虚拟现实爆发的绊脚石：VR晕眩的来龙去脉

　　随着 Oculus、VIVE 等虚拟现实产品相继面世，VR 产业正逐渐进入人们的视线。然而，即使是最尖端的 VR 产品，目前仍然无法解决晕眩问题 ，成为阻碍虚拟现实产业爆发的最后几块绊脚石中最严重的一块。

　　1、VR 晕眩原理其实非常简单，因为眼睛看到的（VR）画面与从耳朵内的前庭系统所感受到的（真实位置）信息不匹配，两种信息在脑袋里面打架，从而产生晕眩感。

　　比如说你在坐“VR 过山车”时，视觉上你正处于画面中的状态，在做剧烈的高速运动，但是前庭系统却表示你并没有在运动，这时就会导致头晕。

　　2、另一个原因，则是因为在 VR 眼镜中观察到的运动存在着迟延滞后现象：你摆动脑袋，而虚拟世界需要花零点几秒才能扑捉到你的动作。

　　在 VR 这样全视角的屏幕中，这样的延迟是造成晕眩的最大问题。

　　3、另外，由于每个人的瞳距不一，对某些人来说，人眼瞳孔中心、透镜中心、画面中心三点并非一线，从而出现重影现象，看久了人也会非常容易头晕。

　　4、最后，景深不同步，也是眩晕的原因之一。比如说，在你的面前，有一张桌子，在桌子上，近处放了一个杯子，远处放了一个玩偶。你看着近处的杯子，按理来说远处的玩偶应该模糊不清，但是现在，远处的玩偶也看的非常清晰。

　　总的来说，VR 设备对现实的模拟不够真实，还无法真正地欺骗到大脑，受到困扰的大脑不堪重负，才会造成眩晕的问题。

　　1、电前庭刺激

　　针对第一个晕眩因素，目前国外正有一家名叫 vMocion 的公司，打算利用梅奥医学中心的航空航天医学和前庭研究实验室花费 10 多年研究的技术去解决这个问题。这项技术名为电前庭刺激 （GVS），将电极放在策略性位置（每只耳朵后要放置两个电极，一个在前部，一个在颈背），追踪用户内耳的感知运动，并将视野范围的运动触发成 GVS 同步指令，刺激产生三维运动。如果行得通的话，它可以让用户完全沉浸在当前的环境中，真正感觉在自己驾驶的宇宙飞船在俯冲或转弯。

　　2、降低延迟

　　选购虚拟现实设备，很重要的一个指标是从转动头部到转动画面的延迟。这是目前在技术上能够减轻晕眩感最热门的部分。研究表明，头动和视野的延迟不能超过 20ms，不然就会出现眩晕。

　　20ms 的延迟时间对于 VR 头显而言是一个非常大的挑战。首先设备需要足够精确的办法来测定头部转动的速度、角度和距离，这可以使用惯性陀螺仪（反应灵敏但是精度差）或者光学方法来实现。然后计算机需要及时渲染出画面，显示器也需要及时地显示出画面，这一切都需要在 20ms 以内完成。相应的，如果每一帧显示的时间距离上一帧超过 20ms，那么人眼同样也会感到延迟。所以，VR 头显的画面刷新率应该超过 50FPS，目前来说 60FPS 是一个基准。但是要想做到更好的效果，这个刷新率还应该接着往上提，比如目前 Oculus Rift CV1 和 HTC Vive 采用了 90hz 刷新率，而 Sony Project Morpheus 采用的是 120hz 刷新率。

　　另外一个办法，就是降低余晖，低余晖显示对 VR 头显的意义在于，头动时物体的轨迹更加接近于物理世界的真实轨迹，在一定刷新率下不会产生让人能够觉察到的拖影。要达到这个目的，目前的 LCD 显示器是有心无力的，只能使用 OLED 等新型显示器，由于其每个像素都是主动发光的，所以 OLED 屏幕可以做到低余晖。实际上，Oculus 和 Valve 都使用了 AMOLED 的低余晖显示屏，Sony 则使用了自家的 OLED 显示屏。

　　3、调节镜片之间的距离

　　在最原始的“手机盒子”中大家其实并没有考虑到这一点，大家考虑更多的只是怎样适配不同近视的用户（有些盒子连这都没考虑），记得应该是三星首先利用了滑轮调节镜片之间距离的设计，可以自由调节两个镜片之间的距离。另外，也有方案显示可以通过蓝牙控制器等调节画面的中心点。从而保证画面中心、镜片中心、人眼中心三点一线。避免重影，避免晕眩。

　　4、光场摄影

　　一个光场快照可以在图片获取后给照片进行聚焦、曝光、甚至调整景深。 它不仅仅记录落在每个感光单元所有光线的总和， 光场相机还旨在测定每个进入的光线强度和方向。有了这些信息， 您就可以生成不只是一个， 而是每一个在那一刻进入相机视野的可能的图象。例如，摄影师常常会调整相机的镜头，以便对面部进行聚焦，刻意模糊背景。也有人想要得到模糊的面部，背景要十分清晰。有了光场摄影，同一张照片，你可以获得任何效果。

　　目前在这方面做得最好的 Magic Leap。Magic Leap 做的不是在显示屏上显示画面，而是直接把整个数字光场投射到使用者的视网膜上，从而可以让使用者可以根据人眼的聚焦习惯自由地选择聚焦的位置，以准确的虚实结合模拟人眼的视觉效果。根本不用提及刷新率和分辨率等问题，Magic Leap 从另一个方向，用另一种方法一下解决了所有问题。

　　5、添加虚拟参考物

　　普杜大学计算机图形技术学院的研究人员去年就发现，只要在 VR 场景中加一个虚拟的鼻子，就能解决头晕等问题。研究人员在各种虚拟场景中对 41 名参与者进行了测试，一部分人会有虚拟鼻子，一部分没有。结果发现，有鼻子的人都能保持更长时间的清醒。

　　研究人员称，之所以能产生治晕的效果，可能是因为人需要一个固定的视觉参照物，所以就算在 VR 中加入一个汽车仪表盘，也能产生相同的效果。

　　晕眩问题是阻碍虚拟现实爆发的最重要原因，相信时间将是解决一切问题的万能钥匙，期待在不远的将来，我们能够体验到不晕的虚拟现实。上天、入地、下海，躺在家里，真实经历一切的美好，真好。