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以目前的技術條件來說，民用VR的視野還是挺狹窄的，就目前VR能做到的擬真度來說，就算是最昂貴的VR頭顯也只能提供被限制在110度左右的視野，而人們在現(xiàn)實中視覺的視野寬度超過了180度，雖然早期的行業(yè)愛好者大多數(shù)都能克服這個問題，但來自微軟的一個研究團隊決定不去忽視它。
“你意識不到你在玩Oculus或者其他VR頭顯的時候其實看到了多少黑邊，”卡內基梅隆（Carnegie Mellon）大學副博士學位學者羅伯特·肖（Robert Xiao）在科技藝術（Ars Technica）的一次采訪中說道，“當你把頭顯戴好之后，你的雙眼做的第一件事就是聚焦在那塊明亮的屏幕的中間部分，所以你意識不到你的視野有多少被黑暗和空白的部分代替了。”
肖在2015年為完成他在卡內基梅隆大學人機交互研究院的研究進入了微軟研究院實習，并決定將這兩條黑邊作為他在微軟進行的第一個大型研究項目，項目叫做“SparseLightVR”。在高級研究員赫爾沃耶·本科的幫助下，肖研究出了一個大多數(shù)人都能負擔得起的解決辦法：用兩組成本低廉的LED燈組成的陣列填滿VR頭顯中那些黑暗的空間。（他們的研究結果上周在2016人機交互展上進行了展覽）
SparseLightVR的內部結構（沒有那塊最終會加上的用來散射燈光的透明塑料板），圖片來源：微軟研究院/ArsTechnica.com
80個二極管就能增加60度視野
本科和肖發(fā)明的這個叫“稀疏外圍顯示”的設備是基于Oculus Rift “DK2”頭顯進行實驗的，這款設備提供的視野只有90度寬（三月發(fā)售的零售版將這個數(shù)字增加到了110度）。兩位研究者在頭顯上的透鏡周圍放置了一圈按照特定方式排列的LED燈，還增加了一塊透明的透鏡來散射它們發(fā)出來的光，當VR中的世界發(fā)生變化時，系統(tǒng)會實時的根據(jù)顯示屏顯示的內容調整LED的顏色和亮度，這可以提供總共60度的額外視野。由于只有很少幾個像素點的數(shù)據(jù)需要處理，所以這并不會占用過多的處理器資源。
最終加上了塑料板的樣子，圖片來源：ArsTechnica
肖表示，不管VR設備是由頭部的運動來控制、還是由按鍵來控制、或者只是對使用者自動播放一段類似虛擬過山車這樣的VR體驗，這項技術都可以減少VR帶來的眩暈感并且提升使用者的事態(tài)感知能力。這其中減弱眩暈感的能力尤其讓肖感到驚喜，因為直到這點現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)之前，所有的研究項目都在顯示范圍和眩暈感的關系這點上有著相反的結論。
減輕暈動癥——意外的驚喜
“有一些研究認為……如果你擴展一塊在VR設備里的高分辨率、高保真度的顯示器的視野寬度，會增加眩暈感發(fā)生的概率和程度。”肖表示，“主要是因為他們認為這會將人們的視覺感官和運動感官——就是能告訴他們的身體他們是否真的在移動的感官——感受到的差距進一步擴大，這就會增加你發(fā)生眩暈的概率。”
既然早期的研究統(tǒng)計都是基于更大規(guī)模的系統(tǒng)來模擬進行的，肖和本科猜測他們可能在距離人臉更近的屏幕的研究上能取得不同的結果。使用這種LED陣列的想法最初只是為了找到一種對這個問題更便宜、更環(huán)保的解決方案。而兩人的第一個公開報告表示參與實驗的14人中就有11人報告他們在使用增加了這個顯示設備的DK2的時候眩暈感有所減輕，這是由于模擬運動時一個叫做“反向傳播”的過程造成的。
這個結果還驗證了一些他們的研究背后的一些根本性的理論：“當我們研究人眼的工作原理時，我們發(fā)現(xiàn)視野外圍的像素密度要遠遠低于中間部分，”肖表示，“眼球的外圍不需要有中間部位那么多細胞，它們對于光線會更加敏感，而這些構造都是在進化中不斷完善而出現(xiàn)的。我覺得我們可以根據(jù)這個特點模擬周邊視線的感知方法制造一種低分辨率的專用顯示器加到設備中。因為它的像素點數(shù)量稀少，所以你不會想要去凝視外圍的東西。你仍然會把注意力集中在中心位置的內容上，當你想看別的方向的內容的時候，只要轉動你的頭就可以了。”
但是人的眼球確實具備向各自方向轉動的能力，而不同于現(xiàn)實世界的是，當人們在VR頭盔里轉動他們的眼球的時候，迎接他們的只有一些發(fā)光的LED燈。肖和本科也在相關的論文中表示他們意識到了這個問題，他們建議將LED燈的尺寸再減小一點，這樣應該不僅可以提升體驗的效果，甚至能提高AR系統(tǒng)的效果。肖在這套系統(tǒng)上的體驗讓他對未來這種技術在無論游戲還是生產力工具上的應用都充滿了希望。
SparseLightVR內部的一張近景，頂部顯示的顏色能讓使用者感受到天空，綠色代表著地面，還有左側的紅色是一架沒有顯示在屏幕的紅色直升機，圖片來源，微軟研究院/ArsTechnia.com
“想象你在進行一項龐大的工程，比如雕塑，這時我們可以在你視野的邊緣顯示出你目前在整個作品中的位置。”肖說道，“或者說比如你在進行一項虛擬建筑設計。你可以每時每刻都在利用這種技術在視野邊緣確認你現(xiàn)在的位置，從地點到面對的方向，讓你對你的位置有一個最直觀的了解。這樣他們在移動改變自己所處的場景的時候就能更快的理解自己所處的和將要去到的位置。”
由于研究還沒結束，除了他們在一年以前已經完成的產品原型之外他不會告訴我們現(xiàn)在他們的研究已經進行到什么程度了。但他給了我們一些關于這個研究項目的未來的提示：“AR可能是最近會實際應用的領域”，但他沒有提到HoloLens這個名字。當被問到他的發(fā)現(xiàn)是會開源給所有VR開發(fā)者來進行測試和開發(fā)還是提供給硬件廠商來制造適合他們自己的產品升級和配件，肖只是說：“微軟曾經開源過幾個類似的項目，比如RoomAlive”。
via ArsTechnica
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