低余暉技術(shù)如何解決VR最大絆腳石暈動癥?
作為一名VR從業(yè)人員,常有VR圈之外的朋友和筆者吐槽說:為什么國產(chǎn)的VR眼鏡,看看靜止的內(nèi)容還可以,一旦動起來,人就各種暈眩。而國外品牌的產(chǎn)品如Gear VR沒有出現(xiàn)這樣的情況,這是為什么呢?
對于這個問題,筆者可以寫出很多原因,但是主要有一點,就是先讓大家認識一個誤區(qū):VR技術(shù)不是簡單的兩個顯示屏+盒子。同樣的VR眼鏡,不少廠商只是開發(fā)了一個盒子,并沒有針對插入其中的手機進行軟硬件的優(yōu)化,自然很容易造成體驗不佳,也就是科學上所稱之的暈動癥。而暈動癥歷來就被稱為VR發(fā)展的最大絆腳石。
嗯,關(guān)子賣完了,那今天就讓我們討論下關(guān)于如何解決暈動癥的問題。
先獻上VR大牛對于這個問題的思考:
Michael Abrash是首屈一指的圖形程序員,他于2014年加入Oculus公司擔任首席科學家,致力于頭戴式可視設備(Head Mount Display簡稱HMD)研究。提到VR大家就必不可少的會想到暈動癥(MoTIon Sickness)一詞。可以說這個問題是VR發(fā)展中最大的一塊絆腳石,具體來說HMD有許多偽影現(xiàn)象(arTIfacts),例如:色彩邊緣(color fringing)、抖動(judder也稱視角震顫)、頻閃(strobing)、拖影(smearing)等偽影問題會帶來眼腦協(xié)調(diào)不適,從而引發(fā)暈動癥。所以說虛擬現(xiàn)實技術(shù)不是簡單的把兩塊顯示器放在眼前然后放映圖片那么簡單。這篇文章是在Michael Abrash的三篇關(guān)于余暉(persistence)博文的基礎上創(chuàng)作的,深入探討低余暉如何降低暈眩感和低余暉技術(shù)所帶來的其他負面問題。
首先什么是余暉效應呢?
換個詞來說余暉效應就是視覺暫留現(xiàn)象,是指人眼在觀察事物時,光信號傳入大腦神經(jīng)需要一段短暫的時間,光信號消失后,視覺形象并沒有立刻消失。這種殘留的視覺影像成為“后像”。舉一個簡單的例子,中國古代的走馬燈就是利用了這種現(xiàn)象。我們生活中也有余暉效應,比如觀察一個白熾燈,當我們猛的轉(zhuǎn)頭后,白熾燈的燈光依然會映在我們眼前。
那么余暉與顯示器有什么關(guān)系呢?
我們稱顯示器上的像素點被點亮的時間為余暉時間(persistence TIme)。我們現(xiàn)在用的液晶顯示器就是全余暉顯示器,因為像素點在每一幀都被點亮。那為什么在HMD中我們要選擇低余暉呢?這個問題我們就要從人眼和顯示器上的虛擬圖像間的相對運動說起了。
色像差(color fringing)也稱為彩色邊紋或者色散現(xiàn)象。在解釋低余暉之前,我們先來看一個簡單的問題:色像差。這是一個很好修復的問題,也可以很好地幫助我們了解人眼和顯示器上的虛擬圖像間的相對運動。
下圖是一個很好的例子,我們可以清楚地看到圖片有紅綠藍三種基色邊緣,圖片質(zhì)量大幅下降。那么什么情況下這種問題會發(fā)生呢?
我們可以認為來自顯示器的光子是一個三維信號,我們把這個三維信號量化為一個表達式:pixel_color = f(display_x, display_y, TIme)。這個表達式表示顯示器上的光子的位置和它的余暉時間。