VR想普及？不解決這個(gè)問題永遠(yuǎn)沒戲！

1暈眩成為VR技術(shù)發(fā)展的比較大絆腳石

VR從開始進(jìn)入人們視線中到現(xiàn)在已經(jīng)有數(shù)年的時(shí)間了，然而直至今日，VR的發(fā)展仍然非常緩慢，甚至說依然滯留在非常初級(jí)的狀態(tài)。在我們印象中，尤其是現(xiàn)在這個(gè)科技產(chǎn)品爆發(fā)式發(fā)展的年代，沒有什么產(chǎn)品的發(fā)展速度如此的慢。那么是什么原因造成了VR發(fā)展如此之慢？

VR產(chǎn)品琳瑯滿目卻都得不到廣泛應(yīng)用

VR現(xiàn)在面臨的比較大問題并不是其較高的價(jià)格、比較嚴(yán)苛的硬件要求和同樣比較嚴(yán)苛的使用環(huán)境，而是VR給人體帶來的眩暈感。這種眩暈感并不是個(gè)別用戶的特殊案例，而是人類本身對(duì)VR技術(shù)所帶來的虛擬現(xiàn)實(shí)的正常生理反應(yīng)。在解決這項(xiàng)問題之前，VR無法得到快速發(fā)展。

那么，人類為什么會(huì)對(duì)VR產(chǎn)生眩暈感？其實(shí)原理非常簡單，無非就是因?yàn)閂R帶來的畫面無法真正欺騙我們的大腦，從而引發(fā)的不適感，而VR引發(fā)我們不適的主要原因可以分為四大類：

1.前庭系統(tǒng)

人類在正常情況下通過視覺、前庭系統(tǒng)和肌肉共同協(xié)作，通過神經(jīng)傳達(dá)信息，告訴大腦我們的身體所處的狀態(tài)和位置。但在VR設(shè)備所帶來的虛擬世界中，人類能夠感知到的只有視覺移動(dòng)，前庭系統(tǒng)和肌肉因?yàn)樯眢w實(shí)際并沒有移動(dòng)，會(huì)給大腦傳達(dá)與視覺系統(tǒng)相悖的信息，而人類的大腦無法處理相沖突的兩種信息，從而引發(fā)眩暈和惡心的生理反應(yīng)。

人類依靠視覺、前庭系統(tǒng)和肌肉共同判定身體狀態(tài)

我們操縱VR設(shè)備在視覺中行走，視覺告訴我們我們的身體正在移動(dòng)，而感知身體動(dòng)態(tài)的前庭系統(tǒng)則明確的感知到身體并沒有移動(dòng)，這時(shí)候我們的身體就會(huì)產(chǎn)生惡心和暈眩的感覺，并且這種感覺會(huì)持續(xù)相當(dāng)長的一段時(shí)間。

2.延遲問題

VR設(shè)備在感知人體動(dòng)作方面存在一定的延遲，我們?cè)赩R設(shè)備中看到的畫面實(shí)際與身體動(dòng)作之間不同步，可能這一差距非常小，但依然會(huì)讓我們的大腦做出判定失誤的反應(yīng)，進(jìn)而引發(fā)人體不適。

人類會(huì)因?yàn)閂R視覺和動(dòng)作不統(tǒng)一而產(chǎn)生暈眩感

舉個(gè)例子，比如我們?cè)诓粠R設(shè)備時(shí)，當(dāng)我們轉(zhuǎn)頭，視覺與身體動(dòng)作的感知之間不存在延遲；而佩戴VR眼鏡時(shí)，當(dāng)我們轉(zhuǎn)頭，VR設(shè)備需要一定的時(shí)間去判定我們的動(dòng)作，短時(shí)間內(nèi)使用出現(xiàn)這一現(xiàn)象可能并不會(huì)造成明顯的不適，但當(dāng)我們較長時(shí)間使用VR設(shè)備時(shí)，這一現(xiàn)象引發(fā)的不適感就會(huì)快速上升，并且在我們脫下VR設(shè)備后，持續(xù)較長時(shí)間。

3.場景和移動(dòng)問題

VR設(shè)備帶來的視覺場景范圍大于人類的正常視覺范圍。VR設(shè)備為了給我們帶來更好的沉浸式體驗(yàn)，提供的視覺范圍會(huì)比我們正常的視覺范圍大，同時(shí)VR設(shè)備所呈現(xiàn)的是我們不熟悉的環(huán)境，人類本能的會(huì)去頻繁移動(dòng)眼球和轉(zhuǎn)動(dòng)頭部去觀察和感知這個(gè)環(huán)境。

頻繁移動(dòng)視覺焦點(diǎn)同樣會(huì)造成暈眩感

但這一動(dòng)作與我們?cè)谡Ｊ澜缰械膭?dòng)作不同，在我們的正常世界中，環(huán)境是不會(huì)跟著頭部的移動(dòng)而產(chǎn)生移動(dòng)，當(dāng)我們傾斜頭部時(shí)，我們的視覺能夠告訴我們的大腦這是個(gè)真實(shí)的世界；而VR設(shè)備中的視覺會(huì)隨著我們頭部的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，甚至當(dāng)我們頭部傾斜時(shí)，畫面也會(huì)跟著傾斜，這一現(xiàn)象就會(huì)非常顯著的增加人體不適感。

4.視覺輻輳

VR設(shè)備的物理景深和人類視覺不統(tǒng)一。人類在觀察較近物體時(shí)，需要睫狀肌帶動(dòng)晶狀體進(jìn)行對(duì)焦。當(dāng)聚焦點(diǎn)較近時(shí)，瞳孔的距離會(huì)相對(duì)靠近，聚焦點(diǎn)較遠(yuǎn)時(shí)，瞳孔會(huì)相對(duì)向外，這一現(xiàn)象被稱為視覺輻輳。

平面的屏幕無法產(chǎn)生物理景深

VR設(shè)備中屏幕發(fā)出的光是平面的，不帶有深度信息，目前的VR設(shè)備暫時(shí)無法形成物理景深，只能通過畫面的模糊或清晰刻意塑造景深。人類在觀察不同景深畫面時(shí)，因?yàn)闊o法感知到距離信息，只能將視覺焦點(diǎn)定位在屏幕上，這就與顯示出的景深形成沖突。人類較長時(shí)間存在于這種環(huán)境之中，就會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重的暈眩感，并且這一問題以目前的技術(shù)無法解決。

2這些方法也許能夠解決暈眩問題

問題解決：

從去年消費(fèi)類VR設(shè)備正式開始上市，用戶對(duì)VR產(chǎn)品的關(guān)注點(diǎn)從原來的是否能夠獲得更加真實(shí)的體驗(yàn)變成了什么時(shí)候才能解決這個(gè)人體本能產(chǎn)生的暈眩感。不過好在，對(duì)于VR眩暈的問題，各家VR廠商和研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)在進(jìn)行針對(duì)研究，并提出了幾種相對(duì)有效的措施。

針對(duì)VR的眩暈問題各方面提出了相對(duì)有效的改善方法

1.電刺激：

針對(duì)人類前庭系統(tǒng)和視覺不統(tǒng)一的問題，國外的一家研究機(jī)構(gòu)提出，通過電擊前庭系統(tǒng)，能夠使人類感知到與視覺相匹配的運(yùn)動(dòng)感受。前庭系統(tǒng)是人類的神經(jīng)系統(tǒng)的一部分，而神經(jīng)傳導(dǎo)則是使用電信號(hào)進(jìn)行信息的傳輸和分析。這項(xiàng)方案希望通過與進(jìn)行人體前庭系統(tǒng)研究的機(jī)構(gòu)進(jìn)行合作，捕捉人體在各種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)前庭系統(tǒng)的電信號(hào)特征，通過貼在關(guān)鍵位置的電極片電擊，模擬前庭的電信號(hào)，讓大腦感知到身體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

不過這一方法聽起來存在一些風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)我們的大腦在受到刺激并產(chǎn)生模擬運(yùn)動(dòng)的感受時(shí)，身體很可能產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作，如果操作不慎，很可能造成安全隱患。

通過電刺激前庭使大腦獲得運(yùn)動(dòng)的感受

2.減少延遲

VR設(shè)備的延遲是聽起來非常好解決但實(shí)際上非常難以解決的一個(gè)問題，VR中視覺的移動(dòng)是通過VR眼鏡/頭盔中運(yùn)動(dòng)感知系統(tǒng)捕捉人體的運(yùn)動(dòng)，將信號(hào)傳導(dǎo)給電腦，電腦進(jìn)行畫面渲染，再將移動(dòng)之后的畫面?zhèn)鲗?dǎo)給VR眼鏡/頭盔，投射到內(nèi)置的屏幕上。而這一過程的速度不能超過20ms，否則就會(huì)產(chǎn)生眩暈感。

這對(duì)于VR設(shè)備來說是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)，首先，VR設(shè)備需要足夠精準(zhǔn)的捕捉人體的動(dòng)作，無論反應(yīng)速度還是幅度都要非常精準(zhǔn)的捕捉。同時(shí)，電腦的性能對(duì)于圖像的傳導(dǎo)同樣非常重要，它需要快速的分析使用者的身體移動(dòng)，并渲染出與之相匹配的畫面，傳回VR設(shè)備端，所以目前世界上只有1%不到的電腦能夠達(dá)到這一效果。

超過20ms的延遲就會(huì)造成較嚴(yán)重暈眩

除此之外，VR設(shè)備的屏幕也非常重要，20ms以內(nèi)的延遲，就代表著VR設(shè)備中屏幕的刷新率應(yīng)該在50FPS以上，所以目前行業(yè)的刷頻率都在60FPS以上。除了屏幕的刷新率提高以外，屏幕本身的技術(shù)也非常重要，VR經(jīng)常快速移動(dòng)的特點(diǎn)要求屏幕的反應(yīng)速度非?？欤^不能出現(xiàn)動(dòng)態(tài)拖尾和殘影。這一基本要求就讓現(xiàn)在主流的LCD屏幕徹底無緣VR設(shè)備，目前市面上主流的VR設(shè)備都使用了OLED屏幕，一方面響應(yīng)迅速，另一方面每個(gè)像素都能單獨(dú)控制，色域更廣，對(duì)比度更強(qiáng)。

3.參照物

我們?cè)谑褂闷胀ㄆ聊伙@示器或固定式巨幕影視時(shí)，我們的視覺相對(duì)靜止，而且畫面不會(huì)跟著我們的視覺移動(dòng)，所以我們有相對(duì)靜止的參照物，這與我們正常的視覺環(huán)境幾乎一致，幾乎不會(huì)出現(xiàn)暈眩現(xiàn)象。而很多人在使用VR設(shè)備暈眩的原因是，視覺沒有一個(gè)較為固定的焦點(diǎn)，不斷快速切換目標(biāo)造成視覺疲勞和不真實(shí)感。

目前不少VR游戲都通過添加固定的參照物減少暈眩感

所以有的研究機(jī)構(gòu)通過在VR設(shè)備的畫面中添加固定的參照物，讓用戶的視線能夠相對(duì)穩(wěn)定的對(duì)焦，避免快速移動(dòng)帶來的暈眩感。從目前得到的結(jié)論來看，添加固定的參照物有助于減少暈眩感，但也會(huì)相對(duì)的影響沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)，更加清晰的告訴大腦，這并不是真實(shí)的視覺環(huán)境。

4.光場攝像

傳統(tǒng)的影像記錄都是平面的，產(chǎn)生的圖片（動(dòng)態(tài)影像由一張張圖片快速播放產(chǎn)生）都是平面的，并不能記錄光線的方向信息，也不能進(jìn)行后期的再對(duì)焦，觀看圖像/影像的用戶也只能看到拍攝時(shí)所設(shè)定的對(duì)焦距離這一二維平面的影像，而不是整個(gè)畫面空間。所以這一原因也會(huì)造成每個(gè)用戶因不同視覺對(duì)焦習(xí)慣與畫面不符，所引發(fā)的各種不適感。

現(xiàn)在一種新出現(xiàn)的被稱之為光場攝影的技術(shù)，能夠通過鏡頭內(nèi)的多重透鏡記錄當(dāng)前畫面的四維空間，并允許后期對(duì)畫面進(jìn)行重新的對(duì)焦、調(diào)整景深或重新曝光。在VR設(shè)備中投映畫面時(shí)，通過數(shù)字光場，將整個(gè)場景的所有信息全部記錄并投映在屏幕上面，用戶能夠根據(jù)自己的習(xí)慣自主選擇聚焦位置，更加真實(shí)的模擬人類的正常視覺，減少因?yàn)橐曈X輻輳所引發(fā)的暈眩感。

光場攝影技術(shù)能夠記錄當(dāng)前環(huán)境的四維空間

從去年消費(fèi)者版OculusRift、HTCVive、PSVR上市以來，搭載在VR端的娛樂而和教育內(nèi)容以井噴式的速度快速出現(xiàn)，但隨之而來的問題鋪天蓋地，甚至產(chǎn)生了“VR必死”之類的理念。其實(shí)VR仍是未來顯示技術(shù)的一種發(fā)展前景，尤其是在軍事、醫(yī)學(xué)、建筑、工業(yè)等方面的教育方面，能夠大量減少成本、提升教育效率和安全性。我們看到了各家VR廠商和研究機(jī)構(gòu)針對(duì)VR眩暈這一問題做出的思考和解決方案，但目前而言，我們?nèi)晕吹玫角袑?shí)可靠并且穩(wěn)定可持續(xù)的改良技術(shù)。我們期待在短時(shí)間內(nèi)VR技術(shù)能夠解決這一難題，并快速改善我們的顯示技術(shù)，讓我們能夠隨時(shí)隨地的享受沉浸式體驗(yàn)帶來的虛擬現(xiàn)實(shí)世界。