礙虛擬現實爆發的最重要原因,相信時間將是解決一切問題的萬能鑰匙,期待在不遠的將來,我們能夠體驗到不暈的虛擬現實。上天、入地、下海,躺在家裡,真實經歷一切的美好,真好。

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