@ 2015.08.25 , 14:34

人类在VR里走不了直线

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直截了当地说,人类走直线的能力简直糟糕透顶:一个人一旦蒙上眼就会开始绕圈走。但是,这种失败在虚拟现实(VR)里却非常有用。人们知道自己位置的能力如此之差,只需细微的视觉线索就能欺骗他们以为自己在探索广阔的地区,而实际却根本没走出过房间——这种过程称为定向行走。

随着VR技术越来越好,有一天人们可以戴着头盔显示器徒步探索身临其境的虚拟空间,这可以是整幢建筑,甚至是整座城市。但如果你一头撞上现实世界里的墙壁,可就没那么身临其境了。“在VR里如何到处走动是VR行业里一个尚未解决的大问题。”南加州大学计算机科学家Evan Suma这样说。

而这就是定向行走的用武之地。事实证明,如果你在VR中把人们走过的虚拟距离增加26%或减少14%,或者在人走曲线时转动虚拟房间,使他看成是走直线,或者在转动头部时把房间相应多旋转达49%或少旋转20%,人类根本就不会察觉

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南加州大学创新技术研究所进行的VR研究。天线上是追踪用的LED。 /STEPHANIE D. KLEINMAN

我们怎么会对这些不匹配浑然不觉?考虑到和VR相关的运动眩晕症时这显得尤其古怪,在看到和感觉到运动之间只要有几十分之一秒的不匹配,我们就会感觉恶心。“时序是关键”,Suma说道。你的眼睛、肌肉、关节,和前庭系统(这是你内耳中的液体,它的晃动产生对运动的感知)全都要协同工作。

但只要你看到运动又感觉到运动,其大小和方向并不必精确。迈阿密大学心理学家Eric Hodgson说:“你们人类的非视觉系统很马虎。”在真实世界里,视觉线索纠正着运动感知的任何马虎之处,(就象你每次走过起居室,仍然会在黑暗中撞到脚,Hodgson解释道。)而在虚拟现实里,软件控制着所有的视觉线索,欺骗人们易受影响的肢体按照设定的路径行走。

不过,你的身体还是能对这些视觉线索飞快地做出响应,这就是为什么VR里运动相关的硬件方案很难实现。全方向跑步机是靠移动物理部件而不是仅仅刷新像素,因而有延迟,而且还很昂贵。另一个方案是老派的摇杆,但那样的话VR的身临其境就没有了。所以定向行走可能是最有效的前进方向。

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左边,蓝色显示虚拟空间,红色显示实际空间。右边:虚拟房间里的路径。Razzaque et al / EUROGRAPPHICS 2001

展示定向行走的第一篇论文来自北卡罗来纳大学教堂山分校Mary Whitton的实验室。民间智慧早就知道沙漠或森林里的迷路者会兜圈子,但很长时间以来虚拟现实都过于蹩脚而无法验证之。2001年,Whitton把11个人放进虚拟火警演习里。

在撤出虚拟大厅之前,他们必须曲折前进抵达并按下四个按钮——每个转弯都是重定向的时机。虚拟空间是一个很长的大厅,但真实房间还不到一半大,参与者们结果在他们的路径上折返而不是曲折前进。“我至今仍对其有效程度大吃一斤,”Whitton说。

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虚拟空间里的门被转了90度。Suma et al 2010

更精密的定向技术也正在出现。Suma利用了一种叫做变化盲视的现象:如果我们没看到一个物体移动,我们就注意不到其位置变化。比如,他在参与者背后重新排列虚拟世界,把一扇门的位置旋转了90度。(对于《传送门》的粉丝来说,该游戏启发了Suma的空间操纵研究应该不会令人惊讶。)他测试了77个参与者,每人走过一打这样的旋转门——只有一个人察觉到情况有诈。使用这种旋转门技巧,他就能在5米见方的房间里创造出方圆几千英尺的建筑物。

定向行走在实验室里表现良好,但它离进入客厅还有距离。其一,你还是需要大量的空间(不能放家具)来走动,另一个约束条件是钱:定向行走需要在相对较大的空间里非常好地追踪人的位置;这些系统存在,但对于一般消费者还是太贵。但是,嘿,几年前人们也是这么说VR头盔的不是么。

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本文译自 Wired,由译者 王丢兜 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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