看著很美卻有‘致命傷’:隻能淺嚐即止的VR如何擊破眩暈的弱點
發布時間:2016-01-27 責任編輯:susan
【導讀】許多體驗過VR的人都知道,雖然好玩,但同時也一定會感覺到頭暈。所以,即使VR看上去很美,但因為眩暈這一“致命傷”,目前也隻能是淺嚐即止的階段。從某種意義上講,VR的使命是製造一個與現實世界一樣逼真的虛擬世界,這其實本身就是一種挑戰。而眩暈問題,是這一挑戰中最難以解決的問題。

在目前看來,市麵上所有的VR產品幾乎都無法避免眩暈這一問題,就算業界最頂尖的Oculus Rift都無法從根本上解決這一難題。總的來說,造成眩暈的因素有以下3點:
1.受製於硬件設備的處理能力

為了說清楚這一問題,我們還是拿Oculus Rift這一目前最先進的VR設備舉例。簡單來說,如果想要保證不暈,那麼VR設備輸出的畫麵就必須要有足夠高的刷新率(120Hz及以上)以及足夠高的分辨率(4K及以上),但是,這一數據在現在看來,幾乎是奢望。Oculus Rift的刷新率僅為75Hz,而分辨率,也隻有可憐的1080P。這幾乎已經是目前VR設備的極限,同時也是PC處理能力的極限。你不要看不起Oculus Rift這些可憐的數據,要知道,以目前的技術來說,能達到這一數據已經非常難得了。

就拿其中的75Hz來說,想要達到75Hz的刷新率,就意味著要把設備的延遲做到19.3ms以內(1s除以75次約等於13.3ms/次,在加上數據傳輸的時間,大約為19.3ms)。即便如此,19.3ms的延遲差距對於長時間佩戴VR設備來說,也是災難性的!

除了刷新率,還有分辨率的問題。我們知道,分辨率低,在近距離觀看VR設備的屏幕的時候,會有明顯的顆粒感。你所處的環境是一個VR為你創造的虛擬世界,你的大腦以為這是一個真實的世界,但這個”真實的世界“卻是由一個一個的晶格所組成的,你能不暈嗎?那麼,隻要把分辨率提高到4K,甚至是8K,這個問題就能解決嗎?從一定意義上來講,是的!但是,你要知道,渲染一個全畫幅的8K場景,無論你的電腦有多變態,目前也很難辦到,就算是渲染一個4K的虛擬世界,對PC硬件的處理能力也有著極為苛刻的要求。所謂理想很美好,現實很殘酷,這也許就是一個最真實的寫照。
但是,聰明的Oculusjiuxiangchuleyigebanfalaijiejuefenbianlvdewenti,tadejiejuefanganjiushizhushidianxuanranjishu。jiandanlaishuo,jiushizhezhongxuanranrenyanjujiaodedifangyijizhouweidetuxiang,zhebufentuxiangcaiyongquanhuafuxuanran,erqitadebufenjiujinxingputongfenbianlvdexuanran。zhexiangjishudetichu,keyicongyidingchengdushangjiejuePC處理能力不足的窘境,但是,能否應用注視點渲染技術又牽扯到其他行業的相關技術,也就是下一點我們要說的。
2.相關技術發展緩慢
七鑫易維是國內一家致力於眼球追蹤技術的公司,為了解決上述注視點渲染的技術,Oculus此前就曾找到過他們。應用眼球追蹤技術,VR設備才可以知道使用者的注視點在哪裏,並進行相對應的注視點渲染。同時,這也符合人在看東西時候的習慣:焦點清楚,背景虛化。
此外,作為VR領域不可或缺的技術之一,眼球追蹤技術還可以解決VRtuxingjibiandewenti。tuxingjibian,tongyangyeshizaochengshiyongzhexuanyundeyinsuzhiyi。tongguoshangtu,womenkeyikandao,zuobianjiushiputongdeyouxihuamian,eryoubian,jiushiVR設備裏所呈現的畫麵。由於圖像畸變的原因,VR設備所呈現的畫麵中,圖像的邊緣已經發生了明顯的畸變。即使Oculus曾在此問題上投入了大量的研發成本並應用反畸變算法優化了VR設備的成像,離開了眼球追蹤技術,圖像邊緣的畸變依然無法完美地解決。

至於如何才能在VR設備上應用此項技術,七鑫易維的副總裁彭凡曾在采訪中稱:“2020年,此項技術才有可能成為VR設備的標配,Oculus的下一代產品或將首先采用這一技術。”
當然,相關的技術不隻有文中舉例的眼球追蹤技術。反過來說,PC行業的硬件處理能力已經成為了VR行業發展的阻礙,更不用說更加可憐的智能手機行業了。
3.VR設備本身的局限性

這個因素顯而易見,VR設備在誕生之時就有很多局限性。首當其衝,就是因為VRshebeidaduodoushiyuwaijiewanquangelide。yonghuzaiyigeyuwaijiewanquangelidehuanjingzhongnengganshenme?chulelaolaoshishidizuozhezhiwai,nandaonihaizhunbeiliangyanyimoheidizaixianshishijiezhongyegenzhexunishijiezhongdeniyiqibenpaoma?zhexianranshibukenengde。suoyi,xunishijieyuxianshishijiebutongbudewentiyejiulaile!你可以想象,你在虛擬世界中奔跑,但是在現實世界中,你卻在沙發上安安穩穩地坐著……ruguozhegelizihaibugoushenkedehua,nihaikeyixiangxiangyixianizaixunishijiezhongzuoguoshanche,nisuizheguoshanchedehuangdong,shentideganguanyerenweizaihuangdong,danzaixianshizhong,niquerengranshizaianwendizuozhe……隻有你的大腦知道你在晃動,但身體卻沒有,大腦默默承受了很多負擔,最後暈了也就很容易理解了。同樣的現象,也適用於現實中的3D遊戲眩暈症和暈車、暈船等。說完了這些,你就應該明白為什麼HTC非要在Vive的前麵安裝攝像頭了吧?
除了運動中的加速度感知,人的感知係統其實還有很多,比如說還有景深、重力感等等。很顯然,VR設備在這些感知係統中,能提供給使用者的感知也就隻有視覺和聽覺,未來還有可能解決景深的問題(下文會有詳細介紹),但是加速度和重力,卻是頭戴式VR設備永遠都無法做到的……

說了這麼多,最後讓我們用3個輕鬆的實例來解釋一下人為什麼會暈:
1.視覺不同步
在虛擬世界中,你看到了一隻猴子。但是猴子身上的毛卻顯示得極為模糊,猴子的臉上,甚至還有馬賽克!當猴子從你的視野中快速地、拖著殘影爬到身旁的一顆樹上時,你抬頭看向樹上的猴子,過了大概20ms,畫麵才跟著你的頭轉了過去……

2.聲音不同步
在你的麵前,一顆炸彈爆炸了,爆炸造成碎片朝你迎麵飛來,你在四處躲藏的同時,爆炸的聲音卻從你的身後傳了過來……
3.景深不同步
zainidemianqian,youyizhangzhuozi,zaizhuozishang,jinchufangleyigebeizi,yuanchufangleyigewanou。nikanzhejinchudebeizi,anlilaishuoyuanchudewanouyinggaimohubuqing,danshixianzai,yuanchudewanouyekandefeichangqingxi……
總的來說,其實就是因為目前的VR設備所創造出來的虛擬世界還不夠真實,還無法真正地欺騙到大腦,受到困擾的大腦不堪重負,才會造成眩暈的問題。

那麼,到底如何才能解決眩暈的問題呢?雖然目前還沒有人能夠成功地、徹底地解決VR設備的眩暈問題,但是想要盡可能地緩解眩暈問題,還是有幾個解決思路可供分享的:
1.通過算法優化降低延遲
以目前的最好成績19.3ms來看,通過軟件算法的優化進一步降低延遲,能從一定程度上解決眩暈的問題。當延遲小於10ms時,人類將基本無法察覺到畫麵的延遲。
2.提高刷新率
跟設備的延遲相關,想要達到低於10ms的延遲,就需要設備能以120Hz的刷新率進行畫麵的輸出。這對於目前硬件行業的處理能力和顯示技術來說都是一種挑戰。

3.提高分辨率
VR設備理想的分辨率至少應該是4K,否則,人眼在觀看VR設備的時候就很有可能產生紗窗效應從而導致眩暈。很可惜,即使是在有注視點渲染技術之後,提升分辨率也還是受製於PC硬件的處理能力。
4.提升景深的逼真程度
按理來說,想在一塊屏幕上提升景深的逼真程度是很難做到的。但是,來自Magic Leap的神秘技術卻給了我們很多啟發。這也是上文中沒有細講到的部分。
在Magic Leap的技術文檔中提到,Magic Leap所應用的主動選擇性聚焦可以徹底地解決眩暈的問題。是因為與其他廠商不同,Magic Leapzuodebushizaixianshipingshangxianshihuamian,ershizhijiebazhenggeshuziguangchangtoushedaoshiyongzhedeshiwangmoshang,congerkeyirangshiyongzhekeyigenjurenyandejujiaoxiguanziyoudixuanzejujiaodeweizhi,yizhunquedexushijiehemonirenyandeshijiaoxiaoguo。genbenbuyongtijishuaxinlvhefenbianlvdengwenti,Magic Leap從另一個方向,用另一種方法一下子解決了所有問題。
不幸的是,目前Magic Leap能拿的出手的隻有一堆代碼和一個演示視頻,成熟的技術解決辦法和產品依然遙遙無期。

5.提升聲場的逼真程度
這也許是目前最容易解決的問題。為此,Google之前收購的Thrive Audio就是一家致力於VR高保真環繞立體聲技術的提供商。在SONY的Playstation VR上,我們也同樣可以看到3D音效的身影,體驗過的人都聲稱效果極其震撼,值得期待。
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