VR从业者：不同意美军专家所说的VR不能成功

VR资料图 来源网络

　　相信最近小伙伴儿们的朋友圈都曾被一篇《美军专家表示VR可能永远不会成功，这都怪你的穴居人大脑》的文章刷过屏。不可否认，这篇文章是解释VR眩晕的好文章，也向我们揭示了VR目前的一大难题——眩晕感，但Steve作为VR行业的资深从业者，直接判定VR死刑是非常不负责任的，其实问题远没有Steve说的那样悲观。这里，希望能通过我个人对该篇文章的解析，让读者对目前的VR行业有一个更贴切的了解。

　　首先，文章数据可靠吗？

　　正如大家所讨论的，作者Steve通篇都是以二十几年前的美国空军论文中的数据来证明自己的观点。回想起来还真是遥远，相信我们很多小伙伴还木有出生吧！这么长的时间，科技世界早已发生了翻天覆地的变化。

　　举个简单的例子：想想7年前，那时候用的是键盘手机。相信读者们一定记得彩信功能吧，为了能够实时了解对方所处的实际场景我们拍下照片发送给对方，然而这个过程真的是又贵又麻烦。那个时候如果有人以此写一篇论文的话，估计一定可以给出一个数据，就是很多人觉得用手机实时了解对方所处场景根本不现实，并且几张图片也根本无法描述清楚。然而七年后的今天，我们早已经用上了手机视频。因此我想说27年前的数据的说服力是非常有限的，那时候用的设备跟现在用的设备完全不一样，因此体验结果数据也无法用来说明现在的问题。美军专家Steve用那个时候的数据证明VR必死无疑，相信大家可以有一个自己的判定了。

　　此外，文章中也表明，只有10.7%的测试者感到恶心，只有1.2%的人认为影响到训练，如此低的比率完全无法作为证据来着证明VR设备的不可适应行，就算我们认为世界上10.7%的用户无法使用VR设备，那剩余的89.3%的用户呢？这个世界上大多数技术向来都不是为所有人准备的，都有一个试用范围。VR的眩晕与晕车、晕船、晕机带给人相似的感受，那因为世界上存在着很多晕交通工具的人，我们就能因此得出结论说交通工具是永远不会成功的？显然不行，因为交通工具的成功我们有目共睹。

晕车 图/来源网络

　　其次，眩晕是否真的不能解决?

　　其实这才是我要说的重点。

　　同样是上文晕交通工具的例子：交通工具在不断改进中，火车、飞机等越来越平稳，那些原本晕得不行的人也越来越多能够搭乘更平稳的交通工具出行，VR也是一样的。

　　VR行业虽然已经诞生了几十年，但是真正兴起还是最近这三两年的事情，我们可以看到就这三两年时间VR设备就取得了非常大的进步，而非像Steve说的那样“我们并没有做出太多技术上的创新，价格的下降大多是在性能上做出妥协的结果”。事实上，近几年，硬件性能不断提升，处理器比以前呈数量级式的提升，同样成本的情况下，性能获得了革命性提升。VR技术也在不断进步，无论是定位动捕，还是手势跟踪都取得了突破性进展。两相结合，眩晕问题已经得到了很大改善。所以说Steve得出“价格下降是性能妥协”这样的结论是错误的。

　　Steve还在文章中表示“目前大多数Demo都是宣传性质的，在其他的行业展会上通常都是只有几分钟长的VR内容。我不知道这些厂商是不是故意这样做的……这也解释了为什么这么多人认为他们喜欢VR”。实际上，目前并不是大多数Demo都是宣传性质的，而是已经开始走向大众的娱乐生活的，目前一些VR内容平台已经上线了产品级的内容应用，国内外也有很多VR游乐场正在筹备建设中，开发者们正憋足了劲制作产品级内容，这些产品级的内容可不是Steve所说的只有几分钟长。只要使用者有兴趣，已经有非常多的内容应用可以让小伙伴们尽情玩耍。

　　所以说在文章中，作者Steve的一些结论性的陈述是不成立的。不过他提出的动量和动态聚焦两点确实是眩晕感的部分成因，而实际上导致VR使用者眩晕的还有一些其他原因。

VR资料图

　　1、延迟

　　所谓的延迟是指用户产生输入动作到用户看到VR场景变化之间的时间差。

　　如果延迟较大，则用户眼中所见到的场景就与实际场景不匹配，产生眩晕感。我们以头部转动为例。人类对于头部转动和相对应的视野的变化是极度敏感的。如果用户的头转动了，而相对的，视野转动有延迟，只要很微小的延迟就会产生不适，有研究表明，整个系统的延迟控制在50ms就会感觉相对不错，但还是能感觉到。当延迟低于20ms，人就无法感知出来了，这可以说是VR最佳体验的标准。

　　现实世界中人眼和大脑的反应机制是“眼睛看到图像——大脑接收指令”，而之前的虚拟现实世界中整个流程是“头部转动——计算单元根据当前帧姿态、视角信息渲染——显示屏显示——眼睛看到图像——大脑接收指令”。这个过程非常复杂，不管是在哪个计算或者通信环节出现延迟，都会造成用户的动作与眼前的画面还有大脑接收到的信息不一致，即人耳朵里的前庭系统所感受到的运动状态和视觉系统不一致，两者在大脑中“打架”了——人就会觉得晕乎乎的，也就是晕眩感。总之，当身体的运动和视野中所观测到的运动不匹配或者头部运动和视觉观测到的头部运动的不匹配时，就会产生晕眩感。

　　延迟问题是目前行业内比较关注的，已经有了非常好的解决方案——异步时间扭曲（Asynchronous Timewarp，简称 ATW）。

　　目前虚拟现实世界中整个流程已经从“头部转动——计算单元处理处理跟踪——显示屏显示——眼睛看到图像——大脑接收指令”变成了“头部转动——显示屏显示——眼睛看到图像——大脑接收指令”，我们可以通过下图来说明：

ATM处理过程

　　如图，上面的过程是原处理过程，下面的则是应用ATW技术后的处理过程。

　　原处理过程中，添加了当前帧姿态、视角之后，利用当前帧的这些信息渲染，渲染后再传入显示器，显示器画出当前帧后我们可以在虚拟现实头显中看到。

　　而应用了ATW技术后，整个过程就不是这样了。计算单元在尚未获取姿态及视角信息的时候就已经开始了渲染，使用的信息是上一帧的信息。渲染完成后，姿态信息和视角信息进来，显示器直接将渲染得到的帧按照进来的姿态和视角信息进行矩阵转换得到当前帧并显示出来。也就是相当于原处理过程，计算单元是提前渲染的，这样从获得姿态、视角信息到显示器显示出来这一过程，就节省了渲染所需的时间，大大缩短了从“头部转动”到“眼睛看到”之间的延迟。

　　ATW技术是目前缩短延迟非常好的解决方案。相信随着VR的不断发展，我们还可以找到更多更好的解决方案解决延迟问题。

　　2、深度感知问题

　　正如Steve在文章中所说的，深度感知问题也是导致眩晕的一大原因。

　　正常人眼在观看事物时是有焦距的，不同焦距对应不同的视角，在视角内的图像，会很清晰，视角外的则比较模糊。一般来说，VR设备会利用双目视差、动态视差、双目遮挡、视觉辐辏来获取深度信息实现立体感的。

　　然而，即使如上述这样欺骗过大脑创造出了有深度信息的图像，大脑依旧会发现不对劲的地方：焦点调节。大多数VR头显并没有将焦点调节考虑到其中，导致全部的图像一直处于某一个聚焦的状态，但是你的晶状体却会随着立体影像不断聚散。这种冲突将会在一定时间后出现晕眩不适感。实际上这个问题是可以通过光场技术得到缓解的！光场技术可以有效缓解“视觉辐辏调节冲突”和“晕动症”等等这些问题。

光场技术原理图

　　那么，什么是光场？

　　简单说，“光场”是我们用来描述所有光线在一个空间区域内传播的词汇。任何一个物体，不论其是自行发光，还是漫射周边其他光源照在该物体上的光，都会在该物体周围形成自己独特的光强分布，也就是所谓的光场。

　　光场既包括强度信息，也包括方向信息。而传统的二维图像中的每个像素其实就是到达该点的所有光线的能量积分（或光子数），但是并没有区分开这些光线的方向，因此它仅仅是一个三维场景的一个投影，丢失了场景当中的许多信息。因为用户对图像的解读并非单纯依靠双眼立体图像（即每只眼睛在单独的平面上看到图像），而且眼睛会更加自然地做出反应并停在中心上。因此，光场显示技术更自然地模仿了我们在现实生活中认知世界的方式，从而降低了疲劳感，反映在VR行业即是降低了眩晕感。

　　光场两个主要应用方向是「光场拍摄」和「光场显示」，第一种需要记录下来整个空间的所有信息，第二个则是需要将这些信息完整地复现出来。通俗地说就是在空间内任意的角度、任意的位置都以获得整个空间环境的真实信息，用光场获得的图像信息更全面，品质更好。光场显示可以很好地解决VR头显缺乏深度信息的问题。

　　光场显示

　　光场显示器就是一个会根据你观看的方位不同，为你展示不同图像的显示器。光场显示可以展示有着不同焦点深度的图像。与距离观看者较近的对象相比，距离较远的同一对象可能会在显示器上产生一个显著不同的光场。这就需要眼球调整焦距把对象看清，消除焦点深度和立体深度之间混淆大脑的矛盾。

光场显示图

　　目前光场显示技术中比较好的方案是光场立体镜，即通过一种叠加显示来获得自然光场，从而降低 VR晕动症的影响。该方案利用立体视效技术的深度优势，把多个显示器面板中间用细微的间隙分成多层。通过多层显示器来呈现原光场中的光线，还原原来的光场，从而使得眼睛可以自然地聚焦。

　　目前，由于光场技术的硬件复杂，计算量十分庞大，如果想要达到VR中实时渲染的要求其计算量将远远超过现有的计算能力，因此光场技术尚未普及，处于研究状态。但我相信不久的将来，随着硬件的不断进步以及技术的不断发展，光场技术有一天一定可以成为主流技术，为我们带来更加震撼的虚拟现实体验。

　　3.“错觉”

　　“错觉”问题是指VR场景中显示的运动与使用者实际的运动冲突的问题，其实也就是Steve所说的动量问题。这也是非常容易引起眩晕的一大问题，原因与延迟类似，也是由于前庭系统以及身体的其他器官的感知造成的。在VR场景中，我们的大脑将虚拟的场景当成真正的场景，也就是我们观看到的虚拟现实内容就被大脑认为是当前的场景，然而我们的身体运动却是不一致的，前庭系统感知的与眼睛看见的冲突，这种冲突会导致迷失方向感和恶心感。例如我们在虚拟世界中坐着飞机畅游天空，眼前的景物变化让这种感觉非常真实，但是前庭系统、平衡器官等感知到我们实际上是没有动的，此时大脑会试图进行一些调节，这样的调节会造成眩晕和呕吐。

　　对这个问题的灵敏度，个体差异是最大的。有些人忍受力很强，而另一些人非常敏感。这与我们每个人对于坐车的忍受力不一样是同样的道理。有些人坐任何车都没有感觉，有些人坐平稳的火车都晕的不行。

　　这一问题可以通过内容与设备的配合得到解决，开发者可以根据不同VR设备的特点，开发不同的内容，尽量减少“错觉”的产生。该种方法在某种程度上说是在规避这一缺陷，而不是解决，真正解决这一缺陷的方案是体感设备。所谓体感设备，即是可以让VR使用者感受到虚拟现实力反馈的设备。可以说一套完美的VR设备应该包含输入和输出两大模块，玩家既可以通过自己的动作指挥虚拟世界的化身，也能够感受到来自虚拟世界的回馈。比如用赛车游戏模拟设备玩VR赛车游戏，玩家通过转动方向盘手柄驾驶游戏中的车辆，这个时候如果能使玩家的座椅能够给予玩家在虚拟世界赛车座椅上的体感，那就可以大大增进沉浸感，解决“错觉”问题。除了力反馈，还可以通过控制温度、风、水等用一些设备模拟虚拟现实场景中的变化，让身体有体感。

　　当然除了以上造成眩晕的主要原因外，还有图形畸变、余晖、刷新率等原因，图像畸变可以使用非球面镜片来缓解或者采用反畸变算法抵消畸变，而VR设备的余晖也因为OLED的出现得到解决，且目前OLED刷新率可以做到特别高。可见，我们VR行业人正带着饱满的热情努力的解决存在的问题，有希望就有未来。

　　Steve的文章确实有一定合理的成分，对于VR我们不能盲目乐观，需要认识到VR存在的问题，并通过不断地研究解决这些问题。但是我们更不能像Steve那样盲目的悲观。目前VR设备确实还不够完美，还有非常多的问题需要我们去研究解决，但是科技史上哪一款电子产品能在一开始就能得到所有人认可呢？我想，VR行业人的目标不是非要满足所有人的需求，而是通过不断的改进和创新让VR设备可以像交通工具那样满足越来越多用户的生理需求，让越来越多的用户体验到VR的魅力。