人工智能學(xué)家

作者丨周思沖

“我和我最后的倔強元寶紙設(shè)備多少錢一套啊，握住頭像絕對不放”——清水健。

　　史蒂夫·巴克（Steve Baker）是VR領(lǐng)域的專家元寶紙設(shè)備多少錢一套啊，曾參與同美軍合作的頭戴顯示器研發(fā)項目。對火爆的VR領(lǐng)域，他有不同的看法：他認(rèn)為現(xiàn)有的VR設(shè)備都遠(yuǎn)未成熟。在他看來，因為一些無法突破的技術(shù)限制，也許VR永遠(yuǎn)都不會成功。本文是史蒂夫在Quora上對于問題“How big an issue is the nausea problem for Virtual Reality products?”（人們在使用虛擬現(xiàn)實設(shè)備時會感覺惡心的這個問題到底有多嚴(yán)重？）發(fā)表的回答，觸樂編譯。

　　丨介紹

　　我在軍方的模擬飛行頭盔項目上工作了數(shù)十年，可以說是VR方面的專家。

美軍的頭戴模擬飛行顯示器

　　恕我直言，現(xiàn)有的VR裝備都遠(yuǎn)未達(dá)到能夠正常使用的等級。它們可能會自然地被淘汰，或者轉(zhuǎn)向3D顯示器領(lǐng)域。這只是我的一家之言，我來解釋一下為什么會產(chǎn)生這樣的觀點。

　　每個人都覺得這些設(shè)備是嶄新且具有革命性的，但這不是真相。在這兩年發(fā)生的事情，僅僅是這些設(shè)備的價格從8萬美元跌到5百美元。我們并沒有做出太多技術(shù)上的創(chuàng)新，價格的下降大多是在性能上做出妥協(xié)的結(jié)果。

　　許多人聲稱，VR設(shè)備容易導(dǎo)致眩暈的問題已經(jīng)得到解決，或者馬上會被解決。他們認(rèn)為，能夠通過設(shè)備的設(shè)計來解決這個問題。

　　這樣想的人，都認(rèn)同一種理論。這種理論宣稱眩暈由系統(tǒng)的延遲/卡頓、低分辨率的顯示屏或是不準(zhǔn)確的頭部定位引起。因此，這些問題都會在VR系統(tǒng)逐步完善的過程中得到解決。遺憾的是，我們?yōu)槊儡娭谱鞯念^盔造價8萬美元，它具有更小的延遲，更高的解析度，和更準(zhǔn)確的頭部追蹤——在這些方面我們強于任何市售的VR產(chǎn)品，但這些頭盔依然讓人頭暈。所以這種理論可能是錯的。

　　問題在于，持這些理論的人忽略（或者幾乎忽略）了20年來用VR設(shè)備（我們稱它為“頭戴顯示器”，并將“虛擬現(xiàn)實”稱為“模擬”）進行試驗得出的事實。

　　更糟的是，有可靠的研究證實，VR設(shè)備造成的眩暈感可能在你停止使用設(shè)備8小時后依然存在。

　　丨深度知覺

　　我相信最大的問題在于深度知覺。

　　對于距離在幾米內(nèi)的物體，你需要調(diào)整睫狀肌帶動你眼中的透鏡（譯注：晶狀體）來對焦。這些肌肉會對晶狀體進行一定的壓迫，你因此可以對在近距離內(nèi)的物體進行準(zhǔn)確對焦。沒有顯示設(shè)備能夠重現(xiàn)來自不同距離的光線——就目前來看不存在這樣的技術(shù)。我們沒法愚弄大腦。

眼球的結(jié)構(gòu)丨圖片來自維基百科中文版

　　高級的VR設(shè)備能夠調(diào)動用戶的深度知覺，它們通過對圖片的“綜合”來使用戶立體感。具體來說，用戶兩只眼睛看到的圖片會有些細(xì)微的不同。當(dāng)我們控制雙眼聚焦到一點上，兩張圖片就會“混合”在一起。這是通過對跨眼肌肉群（暫譯，原文為INTER-OCULAR MUSCLE，未找到相關(guān)中文文獻(xiàn)）的控制來實現(xiàn)的。

　　我們始終在使用這兩套肌肉群測量物體的距離，一套用來聚焦，另一套用來綜合。當(dāng)大腦得到正確的信號時，就說明這兩個功能正在默契地互相配合。

　　然而，在VR設(shè)備之中，我們無法做到這一點。對焦系統(tǒng)認(rèn)為：“這兩幅圖片在同一個位置”，綜合系統(tǒng)認(rèn)為“這兩幅圖片的位置不同”。如果目標(biāo)物體位于幾米外，就不會有大問題，因為對焦系統(tǒng)只有在很近的距離內(nèi)才能實現(xiàn)精確對焦。但是大腦會感覺到差異。

　　那么，假如綜合系統(tǒng)告訴我們“那個東西離我們2米遠(yuǎn)”，同時對焦系統(tǒng)告訴我們“那個東西離我們3米遠(yuǎn)”，在這種情況下會發(fā)生什么？

　　在真實世界里，這根本就不會發(fā)生。我們從穴居人開始一路進化下來，但大腦并沒未發(fā)生什么根本的變化——你的大腦可以說就是穴居人的大腦。在這種前所未見的情況下，大腦會有什么奇怪的反應(yīng)？有些人可以單純地忽略這些信號，然后把注意力集中到其他的地方上去。而另外一些人的大腦就會說：“糟糕，我肯定是暈了！”你暈了，你的穴居人大腦判斷，你一定吃了有毒的東西……大概是個毒蘑菇？當(dāng)這種情況發(fā)生時，你的大腦會進入恐慌狀態(tài)然后嘗試清空你的胃，你會覺得非常，非常惡心。

　　這個問題不可能被任何已知的技術(shù)解決。真要解決的話，我們需要發(fā)明這么一種技術(shù)：它能使設(shè)備在像素等級上動態(tài)調(diào)節(jié)對焦光源，并且我們還要把這種技術(shù)的成本降到40美元。

　　僅僅因為這一個理由，人類就永遠(yuǎn)無法擺脫VR眩暈。除非在VR軟件里，所有的物體都在觀察者3米之外。這個限制完全排除了任何室內(nèi)題材的VR軟件（室內(nèi)空間太小，達(dá)不到距離大于3米這個條件），或者任何能使用手臂直接進行交互的VR軟件（距離太近）。

　　但是，在飛行模擬器領(lǐng)域，VR設(shè)備就不存在這樣的問題！我們將飛行員放到模擬訓(xùn)練艙里，使用半透明現(xiàn)實器讓他們看到真實的駕駛艙圖像。他們能夠看到在飛機外的工作人員，但因為他們肯定在很多米以外，所以不會有問題。這樣，整套VR設(shè)備就可以在用戶感到舒適的情況下順利地運轉(zhuǎn)。有一個例外：在訓(xùn)練空中加油的時候，軟管-浮錨裝置會處于離飛行員頭頂一米左右的位置。因為上面說過的原因，甚至許多飛行員也會感到眩暈。最近，有的飛行員干脆在訓(xùn)練艙里關(guān)掉圖像，光靠儀表來練習(xí)空中加油。

美軍的模擬訓(xùn)練艙

　　丨動量

　　在真實世界里活動時，我們的身體會服從動量守恒定理。當(dāng)你在行走時突然停下，身體的質(zhì)量會導(dǎo)致你繼續(xù)往前移動，你必須要控制肌肉來制止你的手臂或者頭部前伸。在停車和拐彎時，一定要提前考慮好動量。

　　目前這些細(xì)節(jié)在VR設(shè)備中不存在，而且你的大腦意識到了這一點。

　　如果你只是在看電視或者電影，這就不是問題。我們似乎能意識到平面屏幕上的圖像不是真實的，因此我們接受了這個設(shè)定：看電視時，我們的身體不需要感受到任何動量。但是，在感知一些更真實的內(nèi)容時，我們就會陷入“恐怖谷”：我們能夠下意識地感覺到，身體沒有承受動量，這會讓我們感到強烈的困擾。

　　你的穴居人大腦又出場了：“我的眼睛說我在加速，但我的胃和平衡器官告訴我并沒有。我肯定是暈了！必須要吐。”

　　我們因為正好相反的原因而暈船。船艙內(nèi)的視角讓我們覺得，我們正身處于一個巨大而穩(wěn)定的房間；但感覺系統(tǒng)告訴我們“不，我們明顯在搖動，因為動量一直在變化，所以我們肯定暈了！吐吧?！?/p>

　　開發(fā)谷歌紙框VR的伙計看上去意識到了這點，并且提出了建議：在使用所有的VR軟件時盡量站著別動，或者僅僅移動頭部（用戶確實這樣做了，因此沒有人感到惡心）。這確實有效，但當(dāng)你玩一個很真實的FPS或者賽車游戲時就是另外一回事了。換個說法，在任何一個追求臨場感的VR軟件里你都沒辦法保持不移動，所以無法避免眩暈。這在飛行模擬中也是一個大問題。幸好并不是所有人都容易暈，特別是飛行員。

谷歌的紙框VR

　　同樣，這個問題沒辦法解決，因為物理法則不允許。

　　丨實際情況

　　說到這里，我們已經(jīng)總結(jié)出了兩種類型的眩暈：對焦導(dǎo)致的眩暈和動量缺失導(dǎo)致的眩暈。

　　因此，99%的VR軟件都會導(dǎo)致眩暈，即使它們的內(nèi)容實際上很精彩。在目前的VR游戲中，主角（或者主角視角）幾乎無法避免有一些加速的動作。當(dāng)然，有個無趣的解決方法——開發(fā)者可以把所有物體放到視距3米外（但因為你肯定不會高于3米，所以低頭看地板的時候還是會暈）。

　　或者，開發(fā)者只做一些炫酷的內(nèi)容放在遠(yuǎn)處，你站著靜靜旁觀就好——但是用戶想要的可不是這樣的VR。

　　我一直在和VR顯示設(shè)備打交道。無論是價值8萬美元的還是價值500美元的，我都已經(jīng)研究了許多年。每個人都能佩戴VR設(shè)備數(shù)分鐘并保持不眩暈。但有一半的人會在幾分鐘后感覺難受，在這些人里面，又有一半人會難受到必須馬上停止使用設(shè)備。

　　目前大多數(shù)Demo都是宣傳性質(zhì)的，在其他的行業(yè)展會上通常都是只有幾分鐘長的VR內(nèi)容。我不知道這些廠商是不是故意這樣做的……這也解釋了為什么這么多人認(rèn)為他們喜歡VR。糟糕的是，直到他們花了500美元后他們才能意識到問題的嚴(yán)重性。

　　當(dāng)你在這些設(shè)備上花的時間超過一個小時，情況可能會更糟。

　　我曾經(jīng)在一個為Oculus開發(fā)軟件的團隊里工作過。團隊里每人都有一個頭戴設(shè)備，大多數(shù)時間里它都在吃灰。我們既寫代碼，也做美術(shù)內(nèi)容。我們都是專家，知道自己在做什么，但當(dāng)你站在我們的實驗室里舉目四望，會發(fā)現(xiàn)沒有一個人戴著Oculus。僅在很少數(shù)的情況下，研究人員會戴上VR，只是為了確認(rèn)一些內(nèi)容，然后在30秒內(nèi)摘下來。大多數(shù)時候，我們都是在并排放置的兩個顯示器上觀察視覺效果。當(dāng)項目最終完成時，因為再也不用帶這些頭盔了，我們所有人都很開心。

Oculus Rift

　　我們?yōu)檫@個現(xiàn)象取了個名稱：“模擬恐懼癥”（Simulator Sickness），簡稱“模懼癥”（SimSickness)。

　　之所以我對VR這么沒信心，最大的原因是一系列美軍對模擬恐懼癥的研究。

　　他們發(fā)現(xiàn)，即使沒有發(fā)生眩暈，實驗對象也會出現(xiàn)在一定范圍內(nèi)出現(xiàn)恍惚，或者失去方向感。

　　總結(jié)在論文的第二頁上：

　　“有個問題我們始終沒有得到答案：某些實驗對象會在使用VR設(shè)備后感覺現(xiàn)實世界變得很遲緩，我們不知道這樣的癥狀具體會持續(xù)多久。一些數(shù)據(jù)暗示，出現(xiàn)這個癥狀的人數(shù)可能遠(yuǎn)超我們推測的數(shù)字。有8%的實驗對象生物鐘加速了6到8小時，更極端的案例，有的實驗對象生物鐘甚至加速了1到2天。通過研究，我們已經(jīng)能夠推斷出是哪些場景導(dǎo)致這些問題，而已經(jīng)找到了處理這些問題的方法。我們還需要對照試驗，確定所謂的‘模擬恐懼癥’是否會真實的飛行中產(chǎn)生?！?/p>

　　“從研究中，我們可以總結(jié)出，在使用VR設(shè)備后應(yīng)該休息多長時間，才能進行飛行或駕駛汽車?！?/p>

　　美軍的研究者認(rèn)為，用戶應(yīng)該在使用VR設(shè)備24小時后，再進行飛行或駕駛汽車。

　　丨總結(jié)

　　我很傷感（因為作為極客我也很想要到一個“holodeck”）。我不認(rèn)為制造一個成本在可接受范圍內(nèi)，同時還具有足夠好體驗的VR設(shè)備是可能的。（譯注：holodeck是《星際迷航》的典故。）

　　對于那些確實能忍受不適感的用戶，我最大的擔(dān)心是美軍指出的那些癥狀：在結(jié)束VR游戲之后很長一段時間里你都會缺失方向感。實際上，“VR后駕車”可能和醉駕一樣危險。這些消費級VR設(shè)備應(yīng)該得到更徹底的研究，假如某一天真的因為VR設(shè)備產(chǎn)生交通事故，整個行業(yè)可能會跟著遭殃?？梢哉f，這是遲早要發(fā)生的事。

　　抱歉掃大家的興了。

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