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【87看世界】为什么VR游戏玩完后会头晕恶心?有哪些解决方法?

2017-03-28 07:00:44 来源:知乎作者:胡痴儿2.0
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  相信部分玩家体验VR游戏后,有出现过头晕恶心反胃等不良反应。那么,为何玩家会出现这种反应呢?

  先说结论——『前庭视觉不匹配』

  下图是我玩过的最晕的VR游戏——

  我被绑在滑板上加速地向下滑去。

  你视觉系统感到的画面是这样的——

  而前庭系统感到我正静止地坐在椅子上:

  前庭和视觉的不匹配让我狂晕。

  下面进入正题。

  1、进化心理学的故事

  讲个故事,在几十万年前的一个早晨。

  你很饿,你在寻找食物。

  你找到一些红果子。

  你从来没见过这样的果子。

  看上去很诱人~

  于是你开始吃它……

  『(#‵′)靠,味道不对!』

  你感到耳朵里有嗡嗡的耳鸣。

  你的视觉开始变得模糊。

  你这时移动身体,发现眩晕。

  你感到你脚下track的位置和视觉你看到的错位了。

  这时,你有两个选择:

  一是『感觉好恶心啊,把它呕出来』为什么头晕等不舒服的情况,想吐,而呕吐完就舒服了?

  二是继续吃。

  扔掉它的活了下来,而继续吃的,如下图:

  挂了。

  根据进化心理学的观点:

  这些活下来的人对『前庭(vestibular)和视觉系统(ocular)的不一致』非常敏感。

  前庭对应着设备里的IMU(感知加速度、方向变化,保证我们身体平衡不摔倒),而视觉系统对应设备上的摄像头。

  不过,目前还无法模拟人脑感知到加速、减速等运动。因为这涉及到高级的神经科学……

  人类在各种高难度的运动中靠前庭和视觉的统一而保持平衡,人类制造的机器人模仿着上帝创造的人类,而机器人靠着IMU和摄像头上的计算机视觉保持平衡。详细请戳:人体是如何感知加速度的?

  而人类的IMU如下图,对,正是『耳蜗』

  2、晕动症的历史

  在VR出现之前的交通工具革命中,也出现相同的问题:

  晕车是怎么一回事?

  晕车的生理学机理是什么?

  为什么本来晕车的人自己开车时却不晕车了?晕车是如何产生的?

  晕车药的作用原理是什么?

  讲三个交通工具的故事:

  在人类的历史中,晕动症一直是保持着进化论优势的。直到几千年前,人们开始使用轮船。

  轮船越小,受到水势影响越大,颠簸不已。你看着海平面,一会儿倾向这边,一会儿倾向那边,一会儿高,一会儿低。

  所以要求我们保持一个稳定的地平线。

  一个VR让人不晕,就要做到『用户感受不到速度』。

  你玩VR过山车感到晕,是因为你站着,前庭系统感觉『你站着不动』,而视觉系统所看到的是『过山车一会儿加速一会儿减速』,遂狂晕不止。

  飞机的体验比其他交通工具都要好,因为它是匀速直线运动,感受不到加速和减速。

  就像坐飞机的时候,你感受不到飞机在平流层高速飞行,却能感到飞机在平流层的起飞、降落。

  十年前的三维游戏革命又遇到了这个问题:为什么有的人玩第一人称3D游戏会头晕恶心?如何缓解?

  晕动症是大脑的保护机制,也是原始社会残留的糟粕。

  哎,人的这个系统是整体的。

  3、晕动症对VR的要求

  因为有『前庭和视觉一致』的需求,所以我们对VR也有同样的要求:『VR上的IMU和屏幕上显示出来的内容也得一致』

  所以就有了你常听人说的:保持低延迟(20ms以下)的tracking,60帧、90帧、120帧不掉帧……用户一旦进入VR就要一直保持头部追踪,哪怕是场景的切换,内容的暂停,都必须要方向追踪。如果是用廉价手机进行运算的,计算性能一跟不上,宁可变黑也不可掉帧、卡帧。

  4、目前已知的解决方法

  有一种情况下可以切断前庭和视觉的耦合,那就是屏蔽一方。

  屏蔽视觉的方法很简单,你把眼睛闭上,耳朵堵上,让你走十米,或者走到某个地方,你根本做不到,你只能知道你是站着、跑着、蹲着、坐着,你知道你做出了什么动作,但是你不知道自己在哪里。(HTC vive可以把一个小的空间放大,就是利用你在VR空间中的『迷失』)

  怎样在黑暗环境中保持走直线?

  长期连续不断地转圈会影响平衡器官吗?

  人的大脑是如何识别某一物体并检测到运动的?

  这正是我计算机视觉第一课学到的,人眼看到了连续的二维图像,这些二维的图像经过大脑的图像引擎处理生成三维的感觉,也能让我们知道我们在哪,我们该怎么去自己想要去的地方。

  人眼是如何对焦和防抖的?

  人眼的『光学防抖』是怎么工作的?

  为什么当我或跑或跳的时候,我眼中景象并不会像电影镜头那样晃动?

  视野倒转一定时间后,大脑会自动将视野转正么?

  当然,如果屏蔽了视觉,那还个毛的虚拟现实啊。那么你要问了,那屏蔽前庭系统呢?对,屏蔽前庭系统,是目前唯一能解开VR晕动症诅咒(视觉和前庭耦合)的方法,我称为『解耦合』。『解耦和』不能是切断前庭和视觉系统,那样的话你连迈出一步就会摔个半死,无法保持平衡:

  「一脚踩空」的感觉是如何产生的?

  『解耦和』应是屏蔽或削弱前庭系统的功能,比如服药,服用眩晕药:

  晕车有办法彻底治好吗?除了吃晕车药还有什么好办法吗?

  目前oculus正在尝试研究的『前庭输入』

  之前有人设计出这个来模拟人的前庭系统,

  将它插入大脑。

  总的说来,晕动症与人的前庭系统有关。不过随着VR产业发展和虚拟现实系统完善,用户出现这一症状的几率会持续下降。当然87君希望,我们能早日达到最理想的状态:完全不会有晕眩的VR体验。

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