聊一聊VR虚拟现实(十九）：今天你晕了吗

在使用VR眼镜时，有一部分用户会觉得自己头晕。而在知乎上很多对此现象的解答经常是言必谈晕动症。甚至把晕动症当成是VR固有的、不可解决的、阻碍VR发展的一大问题，但事实是这样吗？

造成VR中眩晕的因素其实有很多，比如硬件相关的瞳距不匹配、辐辏冲突，还有反畸变不准确、定位不准确、显示延迟。当然也包括前面说的直接移动造成的晕动症。

辐辏，是人在观察物体时，两眼之间的夹角（上图中的角度a ）。在观察 X米处的物体时，眼睛晶状体会通过调整使得 X米处的物体恰好在视网膜上成清晰的像。这时，a-X 就是一个现实中正常的辐辏调节关系对。当人看向不同距离的物体时，a 和 X 之间是一一对应的，而且大脑已经习惯了这些对应关系。

在VR中，因为物体是显示在 Y米处的显示屏上。当你看向不同距离的物体时，辐辏角 a 不断变化，但晶状体聚焦距离永远都是 Y。这就打破了原本大脑里的 a-X 对应关系，引起了所谓的辐辏冲突，进而造成一定程度的眩晕（实际使用中并不明显）。

在之前的文章里我们介绍过VR眼镜的成像原理，简单说就是在人眼和屏幕之间放了两块凸透镜。通过凸透镜成像的方式，使屏幕在远处形成很大的虚像。

当两块镜片之间的距离恰好等于使用者的瞳距时，使用者是最舒适的，所以一些VR眼镜会加上 “硬件瞳距调节” 功能。

但是也有一些VR眼镜，考虑到降低眼镜重量和简化机械结构，会选择 “ 自适应瞳距调节 ” 的方式，这种方式是将镜片中心距离固定在64毫米左右的位置（人类瞳距的平均值）。

在一定范围内，人的大脑是可以自适应瞳距与镜片中心距离的小幅度差异。但是当使用者瞳距过大或者过小时，就会发现双眼难以对焦到同一个物体上，从而带来眩晕感。

我们之前讲过，VR眼镜在显示过程中的有一步叫：反畸变。之所以要加这一步，是因为如果屏幕上直接显示正常图像，我们透过凸透镜观察到的就会是边缘被拉伸的图像（上图第1行）。

为了能观察到平整的图像，就需要显示的时候人为地进行反向扭曲（上图第2行），这就叫反畸变。

因为不同透镜畸变参数不一样，所以反畸变的参数需要与之匹配，否则就会造成最终显示效果不佳，边缘处仍然有一定扭曲。这时，我们戴着VR眼镜在转头的时候，会感觉场景在晃动，使用一段时间之后也会造成眩晕。

终于到了大家耳熟能详的晕动症。其实晕动症并不是VR特有的症状。我们平时所说的晕车、晕船都算是晕动症的一种。

之所以有晕动症，是因为人的耳朵里有一套非常精密的感受人头部姿态的器官：前庭器官，包括：半规管、椭圆囊、球囊。

前庭器官可以精确的感受到你头部的姿态，即便你闭着眼睛。而晕动症简言之就是：前庭器官感受到的头部运动，跟人眼观察到的运动不一致。大脑无法适应这样的信息冲突，就造成了眩晕。我们拿 “晕车” 为例，人坐在车里匀速运动时，前庭会认为头部没有运动，而人眼观察到的外部景物却在运动，于是就有了晕车。

用户在使用VR眼镜时，现实中可能是位置固定的。此时如果通过手柄操作使得虚拟角色在VR中直接移动，就会造成眩晕感。当然这种眩晕感并不是所有人都有，就好像有人天生不晕车一样。而且眩晕感也可以在一段时间的适应后慢慢减轻。

现在大部分的VR游戏，都会通过一些特别的方式来避免直接移动，比如下图中的瞬间传送。用户按动按键，会从手部射出一个射线指向远处地面。当用户松手时，虚拟角色会瞬间出现在新的位置。实践证明这种方式不会产生眩晕感。

除了上述比较典型的 “景动人不动” 造成的晕动症外，还有一些更加细微的 “ 晕动 ” 因素：定位精度与显示延迟。
定位精度不够或者较大的显示延迟，都会造成图像显示与头部运动不完全匹配，只不过这种不匹配比较细微，可能我们无法主观上分辨出来，但是它会确确实实造成人们在使用过程中的眩晕，它本质上也是也晕动症的一种。

通常业界对VR显示延迟的要求是：从移动到图像显示要小于16毫秒。在使用一些比较低端的VR眼镜或者手机盒子的时候，我们会感觉无论做什么都晕，就是因为定位精度低和延迟大。

另外，在实际使用过程中发现，人们对转动延迟比较敏感，而对移动延迟容忍度会高一些。

虽然有多种因素会造成VR眩晕，但是反畸变不准确、瞳距不匹配、定位不精准和延迟大等问题在一些高质量VR眼镜产品上都不存在，因眩晕而影响使用的案例只占很少一部分。而 “ 辐辏冲突 ” 虽然看起来是当下VR眼镜方案固有问题，在实际使用中并没有太多报道案例。

对于最后的直接移动带来的晕动症，已经可以通过 “瞬间传送” 的方法避开，但为了使VR中的运动能更真实，人们也在不断尝试新的方案。

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