虛擬現實爆發的絆腳石:‘VR 暈眩’的來龍去脈
發布時間:2016-04-11 責任編輯:susan
【導讀】隨著 Oculus、VIVE 等虛擬現實產品相繼麵世,VR 產業正逐漸進入人們的視線。然而,即使是最尖端的 VR 產品,目前仍然無法解決暈眩問題 ,成為阻礙虛擬現實產業爆發的最後幾塊絆腳石中最嚴重的一塊。
VR 暈眩四大原因:
1、VR 暈眩原理其實非常簡單,因為眼睛看到的(VR)畫麵與從耳朵內的前庭係統所感受到的(真實位置)信息不匹配,兩種信息在腦袋裏麵打架,從而產生暈眩感。
比如說你在坐“VR 過山車”時,視覺上你正處於畫麵中的狀態,在做劇烈的高速運動,但是前庭係統卻表示你並沒有在運動,這時就會導致頭暈。
2、另一個原因,則是因為在 VR 眼鏡中觀察到的運動存在著遲延滯後現象:你擺動腦袋,而虛擬世界需要花零點幾秒才能撲捉到你的動作。
在 VR 這樣全視角的屏幕中,這樣的延遲是造成暈眩的最大問題。
3、另外,由於每個人的瞳距不一,對某些人來說,人眼瞳孔中心、透鏡中心、畫麵中心三點並非一線,從而出現重影現象,看久了人也會非常容易頭暈。
4、最(zui)後(hou),景(jing)深(shen)不(bu)同(tong)步(bu),也(ye)是(shi)眩(xuan)暈(yun)的(de)原(yuan)因(yin)之(zhi)一(yi)。比(bi)如(ru)說(shuo),在(zai)你(ni)的(de)麵(mian)前(qian),有(you)一(yi)張(zhang)桌(zhuo)子(zi),在(zai)桌(zhuo)子(zi)上(shang),近(jin)處(chu)放(fang)了(le)一(yi)個(ge)杯(bei)子(zi),遠(yuan)處(chu)放(fang)了(le)一(yi)個(ge)玩(wan)偶(ou)。你(ni)看(kan)著(zhe)近(jin)處(chu)的(de)杯(bei)子(zi),按(an)理(li)來(lai)說(shuo)遠(yuan)處(chu)的(de)玩(wan)偶(ou)應(ying)該(gai)模(mo)糊(hu)不(bu)清(qing),但(dan)是(shi)現(xian)在(zai),遠(yuan)處(chu)的(de)玩(wan)偶(ou)也(ye)看(kan)的(de)非(fei)常(chang)清(qing)晰(xi)。
總的來說,VR 設備對現實的模擬不夠真實,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。
眩暈問題的解決之道:
1、電前庭刺激
針對第一個暈眩因素,目前國外正有一家名叫 vMocion 的公司,打算利用梅奧醫學中心的航空航天醫學和前庭研究實驗室花費 10 多年研究的技術去解決這個問題。這項技術名為電前庭刺激 (GVS),將電極放在策略性位置(每隻耳朵後要放置兩個電極,一個在前部,一個在頸背),追蹤用戶內耳的感知運動,並將視野範圍的運動觸發成 GVS 同(tong)步(bu)指(zhi)令(ling),刺(ci)激(ji)產(chan)生(sheng)三(san)維(wei)運(yun)動(dong)。如(ru)果(guo)行(xing)得(de)通(tong)的(de)話(hua),它(ta)可(ke)以(yi)讓(rang)用(yong)戶(hu)完(wan)全(quan)沉(chen)浸(jin)在(zai)當(dang)前(qian)的(de)環(huan)境(jing)中(zhong),真(zhen)正(zheng)感(gan)覺(jiao)在(zai)自(zi)己(ji)駕(jia)駛(shi)的(de)宇(yu)宙(zhou)飛(fei)船(chuan)在(zai)俯(fu)衝(chong)或(huo)轉(zhuan)彎(wan)。
2、降低延遲
選(xuan)購(gou)虛(xu)擬(ni)現(xian)實(shi)設(she)備(bei),很(hen)重(zhong)要(yao)的(de)一(yi)個(ge)指(zhi)標(biao)是(shi)從(cong)轉(zhuan)動(dong)頭(tou)部(bu)到(dao)轉(zhuan)動(dong)畫(hua)麵(mian)的(de)延(yan)遲(chi)。這(zhe)是(shi)目(mu)前(qian)在(zai)技(ji)術(shu)上(shang)能(neng)夠(gou)減(jian)輕(qing)暈(yun)眩(xuan)感(gan)最(zui)熱(re)門(men)的(de)部(bu)分(fen)。研(yan)究(jiu)表(biao)明(ming),頭(tou)動(dong)和(he)視(shi)野(ye)的(de)延(yan)遲(chi)不(bu)能(neng)超(chao)過(guo) 20ms,不然就會出現眩暈。
20ms 的延遲時間對於 VR 頭顯而言是一個非常大的挑戰。首先設備需要足夠精確的辦法來測定頭部轉動的速度、角度和距離,這可以使用慣性陀螺儀(反應靈敏但是精度差)或者光學方法來實現。然後計算機需要及時渲染出畫麵,顯示器也需要及時地顯示出畫麵,這一切都需要在 20ms 以內完成。相應的,如果每一幀顯示的時間距離上一幀超過 20ms,那麼人眼同樣也會感到延遲。所以,VR 頭顯的畫麵刷新率應該超過 50FPS,目前來說 60FPS 是一個基準。但是要想做到更好的效果,這個刷新率還應該接著往上提,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。
另外一個辦法,就是降低餘暉,低餘暉顯示對 VR 頭(tou)顯(xian)的(de)意(yi)義(yi)在(zai)於(yu),頭(tou)動(dong)時(shi)物(wu)體(ti)的(de)軌(gui)跡(ji)更(geng)加(jia)接(jie)近(jin)於(yu)物(wu)理(li)世(shi)界(jie)的(de)真(zhen)實(shi)軌(gui)跡(ji),在(zai)一(yi)定(ding)刷(shua)新(xin)率(lv)下(xia)不(bu)會(hui)產(chan)生(sheng)讓(rang)人(ren)能(neng)夠(gou)覺(jiao)察(cha)到(dao)的(de)拖(tuo)影(ying)。要(yao)達(da)到(dao)這(zhe)個(ge)目(mu)的(de),目(mu)前(qian)的(de) LCD 顯示器是有心無力的,隻能使用 OLED 等新型顯示器,由於其每個像素都是主動發光的,所以 OLED 屏幕可以做到低餘暉。實際上,Oculus 和 Valve 都使用了 AMOLED 的低餘暉顯示屏,Sony 則使用了自家的 OLED 顯示屏。
3、調節鏡片之間的距離

在最原始的“手機盒子”中大家其實並沒有考慮到這一點,大家考慮更多的隻是怎樣適配不同近視的用戶(有些盒子連這都沒考慮),jideyinggaishisanxingshouxianliyonglehualuntiaojiejingpianzhijianjulidesheji,keyiziyoutiaojielianggejingpianzhijiandejuli。lingwai,yeyoufanganxianshikeyitongguolanyakongzhiqidengtiaojiehuamiandezhongxindian。congerbaozhenghuamianzhongxin、鏡片中心、人眼中心三點一線。避免重影,避免暈眩。
4、光場攝影

一個光場快照可以在圖片獲取後給照片進行聚焦、曝光、甚至調整景深。 它不僅僅記錄落在每個感光單元所有光線的總和, 光場相機還旨在測定每個進入的光線強度和方向。有了這些信息, 您就可以生成不隻是一個, ershimeiyigezainayikejinruxiangjishiyedekenengdetuxiang。liru,sheyingshichangchanghuitiaozhengxiangjidejingtou,yibianduimianbujinxingjujiao,keyimohubeijing。yeyourenxiangyaodedaomohudemianbu,beijingyaoshifenqingxi。youleguangchangsheying,tongyizhangzhaopian,nikeyihuoderenhexiaoguo。
目前在這方麵做得最好的 Magic Leap。Magic Leap 做zuo的de不bu是shi在zai顯xian示shi屏ping上shang顯xian示shi畫hua麵mian,而er是shi直zhi接jie把ba整zheng個ge數shu字zi光guang場chang投tou射she到dao使shi用yong者zhe的de視shi網wang膜mo上shang,從cong而er可ke以yi讓rang使shi用yong者zhe可ke以yi根gen據ju人ren眼yan的de聚ju焦jiao習xi慣guan自zi由you地di選xuan擇ze聚ju焦jiao的de位wei置zhi,以yi準zhun確que的de虛xu實shi結jie合he模mo擬ni人ren眼yan的de視shi覺jiao效xiao果guo。根gen本ben不bu用yong提ti及ji刷shua新xin率lv和he分fen辨bian率lv等deng問wen題ti,Magic Leap 從另一個方向,用另一種方法一下解決了所有問題。
5、添加虛擬參考物

普杜大學計算機圖形技術學院的研究人員去年就發現,隻要在 VR 場景中加一個虛擬的鼻子,就能解決頭暈等問題。研究人員在各種虛擬場景中對 41 名參與者進行了測試,一部分人會有虛擬鼻子,一部分沒有。結果發現,有鼻子的人都能保持更長時間的清醒。
研究人員稱,之所以能產生治暈的效果,可能是因為人需要一個固定的視覺參照物,所以就算在 VR 中加入一個汽車儀表盤,也能產生相同的效果。
暈yun眩xuan問wen題ti是shi阻zu礙ai虛xu擬ni現xian實shi爆bao發fa的de最zui重zhong要yao原yuan因yin,相xiang信xin時shi間jian將jiang是shi解jie決jue一yi切qie問wen題ti的de萬wan能neng鑰yao匙chi,期qi待dai在zai不bu遠yuan的de將jiang來lai,我wo們men能neng夠gou體ti驗yan到dao不bu暈yun的de虛xu擬ni現xian實shi。上shang天tian、入地、下海,躺在家裏,真實經曆一切的美好,真好。
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