有一個神經(jīng)科學(xué)問題，困擾著虛擬現(xiàn)實(shí)

盡管虛擬現(xiàn)實(shí)（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(shí)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?yàn)槿绻悴挥锰摂M現(xiàn)實(shí)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。“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。”加州大學(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(diǎn)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。”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。

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(shí)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(yàn)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(shí)。“實(shí)際上我們也覺得很費(fèi)勁，因?yàn)樾枰@知你眼睛的精確位置，所以過程中需要固定住你的頭。”Banks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(shí)際上帶著會更舒服，因?yàn)槟愕难劬梢宰杂苫顒印６也幌衿胀^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。

Wetzstein的團(tuán)隊(duì)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?yàn)槠湟曇皶簳r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(shí)感更強(qiáng)。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(tuán)隊(duì)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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