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为什么你会感到恶心?VR晕动症全方位解析

文章来源:粹客网 作者: 发布时间:2016年04月27日 点击数: 字号:

很久以来,虚拟现实只出现在科幻电影或者低性价比的游戏,不过从Oculus Rift头显开始,这项技术正在突破重围并即将变成每个人都能使用的“现实”。然而,无论虚拟现实能给人带来多么惊艳的体验,大部分的人却不能长时间地沉浸在虚拟世界当中,因为“晕动症”的存在。

VR技术的推广使用面临着一大难题——虚拟现实晕动症

晕动症并不是最近才出现的病。早在驾驶员和宇航员运用模拟器练习时就出现了,只不过当时叫模拟器综合症。罗格斯新泽西大学医学院的药理、生理和神经学教授Jorge Serrador认为 VR晕动症类似于模拟器综合症和晕船,都是由于视觉系统和前庭系统不协调引起的。

VR晕眩的原因

想象一下,外面的大海波涛汹涌,而你站在船甲板下,因此你的眼睛告诉你,你是一动不动的站着的。但你却感觉到了移动——一上一下,左右摇晃。你开始感觉不舒服,头痛,脸色苍白,赶紧冲到垃圾桶呕吐不已。

其实问题就出在了前庭系统,该系统位于内耳,由许多充满着内淋巴液的迷路和腔室组成。前庭系统包括了三个布满毛细胞的半规管(毛细胞得名于它们像毛发)。头部的移动会造成内淋巴液的移动,进而刺激内耳毛细胞。由于内耳迷路的位置各不同,它们传递到大脑的动作信息也不同:升降感,摆动感及倾斜感。

与半规管相通的是椭圆囊,含有碳酸钙和蛋白质组成的结晶体,称为耳石(otolith)。头部的移动也会造成耳石的移动,向大脑传递水平运动的信号。而它旁边的球囊也利用相同的原理传递垂直运动的信号。

前庭系统通常和视觉系统、身体感觉系统协同作用,通过视觉、肌肉和关节中受体的感觉告诉大脑身体在何处。而虚拟现实的环境打破了这三个系统之间的平衡。

模拟器综合症

和晕车或晕船都不同的一点是,虚拟现实晕动症的患者并没有移动。据一份美国陆军研究所1995年的报告,病症最早出现在1957年飞行员直升机模拟器飞行训练中。一份1989年的研究发现,约40%的军事飞行员在模拟器虚拟飞行时感觉到晕眩——比率高得令人担忧,因为军事飞行员患晕动症的可能性低于普通人。

Serrador教授说:“基于模拟器综合症,早期的模拟器开发人员在模拟模式中增加运动,飞行模拟器能真实地猛降,翻滚,上下移动。但根据陆军报告,晕眩并没有消失,因为电脑的可视化效果和模拟器的运动不能完全同步。直到如今,模拟器的可视化效果与实际运动还存在些微的时间差。”

他还补充道:“当模拟器的可视化与实际运动匹配不是严丝合缝时,你马上会感觉到不舒服。”

通常情况下,差距越大,晕眩越严重。一份刊登在《神经系统科学期刊》的研究提到,日本研究院让人们在使用虚拟现实模拟器的同时,加上摇头摆头。在某些情况下,VR图像比研究对象真实的头部运动快两倍。不出所料,这些研究对象感觉非常头晕,而其他屏幕图像与真实运动同步的研究对象感受的晕眩程度则低很多。

消除VR晕动症

没人知道为什么前庭系统与视觉系统的失配会引起晕眩。在1977年有一个理论认为,身体把接收到的信号混乱误解为食物中毒了(毒物会带来神经系统混乱)。为了安全起见,身体选择了呕吐反应。不过,这个理论并没有直接证据。

虚拟现实晕眩症的敏感性因人而异,而一开始令人晕眩的情况以后也能适应。例如,海军使用回旋椅训练领航员,降低晕眩的敏感性。过了一段时间,大脑就能分辨哪些信号应该警惕,哪些信号应该忽略。直到某一刻,即使戴上VR头显这个动作也能直接刺激大脑进入近似虚拟现实的模式。

VR开发者们正在研究如何为产品减少晕眩感。例如,Oculus Rift 提高了刷新率,有效防止操控过程中的视觉延缓。普渡大学的研究者们发明了一个非常简单的“补丁”:他们在VR游戏的虚拟视野中加了个卡通鼻子的图像(他们称为nasum virtualis)。他们于2015年三月在三藩市举行的游戏开发者大会上展示了成果,展示了这一发明能有效地帮助人们克服虚拟现实晕眩症。据普渡大学的计算机图形技术助理教授DAVID Whittinghill分析,在一个探索托斯卡纳别墅的慢速游戏中,虚拟鼻子让用户平均增加了94.2秒的无晕眩时间。而在一个“翻天覆地”的过山车游戏中,人们的无晕眩时间也增加了2秒。他还在一份声明中表示:“我们推测,可能因为鼻子是人们身体熟悉的一部分,尽管常常被忽略,但你的感官系统知道它还在那。”

来源:粹客网

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