雷鋒網(wǎng)按：本文作者胡韜，畢業(yè)于南加州大學(xué)，Oculus 第二位華人工程師。胡韜曾參與 Oculus 多個(gè) VR 軟件項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)（Oculus Store, Oculus Video, Oculus Social），目睹 Rift/Gear 從粗糙的開(kāi)發(fā)者版本逐漸迭代為成熟的消費(fèi)者版本，并經(jīng)歷了整個(gè) VR 產(chǎn)業(yè)鏈的崛起和逐漸完善。雷鋒網(wǎng)已獲授權(quán)。

Oculus Rift 上最出眾的游戲之一《無(wú)處可逃》。

這幾天被一篇名為《美軍專(zhuān)家表示 VR 可能永遠(yuǎn)不會(huì)成功》的文章刷屏了，好多朋友過(guò)來(lái)問(wèn)我 VR 是不是偽需求，VR 行業(yè)能走多遠(yuǎn)。我想基于我在 VR 行業(yè)的積累，分享些關(guān)于 VR 的事實(shí)。 

先說(shuō)下我自己的背景，我 2014 年 7 月加入 Oculus，當(dāng)時(shí) Oculus 剛以 23 億美金的價(jià)格被 Facebook 收購(gòu)。我有幸參與了不少早期 VR 軟件的開(kāi)發(fā)（Oculus Store, Oculus Video, Oculus Social），也目睹 Rift/Gear 從粗糙的開(kāi)發(fā)者版本逐漸迭代為成熟的消費(fèi)者版本。與此同時(shí)，整個(gè) VR 產(chǎn)業(yè)在 Oculus 和其他廠(chǎng)商的推動(dòng)下逐漸冒頭。在 Oculus，我有幸和 3D 引擎之父、天才程序員 John Carmack 一起工作。（關(guān)于 John Carmack 的故事，一天一夜都講不完，有興趣的朋友可以翻閱《Masters of Doom》）

Carmack 獲得 BAFTA 頒獎(jiǎng)。45 歲的 Carmack，依然保持著驚人的編程效率。

｜不能被解決的眩暈？

回到美軍專(zhuān)家 Steve Blake 的那篇文章，他的核心觀(guān)點(diǎn)是說(shuō)佩戴 VR 設(shè)備時(shí)的惡心眩暈問(wèn)題（英文有很多種說(shuō)法，包括 nausea, motion sickness, simulator sickness 等，以下簡(jiǎn)稱(chēng) “眩暈” ）無(wú)法解決。

首先，我們來(lái)看看到底是什么原因?qū)е铝搜灒?/p>

Oculus 的開(kāi)發(fā)者博客上其實(shí)已經(jīng)有一篇文章系統(tǒng)性地論述了這一問(wèn)題（VR Sickness, The Rift, and How Game Developers Can Help）。這篇文章寫(xiě)于 2013 年，作者是 Tom Forsyth, 一位深耕游戲業(yè) 20 多年的老兵，曾在 Valve, Intel, RAD Game Tools 工作過(guò)。他描述了導(dǎo)致眩暈的一些原因。

其中，4 個(gè)導(dǎo)致眩暈的問(wèn)題已經(jīng)可以解決：

• 錯(cuò)誤的畸變校正（Distortion Correction）:

為了增強(qiáng)用戶(hù)的沉浸感，VR 設(shè)備會(huì)采用一組放大鏡片來(lái)擴(kuò)大用戶(hù)的 FOV（Field of View，視角），原理和廣角鏡頭是一樣的。但是，視角擴(kuò)大的同時(shí)，圖像也會(huì)發(fā)生畸變。傳統(tǒng)的思路是從鏡片著手，采用昂貴的非球面鏡片來(lái)盡量減小圖像的畸變。而 Carmack 則逆勢(shì)思維，在圖像渲染時(shí)直接進(jìn)行逆向畸變，然后通過(guò)透鏡來(lái)抵消這一畸變。這樣做的好處是顯而易見(jiàn)的，它減去了采用非球面鏡片所帶來(lái)的額外成本。而這樣做的挑戰(zhàn)在于--需要精確地計(jì)算逆向畸變的參數(shù)值。如果數(shù)值不準(zhǔn)確，用戶(hù)通過(guò)透鏡看到的圖像依舊會(huì)帶有畸變，從而產(chǎn)生眩暈。

幸運(yùn)的是，主流廠(chǎng)商（Oculus, HTC, Google Cardboard, PSVR）都在它們提供的 SDK（Software Development Kit, 開(kāi)發(fā)者工具包）里幫開(kāi)發(fā)者解決了這一底層技術(shù)難題。

經(jīng)過(guò)逆向畸變渲染后的圖像

• 錯(cuò)誤的瞳孔距參數(shù)（IPD, Interpupillary Distance）

在模擬 3D 成像時(shí)，渲染在屏幕上的圖像會(huì)分為左右兩屏，分別模擬人的左右兩眼所看到的圖像。這兩個(gè)圖像基本相似，除了些微的差異（這點(diǎn)大家在上面的圖片中也可以看到）。差異的大小取決于人的瞳孔距，而不同人的瞳孔距是不同的。所以，在進(jìn)行圖像渲染時(shí)，就需要考慮用戶(hù)的實(shí)際瞳孔距。如果瞳孔距參數(shù)設(shè)置的不合適，用戶(hù)就無(wú)法聚焦，從而產(chǎn)生眩暈感。

在之前的 DK2 開(kāi)發(fā)者版本中，Oculus 提供了參數(shù)設(shè)置工具來(lái)讓用戶(hù)提前設(shè)置自己的瞳孔距參數(shù)。而在最新的 Rift 消費(fèi)者版本中，Oculus 更進(jìn)一步，直接提供了一個(gè)硬件開(kāi)關(guān)來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)瞳孔距參數(shù)。

• 高延遲（Latency）

美軍專(zhuān)家 Steve 也在文章中提到了延遲問(wèn)題。這里的延遲，指的是用戶(hù)產(chǎn)生輸入（如頭部轉(zhuǎn)動(dòng)）到用戶(hù)看到圖像變化之間的時(shí)間差，如果延遲足夠大，就會(huì)在用戶(hù)所感知的行動(dòng)和實(shí)際所見(jiàn)之間產(chǎn)生錯(cuò)位，造成眩暈。Oculus 首席科學(xué)家 Michael Abrash 有一篇文章專(zhuān)門(mén)討論這個(gè)問(wèn)題 （Latency – the sine qua non of AR and VR）。這篇文章寫(xiě)于 2012 年底，對(duì)導(dǎo)致延遲的原因做了精確的闡述。以頭部轉(zhuǎn)動(dòng)為例，從用戶(hù)轉(zhuǎn)動(dòng)頭部到實(shí)際看到眼前圖像變化，需要經(jīng)歷 3 個(gè)環(huán)節(jié)：傳感器檢測(cè)到頭部轉(zhuǎn)動(dòng)角的變化 ->CPU 計(jì)算出新的需要渲染的圖像 -> 屏幕更新圖像。每個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)產(chǎn)生延遲，當(dāng)總延遲高于 15ms 時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生較為明顯的眩暈。文章還指出了相應(yīng)的解決方案--使用高刷新率的傳感器和 OLED 屏幕。

做為 Michael 20 年的老朋友，Carmack 通過(guò)工程努力以及推動(dòng) Oculus 與三星之間的合作，完美實(shí)現(xiàn)了這一方案。另外，Carmack 還在第 2 個(gè)環(huán)節(jié)做了進(jìn)一步的優(yōu)化，引入 ATW（Asynchronous Timewarp）, 把延遲控制在了 15ms 以?xún)?nèi)。這里面的精彩故事可以從 Carmack 在 Oculus Connect 上的演講中找到。

• 不符合 VR 的產(chǎn)品設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

VR 應(yīng)用的開(kāi)發(fā)和傳統(tǒng) 3D 游戲的開(kāi)發(fā)有不少相似性，但因?yàn)?VR 提供了全新的交互方式，二者又有很多不同。

Valve 的 Joe Ludwig 專(zhuān)門(mén)寫(xiě)過(guò)一篇文章來(lái)闡述 VR 應(yīng)用開(kāi)發(fā)和傳統(tǒng) 3D 游戲開(kāi)發(fā)的不同以及注意點(diǎn)（Lessons learned porting Team Fortress 2 to Virtual Reality）。

不過(guò)，正如美軍專(zhuān)家 Steve 所描述的，兩個(gè)原因?qū)е碌难灂簳r(shí)還未被很好地解決：

• 缺乏深度信息

正常人眼在觀(guān)看物體的時(shí)候，是有焦距的，不同焦距對(duì)應(yīng)不同的視角，在視角內(nèi)的圖像，會(huì)很清晰，而在視角外的，就會(huì)比較模糊。玩過(guò)單反的朋友應(yīng)該對(duì)此有比較深刻的體會(huì)。

但是，目前的 VR 設(shè)備在進(jìn)行圖像渲染時(shí)，并沒(méi)有考慮焦距，都是默認(rèn)焦距為無(wú)限遠(yuǎn)(既所有的物體都能清晰看到)。這個(gè)問(wèn)題其實(shí)并不是非常嚴(yán)重，但是有少部分人會(huì)因?yàn)檫@一原因而導(dǎo)致眼疲勞，造成眩暈。

C 為真實(shí)人眼成像；D 為 VR 設(shè)備模擬成像。

• 運(yùn)動(dòng)信息感知的錯(cuò)位

這里導(dǎo)致眩暈的原因其實(shí)和之前所述的延遲類(lèi)似，即用戶(hù)所感知的行動(dòng)和實(shí)際所見(jiàn)產(chǎn)生了錯(cuò)位，更深層次的原因是視覺(jué)神經(jīng)和前庭刺激（vestibular stimuli）之間無(wú)法達(dá)成一致。

比如說(shuō)，用戶(hù)在 VR 世界里玩跑酷游戲，但是在現(xiàn)實(shí)世界中卻靜坐著。其實(shí)，現(xiàn)實(shí)生活中的一些眩暈，也是由這個(gè)原因?qū)е碌?，比如說(shuō)暈車(chē)暈船。

Tom Forsyth 的這篇文章寫(xiě)于 2013 年 6 月。2016 年的當(dāng)下，我們?cè)倩剡^(guò)頭去看, 上面所說(shuō)的兩個(gè)無(wú)法解決的問(wèn)題，都已經(jīng)得到一定程度的解決。最新的 AR 設(shè)備，已經(jīng)可以展示深度信息（參考硅谷小伙伴 Amber 的文章 《Magic Leap 和微軟的 Hololens 相比有哪些異同點(diǎn)？》，他詳細(xì)描述了 Lightfield Display 技術(shù)）；而最新的 VR 設(shè)備，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了位置追蹤（positional tracking），意味著用戶(hù)在真實(shí)世界中的移動(dòng)可以一對(duì)一的映射到虛擬世界中。而諸如 Virtuix Omni 這樣的硬件，也在嘗試解決如何在虛擬世界里自由奔跑的問(wèn)題。

傳說(shuō)中的 Virtuix Omni。

另外，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)層面，開(kāi)發(fā)者們也有很多創(chuàng)新。Steve 所說(shuō)的第一人稱(chēng)模擬飛行是 VR 里最容易導(dǎo)致眩暈的一類(lèi)應(yīng)用（視覺(jué)神經(jīng)和前庭刺激有非常強(qiáng)烈的不一致），但是用戶(hù)又偏偏非常喜歡這種類(lèi)型的應(yīng)用。于是，機(jī)智的開(kāi)發(fā)者們通過(guò)各種產(chǎn)品設(shè)計(jì)層面的創(chuàng)新，來(lái)滿(mǎn)足用戶(hù)的需求。無(wú)論是 GearVR 上的 Smash Hit, 還是即將上線(xiàn) Oculus Rift 的 Eagle Flight, 都是其中的典范。

好了，講到這里，相信大家對(duì)于美軍專(zhuān)家 Steve 的觀(guān)點(diǎn)，已經(jīng)有了更全面的認(rèn)識(shí)。Steve 的觀(guān)點(diǎn)，在 2016 年的今天，是很難站住腳的。

｜Myth or Truth ? 

美軍專(zhuān)家說(shuō)得都對(duì)么

另外，Steve 文中的一些論斷也有明顯的漏洞。

• Myth 1

“每個(gè)人都覺(jué)得這些設(shè)備是嶄新且具有革命性的，但這不是真相。在這兩年發(fā)生的事情，僅僅是這些設(shè)備的價(jià)格從 8 萬(wàn)美元跌到 5 百美元。我們并沒(méi)有做出太多技術(shù)上的創(chuàng)新”。

這個(gè)論據(jù)非常脆弱，位置追蹤和手勢(shì)追蹤（hand tracking），都是當(dāng)代 VR 設(shè)備的核心技術(shù)，這些技術(shù)在 20 年前都是不存在的 （P.S., Steve 引用的論文竟然是來(lái)自于 1989 年 5 月）。

• Myth 2

 “目前大多數(shù) Demo 都是宣傳性質(zhì)的，在其他的行業(yè)展會(huì)上通常都是只有幾分鐘長(zhǎng)的 VR 內(nèi)容。我不知道這些廠(chǎng)商是不是故意這樣做的……這也解釋了為什么這么多人認(rèn)為他們喜歡 VR”。

早期的 demo 都只有幾分鐘長(zhǎng)，是因?yàn)樗麄冋娴闹皇?“demo”。Oculus 即將上線(xiàn)的 30 多款應(yīng)用，每一款都可以讓用戶(hù)體驗(yàn)好多個(gè) “幾分鐘”。

• Myth 3

“我們都是專(zhuān)家，知道自己在做什么，但當(dāng)你站在我們的實(shí)驗(yàn)室里舉目四望，會(huì)發(fā)現(xiàn)沒(méi)有一個(gè)人戴著 Oculus。僅在很少數(shù)的情況下，研究人員會(huì)戴上 VR，只是為了確認(rèn)一些內(nèi)容，然后在 30 秒內(nèi)摘下來(lái)。大多數(shù)時(shí)候，我們都是在并排放置的兩個(gè)顯示器上觀(guān)察視覺(jué)效果。當(dāng)項(xiàng)目最終完成時(shí)，因?yàn)樵僖膊挥脦н@些頭盔了，我們所有人都很開(kāi)心?！?/p>

工程師不在開(kāi)發(fā)時(shí)佩戴 VR 設(shè)備，并不是不喜歡 VR，而是因?yàn)榇魃虾缶蜎](méi)辦法進(jìn)行開(kāi)發(fā)了。雖然 Unity/Unreal 都在嘗試 VR Editor（可以實(shí)現(xiàn)頭戴 VR 設(shè)備進(jìn)行開(kāi)發(fā)），但是目前階段效率最高的還是在 PC 上開(kāi)發(fā)，然后必要時(shí)戴上 VR 設(shè)備檢查效果。另外，項(xiàng)目完成了，大家都很開(kāi)心，難道不是因?yàn)轫?xiàng)目完美收工么?

在硅谷的各種 VR 展會(huì)上，經(jīng)常能碰到一些十幾年前就心懷 VR 夢(mèng)想的技術(shù)人員，他們對(duì)這個(gè)領(lǐng)域傾注的熱情，是常人難以想象的。正是這群人十幾年的技術(shù)積累，使 VR 在今天有可能走進(jìn)每個(gè)人的生活。

如圖。

文末，引用 Michael Abrash 在 Oculus Connect 上的一句話(huà)，和所有關(guān)注 VR 行業(yè)的同學(xué)共勉。

“VR is coming, but the path it takes depends on the actions of a few thousand key people, potentially including you. That may be hard to believe, but I’m completely serious.”  “VR 時(shí)代正在來(lái)臨，這一段崎嶇的小路能否走通，靠的是幾千個(gè)關(guān)鍵人物的行動(dòng)——這里面很可能就包括你。這也許讓人難以置信，然而我完全堅(jiān)定?！?/p>

雷鋒網(wǎng)注：作者胡韜，郵箱taohu.usc@gmail.com。本文首發(fā)峰瑞資官方微信公眾賬號(hào)（ID：freesvc），轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系授權(quán)并保存完整信息，不得刪減、修改文章。

雷峰網(wǎng)原創(chuàng)文章，未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。詳情見(jiàn)轉(zhuǎn)載須知。