VR除了要解決頭暈，還要有強大的應用

在虛擬實境（Virtual Reality，以下簡稱 VR）普及的過程中，我們聽到得最多的不適症狀莫過於眩暈了。

用戶玩完第一人稱射擊 VR 遊戲，脫下頭戴顯示器覺得天旋地轉是常有的事。當然，除了眩暈，有人還會出現其他不適症狀，比如疲勞、眼花、噁心等。

所有這些症狀，我們統稱為虛擬實境暈動症（Virtual reality sickness/Cybersickness）。

有研究表明，在 VR 中待了超過 20 分鐘後，80% 的人都會有虛擬實境暈動症症狀。這也就是為什麼，目前很少有 VR 應用會將使用時長設置在 20 分鐘以上，因此說虛擬實境暈動症是 VR 產業發展最大的攔路虎也不為過。

想知道虛擬實境暈動症產生的原因，首先要理解一個人體構造——前庭系統，以及人體平衡機制。

前庭系統和暈動症

日常生活中，起立、坐下、轉身、走路等動作都需要維持身體重心的平衡才能完成。平衡是一套複雜且精細的機制，依賴於前庭系統和視覺感官的相互配合。

前庭系統位於人體的內耳，它和聽覺系統的一部分耳蝸一起構成了內耳迷路。其肩負的責任是，感受頭部運動，並將其轉換成神經系統可以利用的資訊。如果人體的前庭系統受到了不良刺激，很容易引發暈動症。

我們在乘坐汽車、輪船和飛機時，總會感覺到顛婆、搖擺或旋轉等各種形式的加速度運動。

而前庭系統對加速度運動非常敏感，它將運動資訊傳遞給神經系統，讓大腦認為人體是處於運動中的。此時，如果視覺感官沒有感受到運動，前庭系統和視覺感官的衝突就導致了暈動症（Motion Sickness）。

比如，如果我們在開得不平穩的車上看書、看手機，視覺感官感受到的是靜止物體，就很容易暈車。暈船、暈機都是同樣道理。

以上說的都是現實生活中的暈動症，直到 1992 年，伴隨著 VR 的一次商業化浪潮（最終失敗了），才出現了一個新詞「Cybersickness」專指虛擬實境暈動症。

虛擬實境暈動症同樣是因為前庭系統和視覺感官的衝突。不同的是，暈動症是人體實際運動了，而視覺感官沒有感受到。虛擬實境暈動症則是人體實際沒有運動，而視覺感官感受了運動。

北京理工大學光電學院副研究員翁冬冬教授團隊的研究表明，虛擬實境暈動症典型症狀為噁心、眼部不適和方向障礙，小型症狀更是有 16 項之多，包括身體不適、疲勞、頭痛、眼睛疲勞、眼睛聚焦困難、唾液分泌增加、出汗、噁心、注意力不集中、頭脹、視覺模糊、眼花（眼睛睜開時）、眼花（眼睛閉合時）、頭暈、胃部不適、打嗝。

另外，還可能干擾平衡能力、方向感，也有在使用後不相信真實環境的真實性這種情況。

值得一提的是，不管是暈動症，還是虛擬實境暈動症，都和個體有很大關係，產生的症狀也因人而異。因此，同一個 VR 應用，有的用戶沒有任何不適，有的用戶會覺得暈。

廠商是如何解決虛擬實境暈動症的？

在一個 VR 系統中，導致前庭系統和視覺感官衝突的原因有很多，硬體方面的因素大致可以分為 2 類——系統設計以及性能。

目前很多 VR 系統僅僅設計為一個帶頭部追蹤功能的顯示器，完全沒有手部、腳部的交互，這使得人的身體與虛擬內容不能同步運動，很容易導致前庭系統感知與視覺感知不一致，進而引發虛擬實境暈動症。

為了盡可能地讓人的身體和虛擬內容同步運動，三大 PC 頭顯都設計了手部控制器來匹配手部運動。Oculus Rift 有 Oculus Touch, PS VR 有 PS Move，HTC Vive 也有 Vive 控制器。

HTC Vive 更是具備 room-scale 級別的動作捕捉系統，允許使用者最大在 15x15 英尺的空間內自由走動，真實身體和虛擬運動完全同步。

頭顯廠商之外，還有不少協力廠商交互設備廠商在提供運動同步方案。比如，手部有 Leap Motion 的 Orion，Nimble VR, Usens, 微動、Ximmerse 等；腳部有 KAT WALK, Virtuix Omni, Cyberith Virtualizer 等；提供全身解決方案的有諾亦騰 Project Alice, Kinect, 奧比中光等。

除了系統設計本身的原因，硬體性能不足也是導致虛擬實境暈動症的一個重要原因，最明顯的表現是延遲。延遲又與顯示延遲、運算性能限制、交互系統延遲、跟蹤交互精度密切相關。

把延遲控制在 20ms 以下，VR 頭顯才算到了及格線。虛擬實境資深從業者台伯河分析道：

首先，設備需要足夠精確的辦法來測定頭部轉動的速度、角度和距離，這可以使用慣性陀螺儀（反應靈敏但是精度差）或者光學方法來實現。

然後電腦需要及時渲染出畫面，顯示器也需要及時地顯示出畫面，這一切都需要在 20ms 以內完成。

相應的，如果每一幀顯示的時間距離上一幀超過 20ms，那麼人眼同樣也會感到延遲。所以，VR 頭顯的畫面刷新率應該超過 50FPS，目前來說 60FPS 是一個基準線。要在這麼短的時間內搞定這一切，本身就是巨大的挑戰。

內容開發者怎麼規避可能的誘因？

VR 內容導致虛擬實境暈動症的原因有很多，常見的有視角、加速度、場景複雜程度和比例等。

VR 能大大增強第一人稱視角的沉浸感，但也最容易引發暈動症。減輕這種不舒適的有效方法是捨棄第一人稱視角，比如 Oculus Rift 隨機附送的遊戲《Lucky’s Tale》使用的就是第三人稱視角。

不過，第三人稱視角沒第一人稱視角那種代入感，有用戶會質疑：「這種內容有必要做成 VR 嗎？」   對於視角選擇這個問題，業界現在也仍處於討論階段。

前文說到，前庭系統對加速度非常敏感，VR 內容開發中更應該慎用加速度運動。但這並不代表 VR 內容中不能採用加速度運動，有經驗的團隊會耗費大量精力在測試上，以確定什麼範圍的加速度在 VR 中不會引起虛擬實境暈動症。

場景設計方面，有實驗證明，虛擬實境暈動症隨著場景複雜度的提升而增強。這可能是由於更多的細節導致了更頻繁的眼動，或是更重的大腦負擔。同時，虛擬場景一旦與真實場景比例有偏差，就會引發暈動症，這種偏差越大，越容易誘發 。

VR 內容中引發虛擬實境暈動症的原因還有很多，翁冬冬教授團隊的研究列出了 21 項可能的因素。即使有相應的研究，內容開發者還是得自己一點一點去摸索細節。因為當前 VR 內容開發技術的發展遠談不上成熟，更沒有一本萬能的《防虛擬實境暈動症開發指南》。

筆者曾與開發出 Google Cardboard 上體驗最棒遊戲《Lamper VR：Firefly Rescue》的 Archiact Interactive 團隊就暈動症問題進行過一次深入討論。

其 CTO Derek 表示，為了規避可能導致虛擬實境暈動症的「陷阱」，他們進行過無數次測試，總結出 40-60 多條防眩暈設計原則，每反覆運算一個版本，會有專門的人員去一條條地核對。比如，運動中的物體會對人體造成什麼影響，怎樣的 UI 在 VR 中不會產生眩暈，在迅速移動中要用什麼樣的貼圖，甚至是怎樣的字體才是合適的、字體多大、放多遠等等。

從今年開始，我們就一直聽到一種論調——“VR目前缺少殺手應用”。很多人認為，殺手應用的到來將能夠幫助VR虛擬實境快速取得成功。

VR真的需要殺手級應用嗎，如果它真的需要殺手應用來點燃市場，那麼，和“在場感”相比，VR究竟更需要哪個，今天我們和大家好好來聊聊這個話題。

別人的殺手級應用

不過，在此之前，我們先來看看，究竟什麼是殺手應用。殺手應用，一般指的是軟體，能夠促進大眾購買某款硬體的軟體。比如，Office是Windows的殺手應用；即時通訊、網路社交是智慧手機的殺手應用之一。

放在遊戲主機上，那就更好理解了。因為任何一款遊戲主機，都需要在問世幾個月內獲得殺手級應用“力挺”。如果沒有它們，遊戲主機和其他設備就沒有任何實效。

在任天堂64主機上，《超級馬里奧64》是它的殺手級應用，索尼PS2的殺手應用是《俠盜獵車手3》、《古墓麗影》成為Xbox殺手應用之一。

在手機和平板電腦領域，由於這個市場非常成熟，因此殺手應用的數量也最多，範圍涵蓋社交、辦公、遊戲、攝影等多個領域。

很多時候，當一個科技平臺剛剛興起的時候，殺手應用能夠促進它的發展壯大，刺激消費者去購買這一平臺。如果某一個產品缺少殺手應用，那麼它將難以獲得成功，比如，智慧手錶至今尚未有殺手應用出現，它所能夠實現的功能，手機全部都能實現。

可是VR和其他平臺不同

VR平臺與其他的平臺不同，當我們在問VR技術的殺手級應用是什麼時，我們實際上將VR與其他常規的消費者產品視為同類……很多企業需要殺手級應用拉升硬體銷量，但VR不是。

索求VR殺手級應用，等同於要求它展示即時、功利性的實際效用，這是對這項有能力觸及人類內心精神技術的低估。

VR就像是曾經的熱氣球，在一開始的時候，熱氣球曾經被質疑沒有用。對於這樣的質疑，佛蘭克林的回應稱，一個新生嬰兒有什麼用？

現在，熱氣球發展到現在，甚至已經能夠被穀歌用來傳播網路，讓世界每一個角落都能聯網。

熱氣球需要做的是“飛起來”，同樣的，VR首先需要做到的是“虛擬實境”和“在場感”，殺手應用排在後面。

“在場感”or “殺手應用”

今天我們看到一則報導，報導稱，索尼PlayStation研發部門的負責人Richard Marks看來，VR並沒一個所謂的殺手級應用，它不需要。

Marks認為PlayStation VR的殺手級應用是“presence（在場感）”，“presence”並不是一款app，它的意思是那種穿越到另一個地方的感覺，中文可以說是“在場感”。

對於Richard Marks的觀點，我們既同意又反對。我們同意，VR的確最需要“在場感”，就像熱氣球的確需要飛起來一樣，這是一切前提的前提。

但是，我們不同意VR不需要殺手應用的觀點，我們認為，VR需要殺手應用，只是先後不同，主次不同。

試想一下，當一款VR無法提供良好“在場感”體驗的時候，即使你有再多的“殺手應用”，那也白搭。

上個月，德意志銀行發佈一個非常全面的VR商業報告。“完全在場”是當前VR面臨的主要挑戰，當前，沒有幾個VR平臺能夠做到這一點。

“在場”(Presence)是一個行業術語，用來描述一種VR體驗，即讓大腦認為自己正處於所見到或正在互動的環境或場景中。例如，你不僅僅在觀看電影，而是身處電影之中;你不僅僅在玩2D或3D遊戲，而是身處視頻遊戲之中;你不僅僅是在看走鋼絲表演，而是你就在鋼絲上行走。

“在場”就是讓我們感覺到自己正身處VR世界中，而不僅僅是帶著VR頭盔。VR在做到這一點的同時，還要確保不讓用戶出現暈動症，這需要VR設備滿足特定的技術規範，無論硬體還是軟體。

報告還特別指出，“在場”與“沉浸其中”有區別，後者僅代表你感覺到被虛擬世界中的圖像所包圍，而“在場”是你感覺到自己正身處這個虛擬世界中。

怎樣才能做到“完全在場”

第一是穩定的圖像品質，圖像要逼真流暢，無“沙窗效應”；

其次，精確的頭部追蹤，如果追蹤不精確就會導致用戶頭暈；

第三，手/身體的虛擬，要做到讓用戶感覺自己的身體處於虛擬世界之中；

第四，環境反應的連續性，例如當你把一個物體放在桌上時，你回過頭去它應該還在那裡；

最後是社交，其它人也應該存在於虛擬實境空間裡。

要實現上面這些功能，我們還得基於硬體基礎。要知道，創建“在場”體驗，VR頭盔的設計僅占一小部分，扮演更重要角色的是CPU/GPU、追蹤系統和軟體。

當熱氣球能夠飛起來之後，很多人會展開想像，用它來實現更多夢想。當VR真的能夠實現“在場感”的時候，我們才能更好的想像，哪些應用會成為殺手應用。

很多人認為“遊戲”將成為殺手應用。從短期來看，唯一能推動虛擬實境發展，唯一能讓人們為之振奮的行業，就是遊戲行業。只有遊戲玩家才會把虛擬實境眼鏡戴在頭上，才願意嘗試這種東西。這也就是為什麼HTC會選擇在遊戲玩具聚集的網吧內鋪設HTC Vive體驗區。

不過，Oculus工程師卻表示，相比遊戲，社交體驗將會是 VR 更具潛力的領域。TCA 的工程師 Sam Birley 說：“雖然我不確定殺手級的應用是什麼，但我認為它不一定是遊戲。社交互動完全可以在 VR 領域實現。可以想像，能夠在社交網路和人用眼神接觸，是多麼厲害的事。”

根據網易、騰訊等綜合採編

【文章觀點僅代表個人觀點】