你知道虚拟现实背后的神经科学问题吗?

镁客 7年前 (2015-08-13)

虚拟现实目前隐藏着一个眼睛聚焦问题。

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虚拟现实技术最近扮演着一个万众焦点的角色 ,在资本和舆论都越来越看好虚拟现实技术的同时,其也不得不面临着一个明显的问题:虚拟现实使人恶心不舒服。不过,今天主要说的是一个眼睛聚焦问题——视觉辐辏调节冲突,虽然看起来它并不明显,但也会让你感觉相当怪异,会引起视力疲劳,头痛等。

有VR玩家表示,“Oculus的出色设计会让佩戴它的用户感到非常的舒适。在正常情况下肉眼难以辨认的网格,都变得很清晰。但是在每一次长时间佩戴Oculus之后,我的视网膜都会感到一种灼烧感。”

为了帮助大家更好地了解VR虚拟现实技术所潜在的问题,我们在这里先简单做一下科普:你的眼睛之所以能捕捉到立体三维图像,得归功于你与生俱来的生理机制。

感兴趣的朋友可以随便找一张3D图像来仔细观察一下。当你在现实生活中看到了一张三维图像,你的体内实际上是有两套机制正在同时运转。而对VR虚拟现实设备来说,为了模拟三维效果,它就必须要遵守这两套规矩。

在现实生活中,当我们想要看某一个东西的时候,我们的眼睛就会自动锁定和聚焦到那个东西上面。学术界管这一反射现象叫作调焦反射。

“你的眼睛需要聚焦到那件物品上的距离和你的视线想要锁定到那件物品上的距离是等长的”,加州大学伯克利分校的Marty Banks教授在接受媒体电话采访时这样说道。Banks教授是加州大学眼视光学、心理学和神经系统学方面的专家。

我们的大脑能同时处理这两种反射,这也是为什么我们管这叫聚焦偶的原因。多亏了这两套机制的存在,我们才能真实地看到我们今天所生活的这个世界。

通过对虚拟现实技术运用,无论是看远物还是看近物,我们的眼睛都能自动地通过汇聚或是发散,聚焦到那件东西上的某个固定点。这种调焦识别的能力,也被称之为聚焦反射,但也是因为聚焦反射的存在,有些人在初次佩戴VR虚拟现实眼镜时,会感到轻微的不适。

“我们认为,大脑在处理图像信息时,需要不停地在汇聚和发散间做调整。这样的过程会给人们带来轻微的不适感,”Banks教授继续解释道。“这会让一些人的眼睛产生疲劳。严重的话,还会让人产生呕吐感,有甚者会感到头痛。”

根据Banks教授的观点,目前我们还有很多有待解决的问题。在他看来,在使用者戴上VR虚拟现实眼镜后,我们的眼睛会持续地调焦,不断地改变自己。

“具备这种调焦功能的生理部位是具有可塑性的。你可以通过学习去适应这些变化,这是你与生俱来的本领。如果你在佩戴VR设备时感到不适,我建议你可以试试先卸下设备,看看周围的景色,让你的眼睛休息一到两分钟。”

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。

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在本周洛杉矶举行的国际图形学年会上,Wetzstein和他的同事展示了一种新型头戴显示设备,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。

领先的VR厂商如Oculus和微软都清楚他们的设备对解决视觉辐辏调节冲突问题无能为力,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,他们认为光场技术或许可以改善目前普遍存在于虚拟现实设备的这个缺陷。Martin Banks说,“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。”

总之,虚拟现实设备的前途无疑是光明的,因为当光场技术引入到拍摄设备和显示设备后,虚拟现实影像将达到一个全新的高度,普及全球也不是不可能的。

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