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有一个神经科学问题,困扰着虚拟现实
来源:互联网   发布日期:2015-08-13 21:07   浏览:5366

尽管虚拟现实(VR)最近成了当红炸子鸡,但该技术明显还存在一些问题。第一,你玩的时候的动作在别人看来像个蠢驴。第二,你看到的和你真正感觉到的时空错位让你头晕想吐,甚至现在出现了个名词虚拟现实呕吐症。不过还有一个问题,虽然看起来它并不明显,但
 

尽管虚拟现实VR)最近成了当红炸子鸡,但该技术明显还存在一些问题。第一,你玩的时候的动作在别人看来像个蠢驴。第二,你看到的和你真正感觉到的时空错位让你头晕想吐,甚至现在出现了个名词 虚拟现实呕吐症 。不过还有一个问题,虽然看起来它并不明显,但也会让你感觉相当怪异,那就是名为视觉辐辏调节冲突(vergence-accommodation conflict)的眼睛聚焦问题(会引起视疲劳,头痛等)。这个问题看起来不那么明显,因为如果你不用虚拟现实设备,平时你基本不会遇到。

在本周洛杉矶举行的国际图形学年会上,斯坦福教授Gordon Wetzstein和他的同事向我们展示了一种新型头戴显示设备,宣称可以将视觉辐辏调节冲突降到最低。这不只是一个深奥的学术问题,领先的VR厂商如Oculus和微软都清楚他们的设备没有解决这个问题,而佛罗里达的神秘公司Magic Leap则倾其全力于这个问题的解决。 这是个很有趣的研究领域,我认为它将是显示器领域的下一个里程碑。 加州大学伯克利分校的视觉科学家Martin Banks说。

好吧,这所谓视觉辐辏调节冲突到底有什么大不了的呢?下面雷锋网给你说说。当平时你看一个物体时,会发生两件事。第一,你会调整眼球。如果物体较近,你的眼睛可以自然聚焦于此;如果物体较远,焦点会分离。这样就产生了视觉辐辏。如果你的眼睛没有调节好,可能就会看到重影。

第二,你眼中的 镜头组 会聚焦在物体上,即适应性调节。通常视觉辐辏与适应性调节是成对出现的。 视觉系统在进化过程中形成了一个回路,使这两种反应可以相互交流, Banks说道。 在自然环境下这意义重大,他们都想达到相同的效果,所以必然会相互交流。 换句话说,你的大脑已经为现实世界建立了一个快捷方式。

但当你戴上Oculus Rift或三星Gear VR,之前的和谐状态全都被打破了。这些头戴设备会通过稍有偏差的图像来欺骗你的左右眼,从而制造3D效果,而且偏差越大,你就感觉物体越近。这就意味着你的眼睛需要不断调整来适应你眼前的屏幕,但其实它们对焦在一个较远的距离。眼睛可不傻,长期这样会造成视觉辐辏与适应性调节失调,它们会感觉到不适,时间久了可就会抗议了。

视觉辐辏调节冲突

2008年,Banks和他的同事在一篇论文中提到视觉辐辏调节冲突会造成疲劳和不适,甚至会加深虚拟现实呕吐症的症状。为了对其进行研究,他们小组制作了一个可以消除调节冲突的设备,该设备是一个大盒子,就像你在验光师办公室会看到的那样,用三到四个不同的平面来展现图像的不同部分。然后设备上的一个透镜则可以聚焦图像的不同部分,让它们在清晰与模糊中转换。它的色彩与分辨率都是顶级的,但想要进入寻常百姓家现在还不太现实。 实际上我们也觉得很费劲,因为需要获知你眼睛的精确位置,所以过程中需要固定住你的头。 Banks说道。

Wetzstein和他的同事在国际图形学年会上展示的头戴显示设备,实际上带着会更舒服,因为你的眼睛可以自由活动。而且不像普通头戴设备显示的平面图片,它会制造一个光场或者三维光照模式,从而模拟现实世界中物体表面的反光。该设备由两块堆叠的LCD组成,专用的算法会将两块LCD现实的图像分割开来,处于后部的LCD会在远距离物体上赋予更多的细节。 我们不同于其他设备的地方就在于我们的算法, Wetzstein说道。而且该设备可由现成的零件制造而成。

Wetzstein的团队在国际图形学年会上展示的头戴显示设备的显示效果

不过雷锋网还要浇盆冷水,想要在这个设备上玩游戏现在还为时尚早。因为其视野暂时只能达到90度,分辨率也无法达到Oculus的级别。更多的平面可能意味着图像真实感更强。不过它至少表明,头戴设备能解决视觉辐辏调节冲突问题。其他团队也试着用微透镜弯曲光线从而制造光场,但想要在此基础上提升分辨率就变得难上加难,Wetzstein说道。Magic Leap也在从事光场有关的研究,但没人知道他们的具体方向。

当前备受瞩目的头戴VR设备如Oculus Rift和三星Gear VR,都主要依赖于立体显示器,它们都表现很棒,但说到解决视觉辐辏调节冲突问题,它们真的无能为力。想要真正解决这一难题,业界可能还是要押注光场技术。

via wired

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