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简单的80个LED灯,就能让VR设备的视野变宽很多,还能解决晕动症

本文作者:黄鑫 2016-05-12 10:36
导语:这项技术颠覆了以往很多研究的结论

以目前的技术条件来说,民用VR的视野还是挺狭窄的,就目前VR能做到的拟真度来说,就算是最昂贵的VR头显也只能提供被限制在110度左右的视野,而人们在现实中视觉的视野宽度超过了180度,虽然早期的行业爱好者大多数都能克服这个问题,但来自微软的一个研究团队决定不去忽视它。

“你意识不到你在玩Oculus或者其他VR头显的时候其实看到了多少黑边,”卡内基梅隆(Carnegie Mellon)大学副博士学位学者罗伯特·肖(Robert Xiao)在科技艺术(Ars Technica)的一次采访中说道,“当你把头显戴好之后,你的双眼做的第一件事就是聚焦在那块明亮的屏幕的中间部分,所以你意识不到你的视野有多少被黑暗和空白的部分代替了。”

肖在2015年为完成他在卡内基梅隆大学人机交互研究院的研究进入了微软研究院实习,并决定将这两条黑边作为他在微软进行的第一个大型研究项目,项目叫做“SparseLightVR”。在高级研究员赫尔沃耶·本科的帮助下,肖研究出了一个大多数人都能负担得起的解决办法:用两组成本低廉的LED灯组成的阵列填满VR头显中那些黑暗的空间。(他们的研究结果上周在2016人机交互展上进行了展览)

简单的80个LED灯,就能让VR设备的视野变宽很多,还能解决晕动症

SparseLightVR的内部结构(没有那块最终会加上的用来散射灯光的透明塑料板),图片来源:微软研究院/ArsTechnica.com

80个二极管就能增加60度视野

本科和肖发明的这个叫“稀疏外围显示”的设备是基于Oculus Rift “DK2”头显进行实验的,这款设备提供的视野只有90度宽(三月发售的零售版将这个数字增加到了110度)。两位研究者在头显上的透镜周围放置了一圈按照特定方式排列的LED灯,还增加了一块透明的透镜来散射它们发出来的光,当VR中的世界发生变化时,系统会实时的根据显示屏显示的内容调整LED的颜色和亮度,这可以提供总共60度的额外视野。由于只有很少几个像素点的数据需要处理,所以这并不会占用过多的处理器资源。

简单的80个LED灯,就能让VR设备的视野变宽很多,还能解决晕动症

最终加上了塑料板的样子,图片来源:ArsTechnica

肖表示,不管VR设备是由头部的运动来控制、还是由按键来控制、或者只是对使用者自动播放一段类似虚拟过山车这样的VR体验,这项技术都可以减少VR带来的眩晕感并且提升使用者的事态感知能力。这其中减弱眩晕感的能力尤其让肖感到惊喜,因为直到这点现象被发现之前,所有的研究项目都在显示范围和眩晕感的关系这点上有着相反的结论。

减轻晕动症——意外的惊喜

“有一些研究认为……如果你扩展一块在VR设备里的高分辨率、高保真度的显示器的视野宽度,会增加眩晕感发生的概率和程度。”肖表示,“主要是因为他们认为这会将人们的视觉感官和运动感官——就是能告诉他们的身体他们是否真的在移动的感官——感受到的差距进一步扩大,这就会增加你发生眩晕的概率。”

既然早期的研究统计都是基于更大规模的系统来模拟进行的,肖和本科猜测他们可能在距离人脸更近的屏幕的研究上能取得不同的结果。使用这种LED阵列的想法最初只是为了找到一种对这个问题更便宜、更环保的解决方案。而两人的第一个公开报告表示参与实验的14人中就有11人报告他们在使用增加了这个显示设备的DK2的时候眩晕感有所减轻,这是由于模拟运动时一个叫做“反向传播”的过程造成的。

这个结果还验证了一些他们的研究背后的一些根本性的理论:“当我们研究人眼的工作原理时,我们发现视野外围的像素密度要远远低于中间部分,”肖表示,“眼球的外围不需要有中间部位那么多细胞,它们对于光线会更加敏感,而这些构造都是在进化中不断完善而出现的。我觉得我们可以根据这个特点模拟周边视线的感知方法制造一种低分辨率的专用显示器加到设备中。因为它的像素点数量稀少,所以你不会想要去凝视外围的东西。你仍然会把注意力集中在中心位置的内容上,当你想看别的方向的内容的时候,只要转动你的头就可以了。”

但是人的眼球确实具备向各自方向转动的能力,而不同于现实世界的是,当人们在VR头盔里转动他们的眼球的时候,迎接他们的只有一些发光的LED灯。肖和本科也在相关的论文中表示他们意识到了这个问题,他们建议将LED灯的尺寸再减小一点,这样应该不仅可以提升体验的效果,甚至能提高AR系统的效果。肖在这套系统上的体验让他对未来这种技术在无论游戏还是生产力工具上的应用都充满了希望。

简单的80个LED灯,就能让VR设备的视野变宽很多,还能解决晕动症

SparseLightVR内部的一张近景,顶部显示的颜色能让使用者感受到天空,绿色代表着地面,还有左侧的红色是一架没有显示在屏幕的红色直升机,图片来源,微软研究院/ArsTechnia.com

“想象你在进行一项庞大的工程,比如雕塑,这时我们可以在你视野的边缘显示出你目前在整个作品中的位置。”肖说道,“或者说比如你在进行一项虚拟建筑设计。你可以每时每刻都在利用这种技术在视野边缘确认你现在的位置,从地点到面对的方向,让你对你的位置有一个最直观的了解。这样他们在移动改变自己所处的场景的时候就能更快的理解自己所处的和将要去到的位置。”

由于研究还没结束,除了他们在一年以前已经完成的产品原型之外他不会告诉我们现在他们的研究已经进行到什么程度了。但他给了我们一些关于这个研究项目的未来的提示:“AR可能是最近会实际应用的领域”,但他没有提到HoloLens这个名字。当被问到他的发现是会开源给所有VR开发者来进行测试和开发还是提供给硬件厂商来制造适合他们自己的产品升级和配件,肖只是说:“微软曾经开源过几个类似的项目,比如RoomAlive”。

via ArsTechnica

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