虽然虚拟现实(VR)最近已经成为热门事物,但该技术显然还存在一些问题。
首先,你在玩耍时的行为在别人看来可能像一头驴。
其次,你看到的和你真正感受到的时间和空间的错位会让你头晕、想吐。
甚至有一个术语叫做“虚拟现实呕吐综合症”。
但还有一个问题,虽然看起来可能不太明显,但却会让你感觉相当奇怪,那就是一种被称为视觉辐辏调节冲突的眼睛聚焦问题(会导致视觉疲劳、头痛等)。
这个问题可能看起来不那么明显,因为如果你不使用虚拟现实设备,你基本上不会遇到它。
在本周于洛杉矶举行的国际图形年会上,斯坦福大学教授戈登·韦茨斯坦(Gordon Wetzstein)和他的同事向我们展示了一种新型头戴式显示设备,该设备声称可以最大限度地减少视觉聚散调节冲突。
这不仅仅是一个深奥的学术问题。
Oculus、微软等领先的VR厂商都知道他们的设备并不能解决这个问题,而佛罗里达州一家神秘的公司Magic Leap正在全力解决这个问题。
“这是一个非常有趣的研究领域,我认为这将成为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马丁·班克斯(Martin Banks)说。
好吧,那么这个所谓的视觉聚散调节冲突有什么大不了的呢?当你观察一个物体时,会发生两件事。
首先,调整你的眼球。
如果物体距离很近,你的眼睛就能自然地聚焦到那里;如果物体距离较远,焦点就会分离。
这会产生视觉融合。
如果您的眼睛调节不当,您可能会看到重影。
其次,你眼睛里的“晶状体”聚焦在物体上,这就是适应性调节。
通常视觉会聚和适应性调节成对发生。
“视觉系统进化出了一个回路,允许这两种反应相互沟通,”班克斯说。
“这在自然环境中很有意义。
它们都试图达到相同的效果,因此它们必然会相互交流。
”换句话说,你的大脑已经为现实世界建立了一条捷径。
但当你戴上 Oculus Rift 或 Samsung Gear VR 时,之前的所有和谐都被打破了。
这些耳机通过稍微偏移的图像来欺骗您的左眼和右眼,从而产生 3D 效果,偏移越大,物体看起来离您越近。
这意味着你的眼睛需要不断调整以适应你面前的屏幕,但它们实际上聚焦在更远的距离。
眼睛并不傻。
长期这样会造成视觉会聚和适应性调节障碍。
时间长了他们会感到不舒服,可能会抗议。
视觉聚散调节冲突 2016年,班克斯和他的同事在论文中提到,视觉聚散调节冲突会导致疲劳和不适,甚至加深虚拟现实呕吐的症状。
为了研究这一点,该团队构建了一种可以消除调节冲突的设备。
该设备是一个大盒子,就像您在验光师办公室看到的那样,有三到四个不同的平面来显示图像。
不同的部分。
然后,设备上的镜头可以聚焦在图像的不同部分,在清晰和模糊之间切换。
它的色彩和分辨率都是一流的,但进入寻常百姓家还不太现实。
“我们实际上发现这非常费力,因为我们需要知道你眼睛的精确位置,所以你必须在这个过程中保持头部稳定,”班克斯说。
韦茨斯坦和他的同事在国际图形会议上展示的头戴式显示器实际上佩戴起来更舒适,因为你的眼睛可以自由移动。
并且与普通头戴式设备显示的平面图片不同,它创建光场或三维照明图案来模拟现实世界中物体表面的反射。
该设备由两个堆叠的 LCD 组成。
专用算法将分离两个 LCD 的真实图像。
后部的液晶显示屏将提供远处物体的更多细节。
“我们与其他设备的区别在于我们的算法,”韦茨斯坦说。
该设备可以用现成的部件构建。
Wetzstein团队在国际图形年会上展示的头戴式显示设备的显示效果还需要泼冷水,现在在这款设备上玩游戏还为时过早。
由于其视场角暂时只能达到90度,分辨率无法达到Oculus级别。
更平坦的表面意味着更真实的图像。
但它至少表明耳机可以解决视觉聚散调节冲突的问题。
韦茨斯坦说,其他小组已经尝试使用微透镜来弯曲光线以创建光场,但提高分辨率一直很困难。
Magic Leap也在从事光场相关的研究,但没有人知道他们的具体方向。
目前备受瞩目的VR头显如Oculus Rift、Samsung Gear VR等主要依靠立体显示器,表现都不错,但在解决视觉聚散调节冲突问题时,它们确实无能为力。
要真正解决这个问题,业界或许还是要押宝光场技术。