你知道虛擬現(xiàn)實(shí)背后的神經(jīng)科學(xué)問題嗎?
虛擬現(xiàn)實(shí)目前隱藏著一個眼睛聚焦問題。
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最近扮演著一個萬眾焦點(diǎn)的角色 ,在資本和輿論都越來越看好虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的同時,其也不得不面臨著一個明顯的問題:虛擬現(xiàn)實(shí)使人惡心不舒服。不過,今天主要說的是一個眼睛聚焦問題——視覺輻輳調(diào)節(jié)沖突,雖然看起來它并不明顯,但也會讓你感覺相當(dāng)怪異,會引起視力疲勞,頭痛等。
有VR玩家表示,“Oculus的出色設(shè)計(jì)會讓佩戴它的用戶感到非常的舒適。在正常情況下肉眼難以辨認(rèn)的網(wǎng)格,都變得很清晰。但是在每一次長時間佩戴Oculus之后,我的視網(wǎng)膜都會感到一種灼燒感。”
為了幫助大家更好地了解VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所潛在的問題,我們在這里先簡單做一下科普:你的眼睛之所以能捕捉到立體三維圖像,得歸功于你與生俱來的生理機(jī)制。
感興趣的朋友可以隨便找一張3D圖像來仔細(xì)觀察一下。當(dāng)你在現(xiàn)實(shí)生活中看到了一張三維圖像,你的體內(nèi)實(shí)際上是有兩套機(jī)制正在同時運(yùn)轉(zhuǎn)。而對VR虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備來說,為了模擬三維效果,它就必須要遵守這兩套規(guī)矩。
在現(xiàn)實(shí)生活中,當(dāng)我們想要看某一個東西的時候,我們的眼睛就會自動鎖定和聚焦到那個東西上面。學(xué)術(shù)界管這一反射現(xiàn)象叫作調(diào)焦反射。
“你的眼睛需要聚焦到那件物品上的距離和你的視線想要鎖定到那件物品上的距離是等長的”,加州大學(xué)伯克利分校的Marty Banks教授在接受媒體電話采訪時這樣說道。Banks教授是加州大學(xué)眼視光學(xué)、心理學(xué)和神經(jīng)系統(tǒng)學(xué)方面的專家。
我們的大腦能同時處理這兩種反射,這也是為什么我們管這叫聚焦偶的原因。多虧了這兩套機(jī)制的存在,我們才能真實(shí)地看到我們今天所生活的這個世界。
通過對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用,無論是看遠(yuǎn)物還是看近物,我們的眼睛都能自動地通過匯聚或是發(fā)散,聚焦到那件東西上的某個固定點(diǎn)。這種調(diào)焦識別的能力,也被稱之為聚焦反射,但也是因?yàn)榫劢狗瓷涞拇嬖?,有些人在初次佩戴VR虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡時,會感到輕微的不適。
“我們認(rèn)為,大腦在處理圖像信息時,需要不停地在匯聚和發(fā)散間做調(diào)整。這樣的過程會給人們帶來輕微的不適感,”Banks教授繼續(xù)解釋道。“這會讓一些人的眼睛產(chǎn)生疲勞。嚴(yán)重的話,還會讓人產(chǎn)生嘔吐感,有甚者會感到頭痛。”
根據(jù)Banks教授的觀點(diǎn),目前我們還有很多有待解決的問題。在他看來,在使用者戴上VR虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡后,我們的眼睛會持續(xù)地調(diào)焦,不斷地改變自己。
“具備這種調(diào)焦功能的生理部位是具有可塑性的。你可以通過學(xué)習(xí)去適應(yīng)這些變化,這是你與生俱來的本領(lǐng)。如果你在佩戴VR設(shè)備時感到不適,我建議你可以試試先卸下設(shè)備,看看周圍的景色,讓你的眼睛休息一到兩分鐘。”
換句話說,你的大腦已經(jīng)為現(xiàn)實(shí)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(shí)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。
在本周洛杉磯舉行的國際圖形學(xué)年會上,Wetzstein和他的同事展示了一種新型頭戴顯示設(shè)備,實(shí)際上帶著會更舒服,因?yàn)槟愕难劬梢宰杂苫顒?。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(shí)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(shí)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)。“我們不同于其他設(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。
領(lǐng)先的VR廠商如Oculus和微軟都清楚他們的設(shè)備對解決視覺輻輳調(diào)節(jié)沖突問題無能為力,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,他們認(rèn)為光場技術(shù)或許可以改善目前普遍存在于虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的這個缺陷。Martin Banks說,“這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。”
總之,虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的前途無疑是光明的,因?yàn)楫?dāng)光場技術(shù)引入到拍攝設(shè)備和顯示設(shè)備后,虛擬現(xiàn)實(shí)影像將達(dá)到一個全新的高度,普及全球也不是不可能的。
最后,記得關(guān)注微信公眾號:鎂客網(wǎng)(im2maker),更多干貨在等你!
硬科技產(chǎn)業(yè)媒體
關(guān)注技術(shù)驅(qū)動創(chuàng)新
