——制造光場或為根除“虛擬現(xiàn)實病”的良方
雖然近年來虛擬現(xiàn)實技術(shù)很火，但它卻面臨著顯著的問題。首先，虛擬現(xiàn)實頭盔過于笨重，以至于戴著它看起來很傻；其次，你看到的與你感受到的并不匹配，而且還有一個問題會加劇這種失衡感：雙眼的視覺輻輳與焦點調(diào)節(jié)沖突。這些都導致了“虛擬現(xiàn)實病”。
據(jù)《連線》雜志官網(wǎng)報道，在近日召開的國際計算機圖形和交互技術(shù)會議（SIGGRAPH）上，美國斯坦福大學的戈登·維茨坦因教授與其同事展示了一種新的頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備，它可以將視覺輻輳與焦點調(diào)節(jié)沖突問題最小化。
沖突不大，后果很嚴重
視覺輻輳與焦點調(diào)節(jié)之間的沖突與“虛擬現(xiàn)實病”有何關(guān)系？
在你看一個物體時，會發(fā)生兩種情況。首先，你要對焦你的眼球。如果物體很近，你的視軸自然會聚焦于它；如果它很遠，你的視軸會發(fā)散。這就產(chǎn)生了視覺輻輳；其次，眼睛的晶狀體會聚焦到這個物體上，這叫做焦點調(diào)節(jié)。
在自然世界中，這兩種作用是互相結(jié)合的。換句話說，在真實世界中我們很少體驗二者之間的沖突。但是當你帶上Oculus Rift或三星的Gear VR等虛擬現(xiàn)實頭盔時，情況就不同了。
這些有立體感的頭盔設(shè)備通過分別為左眼和右眼展示在視覺上有偏移的圖像來制造出三維效果。圖像之間偏移越厲害，物體的空間成像點看起來就越近，反之則越遠。這樣就可以利用眼睛的輻輳作用使物體在屏幕上形成空間上的縱深感。然而此時你眼睛的焦點調(diào)節(jié)依然在屏幕上。
這意味著你的眼睛一邊要適應(yīng)戴在頭上的屏幕，同時還要聚焦于更遠的地方，于是產(chǎn)生了視覺輻輳與焦點調(diào)節(jié)的沖突。這種沖突與人的生理規(guī)律是相違背的。當雙眼在這兩種作用之間不斷調(diào)節(jié)時，視覺疲勞、身體不適等“虛擬現(xiàn)實病”就會如期而至。
光場+特殊算法，有效協(xié)調(diào)沖突
這不僅僅是學術(shù)圈面對的難題。領(lǐng)先的虛擬現(xiàn)實公司，例如Oculus和微軟，非常清楚它們的虛擬現(xiàn)實頭盔存在這種問題。坐落于佛羅里達州的增強現(xiàn)實公司Magic Leap也在這個問題上下了不少工夫。
維茨坦因的團隊設(shè)計了一種能夠解決這種沖突的設(shè)備。它是一個大盒子，里面有三四個位面展示了同一個圖像的不同部分。這些位面前有一個可以改變功率的透鏡，可以對焦到畫面的不同部分。
與普通虛擬現(xiàn)實設(shè)備使用平面圖像制造出三維效果不同，這種設(shè)備制造出一種光場，光線可以模擬現(xiàn)實世界中光在物體上的反射，進而投射出三維效果。
該設(shè)備還包含兩層疊加的液晶顯示器。研究人員使用一種算法使圖像不同部分在兩層液晶顯示器上呈差異化顯示：距離遠的物體會在后面那層顯示器上顯示更多細節(jié)，距離近的則在前面那層顯示器上顯示更多細節(jié)。這樣就很好地協(xié)調(diào)了視覺輻輳與焦點調(diào)節(jié)之間的沖突問題。
維茨坦因介紹，整個設(shè)備是用現(xiàn)成的部件組成的，“真正的不同是這個算法環(huán)節(jié)”。
傳統(tǒng)技術(shù)可能是條“死胡同”
美國加利福尼亞大學伯克利分校的視覺科學家馬丁·班克斯說：“這是一個非常令人興奮的研究領(lǐng)域，我覺得這將是顯示領(lǐng)域下一個大熱門。”
但我們還是不要期待很快就能在玩視頻游戲時用上這種“神器”。雖然更多位面可以帶來更真實的圖像，但這一設(shè)備的視場只有90度，分辨率也無法達到Oculus虛擬現(xiàn)實頭盔的標準，所以它的出世并不意味著頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備完全解決了視覺輻輳與視覺調(diào)節(jié)之間的沖突問題。
維茨坦因說，有研究小組在試圖通過微型透鏡使燈光發(fā)生彎曲來制造光場，不過使用這種方法提高畫面分辨率難度更大。據(jù)報道，Magic Leap也正在做光場方面的研究，但目前還不清楚其具體的研究方向。
《連線》雜志官網(wǎng)評論稱，目前Oculus和三星的虛擬現(xiàn)實設(shè)備都依賴傳統(tǒng)的三維立體顯示，這種顯示技術(shù)很棒，但是在解決視覺輻輳與視覺調(diào)節(jié)沖突面前，它可能是一條死胡同。為了根除“虛擬現(xiàn)實病”，這個產(chǎn)業(yè)可能需要在光場方面重新起步。
