你走不了直线 – 这对虚拟现实来说再好不过啦

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人嘛,实在是简单的生物,简单到连直线都走不了:如果你把一个人的眼睛蒙住让他往前走,他就会原地打转。在虚拟现实中,这个缺陷却能带来不少好处。人们不擅长辨认自己在空间中的位置,所以微弱的视觉线索也能诱使人们觉得自己在探索一个很大的区间,尽管其实他们根本没有离开屋子 – 这个过程被称作“重定向行走”。

随着虚拟现实技术的日新月异,迟早有一天人们戴上头戴显示器就可以体验到沉浸在虚拟空间里的感觉,仿佛置身一幢大楼甚至一个城市之中。但如果你一头撞到墙上,这种身在其中的感觉恐怕就消失殆尽了。“人们如何在虚拟现实中进行移动是个困扰业内人士的大难题,”南加利福尼亚大学的计算机科学家 Evan Suma 说。

因此就有了“重定向行走”这一概念。其实,人们并不会注意到,你是增加还是减少了他们要走的虚拟距离;或者改变了虚拟空间,致使人们在走曲线的时候,还以为自己在走直线;再或者将虚拟空间进行旋转等等。

Institute of Creative Technologies
南加州大学创意技术学院的一项虚拟现实实验。天线连着LED灯来进行追踪。

我们为什么注意不到这些不一致的地方呢?特别是当你把这个现象和虚拟现实造成的晕动症联系在一起之后,就会格外让人奇怪。就算你看到的和感觉到的动作有一点点的时间差,都会给你带来眩晕感。“时机很重要,”Suma 说。你的眼睛、肌肉、关节和前庭系统(内耳中液体的晃动产生运动的感觉)需要相互配合。

但是你看到或感觉到的移动,其长度和方向并不一定要求精确匹配。“人的非视觉系统很不准确,”迈阿密大学的心理学家 Eric Hodgson 说。现实世界中,视觉线索会修正运动感知上的错误。(Hodgson 说,你就想想走惯了的客厅,但是黑暗中还是会一不小心撞到小腿)但在虚拟现实中,软件控制所有的视觉线索,带着人走上一条感觉好像是对的路。

然而,你的身体还是很擅长对这些视觉线索做出快速反映,因此很难从硬件上找出解决虚拟现实移动问题的办法。360°跑步机依然需要有部件进行移动,比起只是在屏幕上进行像素的刷新要慢了很多拍。还有一个办法是使用我们的老伙伴 – 摇杆,但是这会破坏虚拟现实的沉浸感。所以重定向行走应该是今后解决问题的最好办法。

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左图蓝色图形是虚拟空间,红色图形是真实空间。右图是在虚拟的房间里行走路线
虚拟现实重定向行走的第一篇论文出自北卡罗兰纳大学的 Mary Whitton 实验室。民间智慧告诉我们,人在沙漠或森林里迷路以后就会一直在绕圈,但是彼时的虚拟现实实在垃圾到无法测试重定向行走的有效性。在2001年的研究中,Whitton 和她的研究生安排11名志愿者参加一个虚拟的消防演习。

在离开虚拟的走廊前,参与者必须走“之”字形路线并按下四个按钮 – 每次拐弯都是一次重新定向的机会。虚拟走廊很长,但实际房间只有一半大,参与者均沿原路返回,没有在拐角处拐弯。“我现在还对实验结果感到惊讶,”Whitton 说。

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左图变化前,右图变化后。房门朝向旋转了90°
更多复杂的重定向技术也冒了出来。Suma 利用了一个叫“变化盲视”的现象:如果我们没看见一个东西移动,就不会注意到它的位置发生了变化。他举了一个例子,当受试者背对着虚拟世界中门的墙时,他会把门的朝向旋转90°。(『Portal』的粉丝们一定不会觉得意外,正是这款游戏启发了 Suma 开始研究空间扭曲)他让77名参加实验的人走过12扇这种旋转方向的门,只有一个人注意到变化。通过这种技术,他能在一个16*16英尺的房间里创造一个数千英尺的虚拟建筑。

重定向行走在实验室里效果很好,但是距离实际应用还有一段距离。限制一是它需要一个很大的空间(没有家具)来四处走动。限制二是资金方面:重定向行走需要在一个相对大的空间里对人进行追踪;这些系统是存在的,但是它们相对于普通消费者来说价格太贵。但是,几年前人们不也是这么说虚拟现实头戴显示器的嘛!

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Via:Wired

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