美軍專(zhuān)家表示VR可能永遠不會(huì )成功，這都怪你的穴居人大腦

　　史蒂夫·巴克(Steve Baker)是VR領(lǐng)域的專(zhuān)家，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：他認為現有的VR設備都遠未成熟。在他看來(lái)，因為一些無(wú)法突破的技術(shù)限制，也許VR永遠都不會(huì )成功。

　　本文是史蒂夫在Quora上對于問(wèn)題“How big an issue is the nausea problem for Virtual Reality products?”(人們在使用虛擬現實(shí)設備時(shí)會(huì )感覺(jué)惡心的這個(gè)問(wèn)題到底有多嚴重?)發(fā)表的回答，觸樂(lè )編譯。

　　丨 介紹

　　我在軍方的模擬飛行頭盔項目上工作了數十年，可以說(shuō)是VR方面的專(zhuān)家。

　　美軍的頭戴模擬飛行顯示器

　　恕我直言，現有的VR裝備都遠未達到能夠正常使用的等級。它們可能會(huì )自然地被淘汰，或者轉向3D顯示器領(lǐng)域。這只是我的一家之言，我來(lái)解釋一下為什么會(huì )產(chǎn)生這樣的觀(guān)點(diǎn)。

　　每個(gè)人都覺(jué)得這些設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，僅僅是這些設備的價(jià)格從8萬(wàn)美元跌到5百美元。我們并沒(méi)有做出太多技術(shù)上的創(chuàng )新，價(jià)格的下降大多是在性能上做出妥協(xié)的結果。

　　許多人聲稱(chēng)，VR設備容易導致眩暈的問(wèn)題已經(jīng)得到解決，或者馬上會(huì )被解決。他們認為，能夠通過(guò)設備的設計來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

　　這樣想的人，都認同一種理論。這種理論宣稱(chēng)眩暈由系統的延遲/卡頓、低分辨率的顯示屏或是不準確的頭部定位引起。因此，這些問(wèn)題都會(huì )在VR系統逐步完善的過(guò)程中得到解決。遺憾的是，我們?yōu)槊儡娭谱鞯念^盔造價(jià)8萬(wàn)美元，它具有更小的延遲，更高的解析度，和更準確的頭部追蹤——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(wèn)題在于，持這些理論的人忽略(或者幾乎忽略)了20年來(lái)用VR設備(我們稱(chēng)它為“頭戴顯示器”，并將“虛擬現實(shí)”稱(chēng)為“模擬”)進(jìn)行試驗得出的事實(shí)。

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

　　丨 深度知覺(jué)

　　我相信最大的問(wèn)題在于深度知覺(jué)。

　　對于距離在幾米內的物體，你需要調整睫狀肌帶動(dòng)你眼中的透鏡(譯注：晶狀體)來(lái)對焦。這些肌肉會(huì )對晶狀體進(jìn)行一定的壓迫，你因此可以對在近距離內的物體進(jìn)行準確對焦。沒(méi)有顯示設備能夠重現來(lái)自不同距離的光線(xiàn)——就目前來(lái)看不存在這樣的技術(shù)。我們沒(méi)法愚弄大腦。

　　眼球的結構丨圖片來(lái)自維基百科中文版

　　高級的VR設備能夠調動(dòng)用戶(hù)的深度知覺(jué)，它們通過(guò)對圖片的“綜合”來(lái)使用戶(hù)立體感。具體來(lái)說(shuō)，用戶(hù)兩只眼睛看到的圖片會(huì )有些細微的不同。當我們控制雙眼聚焦到一點(diǎn)上，兩張圖片就會(huì )“混合”在一起。這是通過(guò)對跨眼肌肉群(暫譯，原文為INTER-OCULAR MUSCLE，未找到相關(guān)中文文獻)的控制來(lái)實(shí)現的。

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

　　然而，在VR設備之中，我們無(wú)法做到這一點(diǎn)。對焦系統認為：“這兩幅圖片在同一個(gè)位置”，綜合系統認為“這兩幅圖片的位置不同”。如果目標物體位于幾米外，就不會(huì )有大問(wèn)題，因為對焦系統只有在很近的距離內才能實(shí)現精確對焦。但是大腦會(huì )感覺(jué)到差異。

　　那么，假如綜合系統告訴我們“那個(gè)東西離我們2米遠”，同時(shí)對焦系統告訴我們“那個(gè)東西離我們3米遠”，在這種情況下會(huì )發(fā)生什么?

　　在真實(shí)世界里，這根本就不會(huì )發(fā)生。我們從穴居人開(kāi)始一路進(jìn)化下來(lái)，但大腦并沒(méi)未發(fā)生什么根本的變化——你的大腦可以說(shuō)就是穴居人的大腦。在這種前所未見(jiàn)的情況下，大腦會(huì )有什么奇怪的反應?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(huì )說(shuō)：“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(gè)毒蘑菇?當這種情況發(fā)生時(shí)，你的大腦會(huì )進(jìn)入恐慌狀態(tài)然后嘗試清空你的胃，你會(huì )覺(jué)得非常，非常惡心。

　　這個(gè)問(wèn)題不可能被任何已知的技術(shù)解決。真要解決的話(huà)，我們需要發(fā)明這么一種技術(shù)：它能使設備在像素等級上動(dòng)態(tài)調節對焦光源，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(gè)理由，人類(lèi)就永遠無(wú)法擺脫VR眩暈。除非在VR軟件里，所有的物體都在觀(guān)察者3米之外。這個(gè)限制完全排除了任何室內題材的VR軟件(室內空間太小，達不到距離大于3米這個(gè)條件)，或者任何能使用手臂直接進(jìn)行交互的VR軟件(距離太近)。

　　但是，在飛行模擬器領(lǐng)域，VR設備就不存在這樣的問(wèn)題!我們將飛行員放到模擬訓練艙里，使用半透明現實(shí)器讓他們看到真實(shí)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(huì )有問(wèn)題。這樣，整套VR設備就可以在用戶(hù)感到舒適的情況下順利地運轉。有一個(gè)例外：在訓練空中加油的時(shí)候，軟管-浮錨裝置會(huì )處于離飛行員頭頂一米左右的位置。因為上面說(shuō)過(guò)的原因，甚至許多飛行員也會(huì )感到眩暈。最近，有的飛行員干脆在訓練艙里關(guān)掉圖像，光靠?jì)x表來(lái)練習空中加油。

　　美軍的模擬訓練艙

　　丨 動(dòng)量

　　在真實(shí)世界里活動(dòng)時(shí)，我們的身體會(huì )服從動(dòng)量守恒定理。當你在行走時(shí)突然停下，身體的質(zhì)量會(huì )導致你繼續往前移動(dòng)，你必須要控制肌肉來(lái)制止你的手臂或者頭部前伸。在停車(chē)和拐彎時(shí)，一定要提前考慮好動(dòng)量。

　　目前這些細節在VR設備中不存在，而且你的大腦意識到了這一點(diǎn)。

　　如果你只是在看電視或者電影，這就不是問(wèn)題。我們似乎能意識到平面屏幕上的圖像不是真實(shí)的，因此我們接受了這個(gè)設定：看電視時(shí)，我們的身體不需要感受到任何動(dòng)量。但是，在感知一些更真實(shí)的內容時(shí)，我們就會(huì )陷入“恐怖谷”：我們能夠下意識地感覺(jué)到，身體沒(méi)有承受動(dòng)量，這會(huì )讓我們感到強烈的困擾。

　　你的穴居人大腦又出場(chǎng)了：“我的眼睛說(shuō)我在加速，但我的胃和平衡器官告訴我并沒(méi)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。船艙內的視角讓我們覺(jué)得，我們正身處于一個(gè)巨大而穩定的房間;但感覺(jué)系統告訴我們“不，我們明顯在搖動(dòng)，因為動(dòng)量一直在變化，所以我們肯定暈了!吐吧。”

　　開(kāi)發(fā)谷歌紙框VR的伙計看上去意識到了這點(diǎn)，并且提出了建議：在使用所有的VR軟件時(shí)盡量站著(zhù)別動(dòng)，或者僅僅移動(dòng)頭部(用戶(hù)確實(shí)這樣做了，因此沒(méi)有人感到惡心)。這確實(shí)有效，但當你玩一個(gè)很真實(shí)的FPS或者賽車(chē)游戲時(shí)就是另外一回事了。換個(gè)說(shuō)法，在任何一個(gè)追求臨場(chǎng)感的VR軟件里你都沒(méi)辦法保持不移動(dòng)，所以無(wú)法避免眩暈。這在飛行模擬中也是一個(gè)大問(wèn)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(gè)問(wèn)題沒(méi)辦法解決，因為物理法則不允許。

　　丨 實(shí)際情況

　　說(shuō)到這里，我們已經(jīng)總結出了兩種類(lèi)型的眩暈：對焦導致的眩暈和動(dòng)量缺失導致的眩暈。

　　因此，99%的VR軟件都會(huì )導致眩暈，即使它們的內容實(shí)際上很精彩。在目前的VR游戲中，主角(或者主角視角)幾乎無(wú)法避免有一些加速的動(dòng)作。當然，有個(gè)無(wú)趣的解決方法——開(kāi)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(huì )高于3米，所以低頭看地板的時(shí)候還是會(huì )暈)。

　　或者，開(kāi)發(fā)者只做一些炫酷的內容放在遠處，你站著(zhù)靜靜旁觀(guān)就好——但是用戶(hù)想要的可不是這樣的VR。

　　我一直在和VR顯示設備打交道。無(wú)論是價(jià)值8萬(wàn)美元的還是價(jià)值500美元的，我都已經(jīng)研究了許多年。每個(gè)人都能佩戴VR設備數分鐘并保持不眩暈。但有一半的人會(huì )在幾分鐘后感覺(jué)難受，在這些人里面，又有一半人會(huì )難受到必須馬上停止使用設備。

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

　　當你在這些設備上花的時(shí)間超過(guò)一個(gè)小時(shí)，情況可能會(huì )更糟。

　　我曾經(jīng)在一個(gè)為Oculus開(kāi)發(fā)軟件的團隊里工作過(guò)。團隊里每人都有一個(gè)頭戴設備，大多數時(shí)間里它都在吃灰。我們既寫(xiě)代碼，也做美術(shù)內容。我們都是專(zhuān)家，知道自己在做什么，但當你站在我們的實(shí)驗室里舉目四望，會(huì )發(fā)現沒(méi)有一個(gè)人戴著(zhù)Oculus。僅在很少數的情況下，研究人員會(huì )戴上VR，只是為了確認一些內容，然后在30秒內摘下來(lái)。大多數時(shí)候，我們都是在并排放置的兩個(gè)顯示器上觀(guān)察視覺(jué)效果。當項目最終完成時(shí)，因為再也不用帶這些頭盔了，我們所有人都很開(kāi)心。

　　Oculus Rift

　　我們?yōu)檫@個(gè)現象取了個(gè)名稱(chēng)：“模擬恐懼癥”(Simulator Sickness)，簡(jiǎn)稱(chēng)“模懼癥”(SimSickness)。

　　之所以我對VR這么沒(méi)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，即使沒(méi)有發(fā)生眩暈，實(shí)驗對象也會(huì )出現在一定范圍內出現恍惚，或者失去方向感。

　　總結在論文的第二頁(yè)上：

　　“有個(gè)問(wèn)題我們始終沒(méi)有得到答案：某些實(shí)驗對象會(huì )在使用VR設備后感覺(jué)現實(shí)世界變得很遲緩，我們不知道這樣的癥狀具體會(huì )持續多久。一些數據暗示，出現這個(gè)癥狀的人數可能遠超我們推測的數字。有8%的實(shí)驗對象生物鐘加速了6到8小時(shí)，更極端的案例，有的實(shí)驗對象生物鐘甚至加速了1到2天。通過(guò)研究，我們已經(jīng)能夠推斷出是哪些場(chǎng)景導致這些問(wèn)題，而已經(jīng)找到了處理這些問(wèn)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(huì )真實(shí)的飛行中產(chǎn)生。”

　　“從研究中，我們可以總結出，在使用VR設備后應該休息多長(cháng)時(shí)間，才能進(jìn)行飛行或駕駛汽車(chē)。”

　　美軍的研究者認為，用戶(hù)應該在使用VR設備24小時(shí)后，再進(jìn)行飛行或駕駛汽車(chē)。

　　丨 總結

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

　　對于那些確實(shí)能忍受不適感的用戶(hù)，我最大的擔心是美軍指出的那些癥狀：在結束VR游戲之后很長(cháng)一段時(shí)間里你都會(huì )缺失方向感。實(shí)際上，“VR后駕車(chē)”可能和醉駕一樣危險。這些消費級VR設備應該得到更徹底的研究，假如某一天真的因為VR設備產(chǎn)生交通事故，整個(gè)行業(yè)可能會(huì )跟著(zhù)遭殃?？梢哉f(shuō)，這是遲早要發(fā)生的事。

　　抱歉掃大家的興了。