玩VR為什麼會頭暈?能用技術克服嗎?

玩VR暈眩的原因來自於人類空間感知裝置的相互矛盾所產生。

人類有三套空間感知裝置,兩套在人的眼睛,一套在人的內耳。
人之所以能看到立體,是因為人有兩隻眼睛,兩隻眼睛分別在臉上的左右兩側,兩隻眼睛所看到的畫面,有些許的不同,這種現象稱為視差。
大腦經過判讀後,旋轉左右眼將眼球的正中央匯聚在關注的焦點上,這個視線匯聚的動作是人類第一套測距的裝置。

第二套測距裝置是眼睛內的對焦動作。眼睛的構造就像是照相機一般,相機對焦的過程,讓你想拍攝的主角對在焦點上而產生清晰的畫面,其他沒有對在焦點上的物體則會有不同程度的模糊情形。
人的眼睛也是同樣的光學原理,水晶體就像是鏡頭一般,可以將不同距離外的光線聚焦在視網膜上。越近的物體光線的折射角會越大,拉動水晶體的睫狀肌會越吃力,越遠的物體角度越小,睫狀肌會越輕鬆,因此人類可以感受到目前對焦物體的距離。

第三套空間感知裝置是內耳的半規管和耳石器官。半規管與耳石就像是角加速度計(積分後則與陀螺儀等效)與線加速度計,手機裡就是利用陀螺儀與線加速度計組合形成了慣性導航裝置(IMU)進行空間姿態的感知。此外,人還在左右耳分別有一套感知裝置,因此對空間運動的感受可能比手機還敏感呢。

內耳的半規管

目前我們的VR裝置,是利用放在眼前的螢幕畫面來欺騙人類的空間感知裝置,螢幕上的畫面分別給左眼和右眼看,這左右的畫面並非相同的內容,而是有視差的存在,將人類的第一套測距系統給騙了,因此讓我們產生進入虛擬世界彷彿身歷其境的感受。但是第二套系統並沒有騙到,眼睛始終知道,我的睫狀肌很努力地將焦距對焦在眼前一兩公分處的液晶畫面上。內耳的加速度計們,也很清楚的知道,我並沒有真的移動,有移動的話我的加速度一定會感受到變化。三套空間感知系統在各位的器官都正常運作的情況下,會給我們一致的答案,並且提供更多的感知資訊讓大腦去腦補、修正錯誤。例如大腦會幫我們消除震動(類似相機防手震裝置)、去除快速移動的前景物體等腦補行為。當三套系統無法提供一致的解答時,大腦就開始出現遲疑,懷疑自己是不是哪裡出了問題,於是我們的猿猴腦基因出現,認為是我們剛剛吃的香菇有毒,趕快把他吐出來,因而產生了暈眩嘔吐的情形。

目前我們只能用視差原理去欺騙第一套測距系統,其他兩種裝置有辦法騙他嗎?

第二套測距系統可以利用一個稱為光場(light Field)的技術去欺騙眼睛。目前所有的螢幕,只能均勻地向四周發出光線,而沒有辦法精確的控制光線發射的方向。如果能夠透過某種方式控制光線的方向,就能讓眼睛誤以為光線是來自於遠方(平行光)或是近處(匯聚光),藉此便能欺騙第二套測距裝置。但目前光場技術就是實境領域硬體面的兵家必爭之地,目前尚未有成熟的頭戴式裝置出現。既使硬體出現之後,也須要有相應的軟體內容來支持這樣的硬體裝置,因此這也是環耀實境所關注的焦點之一。

第三套內耳系統就比較複雜了,耳石或半規管都是利用內部的纖毛去感受液體或耳石的運動,身體沒發生運動,想要產生運動的錯覺就只有透過神經去欺騙腦袋。我想在腦機介面成熟之前,應該都不會有好的解決方案。這也就是我個人認為要解決VR暈眩的問題,絕對不是目前坊間新創或創投說的把螢幕更新率提高,把視野加大鏡片折射率提高進而提高解析度就能解決的問題。我們需要一個新的技術才能根本的解決VR暈眩的問題。不認同嗎?有一個反證提供參考:AH-64阿帕契直升機上的頭盔就是一個MR裝置,他可以即時的將敵機資訊投影在頭盔玻璃上,而那是一個一臺200萬的頭盔,到現在也沒能解決暈眩的問題,他們解決的方法,是挑選出不會頭暈的飛行員來操作他。所以想要用一萬塊台幣做出一個不會頭暈的裝置,真的還有很長的一條路要走的。
欺騙內耳有一個偷吃步,也就是讓人坐到一個會旋轉的裝置中,真的將人真實的配合虛擬的姿態轉來轉去、上下左右的震動,搭配內容產生相應的運動行為,也就是像4D電影院或機器手臂座椅的方案。這也大概是短期內最接近欺騙內耳的方法了。不過用這樣的裝置,真的把你上下翻轉,你也真的會暈了。因此終究是會暈的,只是要哪一種暈法的差別。

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