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有一個神經(jīng)科學(xué)問題,困擾著虛擬現(xiàn)實

本文作者: 大壯旅 2015-08-12 23:30
導(dǎo)語:盡管虛擬現(xiàn)實(VR)最近成了當(dāng)紅炸子雞,但該技術(shù)明顯還存在一些問題。除了讓人頭暈的問題,還有一個名為視覺輻輳調(diào)節(jié)沖突(vergence-accommodation conflict)的眼睛聚焦問題,同樣會讓VR面臨困擾。

有一個神經(jīng)科學(xué)問題,困擾著虛擬現(xiàn)實

盡管虛擬現(xiàn)實(VR)最近成了當(dāng)紅炸子雞,但該技術(shù)明顯還存在一些問題。第一,你玩的時候的動作在別人看來像個蠢驢。第二,你看到的和你真正感覺到的時空錯位讓你頭暈想吐,甚至現(xiàn)在出現(xiàn)了個名詞“虛擬現(xiàn)實嘔吐癥”。不過還有一個問題,雖然看起來它并不明顯,但也會讓你感覺相當(dāng)怪異,那就是名為視覺輻輳調(diào)節(jié)沖突(vergence-accommodation conflict)的眼睛聚焦問題(會引起視疲勞,頭痛等)。這個問題看起來不那么明顯,因為如果你不用虛擬現(xiàn)實設(shè)備,平時你基本不會遇到。

在本周洛杉磯舉行的國際圖形學(xué)年會上,斯坦福教授Gordon Wetzstein和他的同事向我們展示了一種新型頭戴顯示設(shè)備,宣稱可以將視覺輻輳調(diào)節(jié)沖突降到最低。這不只是一個深奧的學(xué)術(shù)問題,領(lǐng)先的VR廠商如Oculus和微軟都清楚他們的設(shè)備沒有解決這個問題,而佛羅里達(dá)的神秘公司Magic Leap則傾其全力于這個問題的解決?!斑@是個很有趣的研究領(lǐng)域,我認(rèn)為它將是顯示器領(lǐng)域的下一個里程碑?!奔又荽髮W(xué)伯克利分校的視覺科學(xué)家Martin Banks說。

好吧,這所謂視覺輻輳調(diào)節(jié)沖突到底有什么大不了的呢?下面雷鋒網(wǎng)給你說說。當(dāng)平時你看一個物體時,會發(fā)生兩件事。第一,你會調(diào)整眼球。如果物體較近,你的眼睛可以自然聚焦于此;如果物體較遠(yuǎn),焦點會分離。這樣就產(chǎn)生了視覺輻輳。如果你的眼睛沒有調(diào)節(jié)好,可能就會看到重影。

第二,你眼中的“鏡頭組”會聚焦在物體上,即適應(yīng)性調(diào)節(jié)。通常視覺輻輳與適應(yīng)性調(diào)節(jié)是成對出現(xiàn)的。“視覺系統(tǒng)在進(jìn)化過程中形成了一個回路,使這兩種反應(yīng)可以相互交流,”Banks說道。“在自然環(huán)境下這意義重大,他們都想達(dá)到相同的效果,所以必然會相互交流?!睋Q句話說,你的大腦已經(jīng)為現(xiàn)實世界建立了一個快捷方式。

但當(dāng)你戴上Oculus Rift或三星Gear VR,之前的和諧狀態(tài)全都被打破了。這些頭戴設(shè)備會通過稍有偏差的圖像來欺騙你的左右眼,從而制造3D效果,而且偏差越大,你就感覺物體越近。這就意味著你的眼睛需要不斷調(diào)整來適應(yīng)你眼前的屏幕,但其實它們對焦在一個較遠(yuǎn)的距離。眼睛可不傻,長期這樣會造成視覺輻輳與適應(yīng)性調(diào)節(jié)失調(diào),它們會感覺到不適,時間久了可就會抗議了。

有一個神經(jīng)科學(xué)問題,困擾著虛擬現(xiàn)實

視覺輻輳調(diào)節(jié)沖突

2008年,Banks和他的同事在一篇論文中提到視覺輻輳調(diào)節(jié)沖突會造成疲勞和不適,甚至?xí)由钐摂M現(xiàn)實嘔吐癥的癥狀。為了對其進(jìn)行研究,他們小組制作了一個可以消除調(diào)節(jié)沖突的設(shè)備,該設(shè)備是一個大盒子,就像你在驗光師辦公室會看到的那樣,用三到四個不同的平面來展現(xiàn)圖像的不同部分。然后設(shè)備上的一個透鏡則可以聚焦圖像的不同部分,讓它們在清晰與模糊中轉(zhuǎn)換。它的色彩與分辨率都是頂級的,但想要進(jìn)入尋常百姓家現(xiàn)在還不太現(xiàn)實?!皩嶋H上我們也覺得很費勁,因為需要獲知你眼睛的精確位置,所以過程中需要固定住你的頭?!盉anks說道。

Wetzstein和他的同事在國際圖形學(xué)年會上展示的頭戴顯示設(shè)備,實際上帶著會更舒服,因為你的眼睛可以自由活動。而且不像普通頭戴設(shè)備顯示的平面圖片,它會制造一個光場或者三維光照模式,從而模擬現(xiàn)實世界中物體表面的反光。該設(shè)備由兩塊堆疊的LCD組成,專用的算法會將兩塊LCD現(xiàn)實的圖像分割開來,處于后部的LCD會在遠(yuǎn)距離物體上賦予更多的細(xì)節(jié)?!拔覀儾煌谄渌O(shè)備的地方就在于我們的算法,”Wetzstein說道。而且該設(shè)備可由現(xiàn)成的零件制造而成。

有一個神經(jīng)科學(xué)問題,困擾著虛擬現(xiàn)實

Wetzstein的團隊在國際圖形學(xué)年會上展示的頭戴顯示設(shè)備的顯示效果

不過雷鋒網(wǎng)還要澆盆冷水,想要在這個設(shè)備上玩游戲現(xiàn)在還為時尚早。因為其視野暫時只能達(dá)到90度,分辨率也無法達(dá)到Oculus的級別。更多的平面可能意味著圖像真實感更強。不過它至少表明,頭戴設(shè)備能解決視覺輻輳調(diào)節(jié)沖突問題。其他團隊也試著用微透鏡彎曲光線從而制造光場,但想要在此基礎(chǔ)上提升分辨率就變得難上加難,Wetzstein說道。Magic Leap也在從事光場有關(guān)的研究,但沒人知道他們的具體方向。

當(dāng)前備受矚目的頭戴VR設(shè)備如Oculus Rift和三星Gear VR,都主要依賴于立體顯示器,它們都表現(xiàn)很棒,但說到解決視覺輻輳調(diào)節(jié)沖突問題,它們真的無能為力。想要真正解決這一難題,業(yè)界可能還是要押注光場技術(shù)。

via wired

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