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VR的未来,宜居的虚拟现实技术

来源:https://www.hiavr.com/

    电影《头号玩家》的热映引让人们对 VR未来 充满期待。在2018年MWC大会上,“Vive Reality”的概念也认为5G和AI将赋予VR更多的活力。不难想象,在未来的世界中,VR会变成一种生活方式,在工作和生活各个方面扮演着越来越重要的角色。那么我们未来理想的VR系统应该具有什么样的特征呢­


    在讨论VR未来的时候,我们会承认一个假设:“使用者在VR系统中所花费的时间将会越来越长,使用频率将会越来越高,直至成为日常工作与生活的重要部分。”这个假设意味着在未来,人们的一部分生活是在虚拟空间中完成的,因此我们借鉴了“宜居城市”的观点创造了“ 宜居的虚拟现实 ”(Livable Virtual Reality)这一概念。这个概念可以被简单的理解为可长时间连续使用的、可长期高频率使用的、支持基本生存维持系统需要的VR技术。


VR的未来,宜居的虚拟现实技术


    可长时间连续使用


    这里所说的“可长时间连续使用”,是指用户在不脱离沉浸环境的状态下连续的使用VR系统进行工作或娱乐。其基础是头戴显示设备本身的“舒适性”和“健康性”。


    “不脱离沉浸状态连续长时间使用”实际上是一个必须而又极为苛刻的要求。一般即使是使用具有护眼功能的显示屏幕,使用者也需要经常性的移开视线,以放松眼部肌肉、缓解疲劳。但是在VR系统中,只要不摘下头戴式显示器,目视所及的所有内容都由显示器呈现,因此在不脱离沉浸的状态下,放松眼部肌肉的任务就必须由显示器本身来实现,这是目前所有显示器都尚未完美实现的功能。但从另一个角度来说,这个需求又是非常必要。相对于现有的人机交互系统,VR系统所提供的是前所未有的现实剥离感。使用者沉浸在虚拟环境中的时候,其感受已经完全离开真实世界,所以每当其脱离或进入虚拟环境的时候都会对其整体感受带来巨大的落差。根据前期研究,这种切换极易带来使用者的疲劳感和失落感,这是在构造高沉浸虚拟环境的过程中需要尽量避免的。


    可长期高频率使用


    “可长期高频率使用”是指VR系统能够进行日常性的使用。这一要求不但对系统硬件本身的舒适程度和健康程度提出了要求,还对构建虚拟环境的软件系统的质量和构建虚拟世界的基本准则提出了严格的要求。这是因为,长期高频率的使用可能会对人们的“常识”感知产生影响,不良的设计可能导致用户形成错误的感知觉,导致感知冲突。试想用户每日沉浸在一款模拟篮球的 VR游戏 中。为了降低难度,开发人员有意的缩短了虚拟环境中的空间感觉,让用户能更容易的将球投入到篮筐中,久而久之当某一天这位用户想要打一场真实的篮球赛的时候,他就会悲哀的发现:因为错乱的距离感,他根本投不进球。


    当这些感知错乱影响用户涉及生命安全的判断(如对车距判断)的时候就会将使用者置于极为危险的境地。而且这种感知觉错乱会随着使用VR的时间和频率增长而越来越严重,越来越顽固。当然引发这种感知错乱的错误设计未必是开发人员有意为之,大多数情况下它们是开发人员在不经意情况下造成的,毕竟要塑造一个各种常识规则与真实世界完全一样的VR环境实在是太过于困难了。因此,为了实现“可长期高频率使用”这一目标,VR系统必须经过严格的考察,以保证其对于使用者的“常识”感知不会产生致命危害,在未来极其需要设立强制标准保证这一目标。


    支持基本生存维持系统需要


    宜居的第三个需求是:“支持基本生存维持系统需要”。简单的来说就是要求使用者在不脱离沉浸环境的前提下,实现进食、排泄、身体清洁、睡眠等需求。这看起来是一个吹毛求疵的要求。但是在很多实际应用中这些需求是刚性的。例如:在VR电影院应用中,研究人员希望通过高性能的头戴式显示器代替大银幕成为电影院中的主要播放设备。由于VR的高沉浸、高显示性能等特性,这一想法本身具有很大的吸引力。但是研究人员不得不面对一个严峻的事实:电影院行业中接近相当一部分收入是来自观众在观看电影的时候吃爆米花喝饮料的花费,无法进食的VR电影院将难以达到收支平衡。相同的例子是在使用VR办公系统的时候,很难想象让使用者连续四个小时工作而不喝一杯咖啡。这些看似过分的需求实际上决定了VR系统是否真正能够被用于该领域。


VR的未来,宜居的虚拟现实技术


    根据上述论述我们列举了构成宜居VR的最小需求体系。在硬件方面主要有三个要点:


    1) 宜居VR系统必须能够支持虚实融合,实现用户同时与虚拟和真实的环境进行交互。


    2) 宜居VR需要使用高适人性的头戴现实装置,必须保证用户连续使用头戴显示器的健康性。


    3) 针对不同的业务需求,宜居VR必须重新设计高效的输入设备和方式,以配合在头戴现实设备前提下完成相关任务。


    在软件方面,宜居VR至少能够满足如下功能:


    1) 生存需要:软件系统能够实现用户饮水、进食等基本功能。


    2) 安全的需要:系统应具有环境感知能力,将真实环境映射到虚拟环境中,以保证用户在使用系统的过程中不会“意外”的碰到真实环境物体。


    3) 情感需要:宜居VR系统应提供相应功能构建一个令人愉悦的虚拟空间,并应该设计想用功能降低长期置身虚拟空间所产生的孤独感。


    4) 存在感需求:系统用保证用户能够在虚拟环境中观察到自己的四肢,避免产生躯体分离。系统应让用户能够在虚拟环境中感受到真实的时间流逝,保证虚实世界时间一致性。


    宜居VR将是若干年后人们日常生活和工作的重要组成部分,此的概念可以帮助行业加速实现理想化的VR设备和催生相关长时间沉浸的内容,从而让VR真正成为人们日常生活的必需设备。正确认识其技术发展趋势和可能导致的问题将有利于我们更好的迎接真正的VR时代的到来。


    宜居VR科学顾问 北京理工大学 翁冬冬


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