虛擬現實爆發的絆腳石:‘VR 暈眩’的來龍去脈
發布時間:2016-04-11 責任編輯:susan
【導讀】隨著 Oculus、VIVE 等虛擬現實產品相繼麵世,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,目前仍然無法解決暈眩問題 ,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)畫麵與從耳朵內的前庭係統所感受到的(真實位置)信息不匹配,兩種信息在腦袋裏麵打架,從而產生暈眩感。
比如說你在坐“VR 過山車”時,視覺上你正處於畫麵中的狀態,在做劇烈的高速運動,但是前庭係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著遲延滯後現象: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、畫麵中心三點並非一線,從而出現重影現象,看久了人也會非常容易頭暈。
4、最zui後hou,景jing深shen不bu同tong步bu,也ye是shi眩xuan暈yun的de原yuan因yin之zhi一yi。比bi如ru說shuo,在zai你ni的de麵mian前qian,有you一yi張zhang桌zhuo子zi,在zai桌zhuo子zi上shang,近jin處chu放fang了le一yi個ge杯bei子zi,遠yuan處chu放fang了le一yi個ge玩wan偶ou。你ni看kan著zhe近jin處chu的de杯bei子zi,按an理li來lai說shuo遠yuan處chu的de玩wan偶ou應ying該gai模mo糊hu不bu清qing,但dan是shi現xian在zai,遠yuan處chu的de玩wan偶ou也ye看kan的de非fei常chang清qing晰xi。
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(每隻耳朵後要放置兩個電極,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(tong)步(bu)指(zhi)令(ling),刺(ci)激(ji)產(chan)生(sheng)三(san)維(wei)運(yun)動(dong)。如(ru)果(guo)行(xing)得(de)通(tong)的(de)話(hua),它(ta)可(ke)以(yi)讓(rang)用(yong)戶(hu)完(wan)全(quan)沉(chen)浸(jin)在(zai)當(dang)前(qian)的(de)環(huan)境(jing)中(zhong),真(zhen)正(zheng)感(gan)覺(jiao)在(zai)自(zi)己(ji)駕(jia)駛(shi)的(de)宇(yu)宙(zhou)飛(fei)船(chuan)在(zai)俯(fu)衝(chong)或(huo)轉(zhuan)彎(wan)。
2、降低延遲
選xuan購gou虛xu擬ni現xian實shi設she備bei,很hen重zhong要yao的de一yi個ge指zhi標biao是shi從cong轉zhuan動dong頭tou部bu到dao轉zhuan動dong畫hua麵mian的de延yan遲chi。這zhe是shi目mu前qian在zai技ji術shu上shang能neng夠gou減jian輕qing暈yun眩xuan感gan最zui熱re門men的de部bu分fen。研yan究jiu表biao明ming,頭tou動dong和he視shi野ye的de延yan遲chi不bu能neng超chao過guo 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麵,顯示器也需要及時地顯示出畫麵,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 頭顯的畫麵刷新率應該超過 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著往上提,比如目前 Oculus Rift CV1 和 HTC Vive 采用了 90hz 刷新率,而 Sony Project Morpheus 采用的是 120hz 刷新率。
另外一個辦法,就是降低餘暉,低餘暉顯示對 VR 頭tou顯xian的de意yi義yi在zai於yu,頭tou動dong時shi物wu體ti的de軌gui跡ji更geng加jia接jie近jin於yu物wu理li世shi界jie的de真zhen實shi軌gui跡ji,在zai一yi定ding刷shua新xin率lv下xia不bu會hui產chan生sheng讓rang人ren能neng夠gou覺jiao察cha到dao的de拖tuo影ying。要yao達da到dao這zhe個ge目mu的de,目mu前qian的de LCD 顯示器是有心無力的,隻能使用 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

在最原始的“手機盒子”中大家其實並沒有考慮到這一點,大家考慮更多的隻是怎樣適配不同近視的用戶(有些盒子連這都沒考慮),記ji得de應ying該gai是shi三san星xing首shou先xian利li用yong了le滑hua輪lun調tiao節jie鏡jing片pian之zhi間jian距ju離li的de設she計ji,可ke以yi自zi由you調tiao節jie兩liang個ge鏡jing片pian之zhi間jian的de距ju離li。另ling外wai,也ye有you方fang案an顯xian示shi可ke以yi通tong過guo藍lan牙ya控kong製zhi器qi等deng調tiao節jie畫hua麵mian的de中zhong心xin點dian。從cong而er保bao證zheng畫hua麵mian中zhong心xin、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

一個光場快照可以在圖片獲取後給照片進行聚焦、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, 您就可以生成不隻是一個, 而(er)是(shi)每(mei)一(yi)個(ge)在(zai)那(na)一(yi)刻(ke)進(jin)入(ru)相(xiang)機(ji)視(shi)野(ye)的(de)可(ke)能(neng)的(de)圖(tu)象(xiang)。例(li)如(ru),攝(she)影(ying)師(shi)常(chang)常(chang)會(hui)調(tiao)整(zheng)相(xiang)機(ji)的(de)鏡(jing)頭(tou),以(yi)便(bian)對(dui)麵(mian)部(bu)進(jin)行(xing)聚(ju)焦(jiao),刻(ke)意(yi)模(mo)糊(hu)背(bei)景(jing)。也(ye)有(you)人(ren)想(xiang)要(yao)得(de)到(dao)模(mo)糊(hu)的(de)麵(mian)部(bu),背(bei)景(jing)要(yao)十(shi)分(fen)清(qing)晰(xi)。有(you)了(le)光(guang)場(chang)攝(she)影(ying),同(tong)一(yi)張(zhang)照(zhao)片(pian),你(ni)可(ke)以(yi)獲(huo)得(de)任(ren)何(he)效(xiao)果(guo)。
目前在這方麵做得最好的 Magic Leap。Magic Leap zuodebushizaixianshipingshangxianshihuamian,ershizhijiebazhenggeshuziguangchangtoushedaoshiyongzhedeshiwangmoshang,congerkeyirangshiyongzhekeyigenjurenyandejujiaoxiguanziyoudixuanzejujiaodeweizhi,yizhunquedexushijiehemonirenyandeshijiaoxiaoguo。genbenbuyongtijishuaxinlvhefenbianlvdengwenti,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

普杜大學計算機圖形技術學院的研究人員去年就發現,隻要在 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 中加入一個汽車儀表盤,也能產生相同的效果。
暈(yun)眩(xuan)問(wen)題(ti)是(shi)阻(zu)礙(ai)虛(xu)擬(ni)現(xian)實(shi)爆(bao)發(fa)的(de)最(zui)重(zhong)要(yao)原(yuan)因(yin),相(xiang)信(xin)時(shi)間(jian)將(jiang)是(shi)解(jie)決(jue)一(yi)切(qie)問(wen)題(ti)的(de)萬(wan)能(neng)鑰(yao)匙(chi),期(qi)待(dai)在(zai)不(bu)遠(yuan)的(de)將(jiang)來(lai),我(wo)們(men)能(neng)夠(gou)體(ti)驗(yan)到(dao)不(bu)暈(yun)的(de)虛(xu)擬(ni)現(xian)實(shi)。上(shang)天(tian)、入地、下海,躺在家裏,真實經曆一切的美好,真好。
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