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在你眨眼時,VR這樣欺騙你的視覺

2023年04月12日 首頁 » 熱門科技

VR的沉浸感,可以讓人仿佛置身於現實之外,還可以利用各種生物傳感特性,來模擬一種具有存在感的虛擬空間。實際上,VR可以很好的欺騙人的感官,比如儘管你身處空間有限的房間中,但在VR中你仿佛已來到開闊的戶外大空間中。

在你眨眼時,VR這樣欺騙你的視覺

為了進一步欺騙你的視覺,一些方案會在你短暫閉眼的時候,低調的調整你眼前的VR場景,從而實現某種重定向效果。簡單來講,重定向是通過視覺變化,改變你對VR空間中方位的感知,這種技術可用來重製VR中的行走方向,或是手勢。比如利用行走重定向,可以打破VR場景在物理場景中的一比一映射,可以讓用戶在無意識的情況下,在有限的空間內不斷行走,並感覺VR中的虛擬空間比實際更大。

手勢重定向也有多種用途,比如在現實場景中使用一個真實物體,來代表VR中的多個物體,每次你在VR中觸碰不同的虛擬物體時,由於視覺重定向效果,你在現實場景中實際上一直在觸碰同一個物體。這樣一來,只需要一個物體,就能模擬多個虛擬物體的體感。或者,也可以通過重定向來優化目標映射,從而提升人體工學體驗。

在你眨眼時,VR這樣欺騙你的視覺


在一些手勢重定向研究中,科研人員甚至打亂了一隻手的實際位置和在VR中的位置,利用一隻手來為另一隻手提供體感反饋。

那麼如何巧妙的欺騙你的眼睛,實現重定向呢?一個可行的方案是利用人眼的變化盲視特性,即由於短暫視覺遮擋、圖像閃滅、眼球運動、地點變化、缺乏注意力等原因,觀察者無法注意到場景中的某些變化的現象。這種特性可以為VR所利用,比如在用戶眨眼時,悄悄更改虛擬場景的外觀。

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實際上,在2018年時,NVIDIA、Adobe就提出了一種基於眼跳/眼球掃視的VR重定向行走技術,在眼跳時人閉眼的時間大約20-40毫秒,在這麼短暫的時間裡,已經證明可實現一定程度的重定向效果。相比之下,,眨眼持續的時間(100-150毫秒)是眼跳的數倍,因此允許VR實現更大的調整,更不容易被人眼識別。

近期,德國薩爾大學博士後研究生Andre Zenner在ACM CHI 2023上就發表了這樣一篇有趣的論文,來探討在VR中觸發眨眼來實現重定向的效果和可能性。在論文中,Zenner列出了6種觸發眨眼的方式,並對其進行測試,結果發現目前還沒有一個既隱蔽又有效的刺激方式,但你可以根據不同的VR內容,去選擇更合適的方案,也能得到不錯的效果。

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Zenner指出:對於VR來講,變化盲視是一種營造幻覺的好方式。通常,人每分鐘平均眨眼至少12次,大約每3秒到6秒一次,因此可以作為一種比較常出現的視覺遮擋來源。但對於變化比較快的內容來講(比如手勢重定向,可能只有2秒時間),3秒一次的眨眼頻率並不夠,而且眨眼通常很難快速預測。因此,需要想辦法主動觸發用戶眨眼。

此前,已經有研究在台式機、可穿戴設備上探索觸發眨眼的方案(軟體和硬體方案),但在VR上還沒有這樣的研究。此前的研究目的是改善電腦視覺綜合徵(長時間看螢幕導致的視力問題),因此重點是提高眨眼頻率來緩解視覺疲勞,而不是即時觸發眨眼。

在你眨眼時,VR這樣欺騙你的視覺

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於是,便提出了一種專為VR設計的眨眼觸發研究,該研究的靈感來自他在IEEE VR 2021上提出的基於眨眼的手勢重定向研究。在研究中,科研人員根據一系列常見的眨眼反射特性,提出了6種觸發眨眼的方式:1)白噪音聽覺刺激;2)眉間震動刺激;3)閃光刺激;4)畫面模糊;5)物體靠近刺激;6)噴氣刺激。

其中,閃光刺激由軟體程序驅動,原理是控制螢幕閃白光。畫面模糊是為了模糊乾眼症,刺激用戶眨眼。物體靠近方式採用了一個黑色小球,讓小球從遠景快速向眼前靠近,以觸發人眼的威脅反射,迫使用戶眨眼。黑色小球乍一看就像快速移動的陰影,由於出現的時間很短暫,幾乎不會引起人注意。噴氣刺激是一種硬體方案,可在用戶太陽穴部位的頭顯內側加入微型噴氣模組,宣稱可觸發瞼閉反射。科研人員指出,只需要對著一隻眼球附近噴氣一次,就能刺激雙眼眨眼。

在你眨眼時,VR這樣欺騙你的視覺

Zenner通過4個方向來測試上述方案的效果,即有效果、高效率、可靠、自然不明顯(舒適)。並根據測試結果,選出了其中效果最好的4種方案(即3、4、5、6)。

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以下是這4種方案的優缺點對比:

1,噴氣刺激

  • 好處:綜合效果更好,平衡了效率和舒適性;
  • 缺點:額外的硬體、需要校準(未來可以通過眼球追蹤來自動校準噴頭)
  • 適合場景:需要快速眨眼、低干擾時;

2,閃光刺激

  • 好處:綜合效果與噴氣方案相當;
  • 缺點:觸發眨眼的速度不夠快(不適合手勢重定向),未來可通過更亮的螢幕、不同的閃光圖案來改善;
  • 適合場景:需要快速眨眼,可容許一定程度干擾;

3,物體靠近方案

  • 好處:觸發眨眼速度最快、最可靠;
  • 缺點:干擾明顯,未來或通過將物體與VR場景的風格邏輯匹配,來降低干擾;

4,模糊方案

  • 好處:可能降低明顯性,比如設計為邊緣模糊等等;
  • 缺點:觸發眨眼效果不明顯;
  • 適合場景:對眨眼觸發速度、干擾性要求不高時。

通過實驗調查發現,物體靠近、噴氣、閃光的方式可以更快的觸發眨眼。VR可以很好的模擬快速靠近的物體,而且在不同人身上的效果差別不大。

在你眨眼時,VR這樣欺騙你的視覺

在可靠性方面,只有物體靠近和噴氣方案,能確保在1秒鐘內觸發眨眼。不過,這六種方案都很容易被識別,其中效果最好的也最明顯。儘管如此,眨眼觸發機制似乎並未影響參與者完成遊戲任務。

在實際應用時,應考慮如何將刺激機制與VR內容更好的融合,降低其侵入性/干擾性。參考:hackaday


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