第三节 VR技术的现行缺陷与发展图景

对于VR技术的发展，并非所有人都如扎克伯格那般乐观，无论是科技界、业界，乃至在用户之中，都能听到消极的声音，甚至有人认为VR只能是个玩物，新鲜一时，永远不会成功。这些消极的理由在于VR技术仍有一些未能解决的显著缺陷，带来了令人不悦的体验。

眩晕是招致诟病最多的一大缺陷。VR眩晕症（Motion Sickness）是指：当用户使用VR设备后，出现了头晕、恶心、失去方向感、嗜睡甚至呕吐等症状，是一种典型的VR后遗症，亦被称为“晕屏”。不少用户在初次尝试VR后，便遭遇严重的眩晕症状，导致由此对VR敬而远之。产生眩晕的原因是多方面的，不少学者从不同角度给出了原因分析与解决之道。

由里森（Reason）和布兰德（Brand）提出的“感知冲突理论”（Sensory Conflict Theory）是最被认可的理论之一，亦被解释为动量缺失导致的眩晕。感知冲突中涉及的最重要的人体器官称为内耳前庭系统（Vestibular System），前庭系统“感知人体在空间的位置及其位置变化，并将这些信息向中枢传递，主要产生两个方面的生理效应：一方面对人体变化了的位置和姿势进行调节，保持人体平衡；另一方面参与调节眼球运动，使人体在体位改变和运动中保持清晰的视觉，故它对保持我们的姿势平衡和清晰的视觉起重要作用。前庭的三个半规管感知身体旋转的角加速度，球囊、椭圆囊感知直线加速度”。当前庭系统功能发生紊乱时，就会产生眩晕感，日常生活中的晕车便是其中典型的一例。用户在体验VR的过程中，当VR系统模拟了一个处于运动状态的虚拟环境时，用户通过富有沉浸感的视觉令大脑产生了运动的错觉，但因为用户本身并未真正发生运动，因而其前庭系统向大脑输送的依然是静态的信息，大脑所接收到的这两者静与动的矛盾，便催生了眩晕感。这种眩晕感受在诸如过山车、空中飞行等高速VR画面下，尤为明显。

由特瑞斯曼（Treisman）提出的“进化论”（Evolution Theory）则从人类进化角度探讨了眩晕的缘由。其主要观点认为：感知自身及周围事物的运动状态、察觉异样是人类保护自己不受伤害的重要手段，这种手段甚至是下意识的。当我们的感知系统与运动系统发生冲突时，大脑即辨认为异样状况，身体因而自发地采取保护措施，包括：“制止运动（比如：迫使身体平躺直至复原）；通过出汗、呕吐等行为排解毒素；产生恶心不适的症状，警告身体不再进入类似场景。”这些出于自我保护的行为，恰恰导致了VR体验中的不良后果。

此外，高延时亦被认为是引发眩晕的一大诱因。当用户动作与回馈显示之间的延时突破20ms的临界点时，“虽然很多情况下肉眼分辨不出来这种不连贯，但是大脑却早早做出了反应”。这种反应将产生视觉拖影而引发眩晕。

除了眩晕，现阶段屏幕分辨率不足，也是引发不良体验的重要因素。即便在目前主流2K分辨率的环境下，纱门效应（Screen-door Effect）依然存在。所谓纱门效应是指：分辨率不足而导致渲染画面出现细纹，或是高对比度边缘产生分离式闪烁。对于用户而言，便会看到某种黑色网格，仿佛隔着纱门观影一般（见图1-19）。

这种现象在某些低端VR眼镜产品中尤为明显，像素格的出现令观感大打折扣，大幅提升分辨率是解决纱门效应的有效手段。诸如因苹果产品而被大众熟知的视网膜显示（Retina Display）即为一种超高分辨率显示技术，按史蒂夫·乔布斯（Steve Jobs）的描述，当屏幕目距为10至12英寸时，分辨率若达至300ppi（pixels per inch），便可令人眼视网膜无法分辨出像素点，从而实现极为逼真的显示效果。VR设备若想实现视网膜显示，则双目需要12450×6840乃至更高分辨率，即实现8K至16K的显示水平，这对于现阶段的数据计算与图形处理能力而言，显得无法企及，但相信这是一个在不远的将来即可跨越的技术门槛。

针对VR技术的现行缺陷，尤其是眩晕问题，目前研发者与厂商主要从软硬件两方面着手进行改善。

硬件的优化与改进除了上述提及的延时、屏幕刷新率、陀螺仪刷新率、屏幕分辨率等各项指标的不断提升外，主要集中于全身性动作捕捉（Full Body Tracking）与反馈，以达到视觉感知与躯体感知和谐，亦即消除前庭系统功能紊乱，从根本上解决眩晕问题。现阶段，Tyndall正在将能够精准跟踪手指运动的VR手套技术进行商业化，下一阶段，全方位运动机、外骨骼（Exoskeletons）、全身触控衣将会成为技术研发与商业化的重点方向。

值得一提的是，一款名为Teslasuit的全身触觉VR服（Full Body Haptic VR Suit）已经显现端倪，同当年的Oculus一样，亦通过Kickstarter筹集启动资金。其设计概念在于创建遍布全身的传感点，利用肌肉电刺激（Electrical Muscle Stimulation）技术，来模仿与替代大脑信号，直接利用外部电刺激引发肌肉收缩运动，其结果便是即便用户本身并未主动作出任何实际运动，受到刺激的肌肉仍能被动地处于运动状态。同时，Teslasuit亦号称可以仿真出温度、重量、触摸等各类感知反馈，可见其终极目标便是令视觉与全身性感知达到高度统一，从而将沉浸性体验推向极致。

另一个令人眼前一亮的发明来自瑞士艺术家、发明家麦克斯·瑞纳（Max Rheiner），其将创作命名为Birdly VR（见图1-20）。顾名思义，便是希望给使用者带来鸟一般空中飞翔与鸟瞰的效果。使用者需要平躺在模拟平台之上，VR头盔负责影像输出，飞行操控板则提供动作反馈及操控飞行状态，有趣的是，模拟平台最前端装置着一部风扇，提供飞行时的气流感，以完善模拟鸟般飞行的整体体验。

在软件方面的改善包括内容设计的优化，诸如：避免过于猛烈的加速画面，在画面中添加指示性的虚拟肢体，缓解或是消除镜头的晃动等。

费纳（Feiner）与费尔南德斯（Fernandes）团队另辟蹊径在软件层面提出了动态视场角控制（Dynamic FOV Restrictors）的设想，其基本概念为：在体验VR的过程中，当出现视觉感知与躯体感知冲突的场景时，大视场角更容易导致眩晕，因而在出现上述情况时，利用边缘柔化的遮罩来缩小、限制用户的可视区域，从而减轻或避免眩晕的产生，等到感知冲突场景过去后，再恢复大视场角。在此过程中，何时、以何种程度来缩放视场角，将由改良后的软件自行判断与控制。

在解决现阶段问题之后，VR技术的发展进程中，社交化无疑将成为最为重要的一大趋势。在2016年10月召开的Oculus Connect 3开发者大会上，一项名为Avatar的VR社交功能正式面世，Oculus Rift用户可以利用自行创建的虚拟人物，基于脸书与好友展开多元化互动。vTime则建立了支持主流VR设备的聊天室，实现了全球用户在虚拟场景中共处交流、共享信息的场景。VR与社交网络的结合是一盘大棋，是增加VR用户使用黏度、丰富VR使用场景、拓展VR使用功能的必然路径。

当然，一个不可忽视的问题是：VR热潮引发了众多硬件制造商的研发与生产混战，各大品牌自持技术、自持平台互不兼容，直接成为后端内容交叉使用与社交分享的巨大障碍，而要求消费者为了不同平台上的影视或游戏产品，购买多款品牌的VR硬件，可能性甚微。必须意识到的是，硬件消费是引导，内容消费才是文娱产业可持续发展的根源。硬件互通互容是内容消费最大化的保证，硬件厂商与内容开发商共同打造产业链联合体，是VR商业化普及的重要基础。有鉴于此，谷歌、HTC、Oculus、三星、索尼、宏碁宣布成立全球VR联盟（Global Virtual Reality Association, GVRA），致力于打破行业内依然存在的品牌藩篱，最大化技术创造力。在我国，长虹、华为、蚁视等50余家企业在工信部的支持下，成立了“中国虚拟现实产业联盟”，构建了国家级别的产业协调与联动机制。

可以坚信的是，VR技术将会不断实现完善与更新，成为一种更高效的常态化应用工具。以NASA为例，其对于VR技术的青睐随着时间的推移而不断增长，2016年借助Microsoft HoloLens平台，NASA推出Project Sidekick，“通过观察宇航员的动作，研究图表及额外信息，可以帮助专家通过复杂程序指导国际空间站上的宇航员执行任务”。这种更直观、更贴近空间站环境的操作手段大幅提高了工作效率。另一方面，NASA与Oculus、PlayStation VR、HTC Vive等主流平台合作，推出了Mars 2030、Mission：ISS等多个面向公众的体验应用，以普及航空航天知识、并力求获得更多大众支持。VR的这种工具性，将会在娱乐、教育、医疗、建筑、旅游和军事等越来越多的领域得到充分体现。

正如技术哲学创始人恩斯特·卡普（Ernst Kapp）在1877年出版的《技术哲学纲要》（Grundlinien einer Philosophie der Technik）一书中所提出的“器官投影说”，技术是人类身体的投影，从制造最原始的工具开始，直至最先进的机器，人类通过技术不间断地实现身体官能的模仿、替代与延伸，与此相伴的则是感知的丰富、想象的扩展，这种丰富与扩展永无止境，并不断混淆着真实与虚拟、存在与想象的界限。VR技术所带来的正是这样一种生理与心理的革命性体验，本书将集中于电影艺术范畴内，探讨相关的美学、心理学及哲学问题。