虚拟现实为什么这么难实现?

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Michael Abrash,被业界称为传奇图形程序员,曾经开发过著名划时代游戏“雷神之锤”的引擎。前不久,Michael Abrash宣布加盟虚拟现实头盔公司Oculus担任首席科学家。与曾经共同开发雷神之锤、现在Oculus担任首席技术官的John Carmack相聚。Oculus不久前刚被Facebook花费20亿美元收购,这让很多人开始看好虚拟现实设备。不过,Michael Abrash则在一次活动中发表了25分钟的演讲,告诉大家虚拟现实没有想得那么简单。

首先,我们应当明确虚拟现实(VR)、现实增强(AR)的区别,前者是完全营造一套虚拟的世界和系统,在这个系统中提供服务,例如模拟真实世界,或者是体验真实世界中无法体验的感受。比如Oculus Rift就是这样的产品。而AR则是利用现有的世界,将系统结合上去,可以直观的反应真实世界的信息,或者是由系统自行判断动作等。现实增强浏览器Wikitude、Google Glass都是这个范畴内的。两者在实现技术和运行方式上都有较大的差别,不能混为一谈。

Michael Abrash重申了VR的意义,他认为,只有完全真实的模拟出一个世界,才能称之为虚拟现实,而这个被模拟出来的世界要能带来与真实世界一样的感受(这种感受指的是人身体上的感受)。这也是Michael Abrash做这个演讲题目的初衷:别再认为带一个面具或者眼罩,里面画面可以动,就算是虚拟现实了。

Michael Abrash将虚拟现实的难点分为了三个部分:追踪、延迟、内容创造。

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追踪,指的是对用户动作和视线的捕捉。由于在现实世界里面,“场景”是相对静止的,在人活动的过程中,通过头部的运动,眼部的运动,身体的移动和抖动等等动作,使得眼前的“场景”形成了一个动画。而在虚拟现实的设备中,画面要根据人的这些动作做出相应的调整才可以,而这些动作看似使用陀螺仪或者6轴定位就可以解决,但是多种动作组合起来就不是那么简单了。

举个例子,当人的头部转动时,视线集中在一个物体上和视线跟所头部转动,眼前所得到的画面你是完全不一样的,不仅如此,同样在画面中的物体,它的虚实情况也是有所区别的。这就需要虚拟现实设备追踪头部转动的同时追踪眼部动作,再加上身体的平移,配合头部转动甚至是高速的转身、转头。这些动作在FPS游戏(第一人称射击游戏)中都是常有发生的事情,而FPS游戏正好是虚拟现实技术在游戏中应用最为合适的场景,这些问题不解决好,不能算是真正的虚拟现实。

延迟,是显示设备都会面临的问题。手机如果出现延迟,会影响用户的体验,但是虚拟现实设备如果延迟的话将会对用户的身体造成影响。与现实中“肉眼看到图像→大脑接收指令”的机制不一样,虚拟现实要实现“捕捉动作→交由主机处理改变动作→由显示屏现实出来→肉眼看到图像→大脑接收指令”这一整套系统。

所以,如果在运算和输出环节一旦延迟,就会让用户的动作与眼前图像和大脑接收到的信息产生不一致,而大脑会根据这样的情况做出相应的反应,通常会让人产生不适感。比如,当你处在一个虚拟现实的环境中,如果画面在模拟你的移动,而你并没有运动,那么大脑会得到错误的指示信号,并且调整人体的平衡性等,很大一部分人会感动恶心,晕车也是同样的原理。

就算很好的解决了追踪和延迟的问题,虚拟现实场景中呈现的内容更加是一个关键的问题。它听上去没有那么复杂——现在的电子游戏很多场景都做得可以乱真。但是问题在于,虚拟现实所给用户的感受是真的处在场景之中,而再真实的电视游戏,大脑也会判断出实际并非身处那个环境。所以通常人们在电影院感受的3D效果会比在家中感受真实——因为你的注意力不被黑暗的四周所分散,更加的集中。这一切都是人类大脑带来的指令,化作产品层面则包含了色彩、响应速度、内容设置甚至到像素级别的画面抖动,包含了太多的技术问题,都是要一点一点去处理解决的。

Michael Abrash表示,虚拟现实才刚刚开始,Oculus Rift很不错,但仍然有很多的问题。他的工作就是致力于解决这些问题,更好的实现虚拟现实能达到的水准。而在什么样的场景去使用虚拟现实也是他们在不断探索的事情,毕竟Oculus Rift的目的不是让用户一直戴着它沉溺在虚拟的世界中。作为世界最顶尖的计算机图形学大师,尚且认为虚拟现实实现起来有很多很多的困难,其他人,是否应该稍微清楚的认识到其中的困难呢?

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