说个实在的,VR 眼镜也就是个把耳朵塞进耳朵里的“回声室”。
那会儿认定戴上它就能看世界,一觉醒来发现自己还是没醒,目前才知道,它实际上是个庞大的、能发光的、带着声音的录音机。当年我最早试过那个 $360^circ$ 全景头戴式,没几天就彻底投降了,出于它的脸部跟脸盆一样,头顶的显示器像根天线。
后来换到了 iPhone 里的 Vision Pro,别看能拉伸空间,但那些像马赛克一样的方块还是让我认定有点廉价,毕竟那不是确实、厚实的、能给你真感觉的世界。 要搞懂 VR,先得搞懂咱们人是如何看东西的。人眼像是个二维平面,只能把手指头头伸上去,指尖离视网膜大约 25 厘米远。根据你的视网膜,你的大脑会自动调整,让你认定那东西就在眼前。
要是我把屏幕拉远到 10 米开外,你盯着看,视网膜上那点东西就会像被拉长了一样,变成一张庞大的网。你明明知道那是个平面,但眼会自动把它“收”回来,变成一个你熟悉的、圆滚滚的球体,这个动作叫“透视投影”。 换成 VR 眼镜,你就做了一件挺悬的事。你把眼直接套上了一个庞大的、能发光的、能发出声音的盒子。
这时候,视网膜上显示的东西不再是 2D 的,而是 3D 的,并且它离你的眼只有几厘米远。人眼为了适应,大脑会拼命去“拉”东西,把它往近处收。
要是你看着一个 3D 的虚拟物体,它在你视网膜上的视角比现实中的物体大得多,大脑就会说:“哎?这玩意儿离我超近啊!”便你的瞳孔就收缩了,世界就变大了。 VR 的原理就是玩弄这个“大”字。目前的顶级头显,比如 Quest 系列要么索尼的 Quest 3,它能把你的眼围成一个 270 度的圆。
这意味着,你左右转头的时候,看到的虚拟世界是彻底一样的。就像你在房间里转圈,地板、墙壁、天花板,它们都在转。
这个动作叫“视场角(FOV)”,就是看东西的宽度。
要是这个圈开得忒大,比如超过 100 度,你就变成了那种“全景漫步者”,你走两步就能跑好几圈,还认定自己是从别的房子过来的。 这就引出了 VR 最难的一点——晕动症。人看现实时,视觉信号是二维的,但你的平衡感是靠内耳的前庭系统来确定的,那是三维的。你在闭眼状态下,内耳能告诉你你在哪;但你戴 VR 眼镜,眼看到了 3D 的世界,内耳还在告诉你“我在地上站着”,这两套信号打架了。你的身体就会闹着说:“我要飞起来了!”便你就启动头晕、恶心,就连想吐。 解决这个矛盾的方式,就是得管住“视差”。视差就是物体在不同视角下的位置不同。现实世界里,你看向左边的树,它的像素点跟看向右边的树点的距离不一样;你在 VR 里,要是左右两边的虚拟物体像素点距离一样,那东西就“消亡”了,变成一块黑幕。 故此,目前的 VR 技术都在拼命缩小这个“消亡”的缝隙。
比如 Quest 3 这种机型,通过挺复杂的内窥镜技术,把左右两个眼的屏幕略微分开一点点,制造出一个极细小的视差。
这个视差量大约是 30 微米左右,人类肉眼对这个距离的感知贼敏感。
这就好比你看着一个幻影,左右两边贼细小的差别,让你感觉它就在你眼前晃了一下。 数据挺能说明难题。根据 US 航空局的报告,VR 设备为了管住这种晕动症,要求视差角管住在 30 微米以内。
要是不小心把视差放大到 40 微米,那晕动症就会从轻微的恶心变成剧烈的呕吐反射。就连,要是你把视差设置得忒小,比如只有 10 微米,那东西就会变得无比清楚、无比真,那种压迫感会把你逼到崩溃的边缘,出于你的视觉系统被过度刺激了。 这就是为啥目前的 VR 眼镜不再追求把世界无限放大,而是追求“刚刚好”。你要看到远处的树,它离眼有 10 厘米远;你要看到近处的墙,它离眼也有 10 厘米远。
这样左右两边的像素距离差不多,视差就小,晕动症就没了。
这就好比你在看电影,电影屏幕离你 3.5 米远,画面就是 2D 的;要是关掉电影,你拿个手机屏幕夹在眼皮上,画面离眼就缩到了 3.5 厘米,这时候你看到的 2D 画面在视网膜上的“拉伸效应”就消亡了,大脑又恢复了正常的感知。 VR 的另一个核心,就是头显的矫正本事。早期的头盔像个大鸟笼,不透气,戴着闷得要命。
后来大家发现,要是让眼自己在里面自由转动,你会感觉视野严重变形,并且更好办晕。目前的顶级设备,比如 Meta 的 Quest 6 要么 Viewsonic 的 X 系列,它们有专门的矫正镜片。当你转动脑袋时,镜片会变形,强行把左右两个眼看到的虚拟世界对齐,让你能看到一个 360 度的整个空间。 这里有个有趣的点,就是“盲视”(Ambiparity)。
要是你戴上 VR 眼镜就寝,你的大脑会把它当成现实世界,但眼却在看黑暗。
这时候你的视觉皮层会瞎掉一局部,只保留听觉和前庭信号,但你的躯干前庭系统还在工作。你可能会认定自己在床上躺着,但头顶的显示器却随着你的翻身在动,就连可能从背后看到你就寝的脸。出于大脑被蒙在鼓上了,它分不清这是真还是假。 不过,现代 VR 已经做了大量处理。
比如某些游戏,会提前把虚拟人物放进去,要么让虚拟人物主动走到你面前,这样你的视觉和平衡系统就能同步工作,不再打架。并且目前的头显内部全是微型电机,哪怕你的眼在疯狂转动,那些精密的镜片也能自动调整,让你一直能“稳如泰山”地躺着。 最终总结一下,VR 不像是那种让你换个地方旅行,它更像是一个戴在头上的、能发光的、会讲话、能看清的录音机。它利用人眼对距离的敏感,把 2D 的屏幕强行拉成 3D 的球体,然后通过管住像素的细小视差,让人眼和身体能勉强跟上这个加速的世界。别看晕动症是它最大的敌人,但只要把视差管住在 30 微米左右,它就能给你一个短暂的、真的、充满刺激的虚幻体验。
毕竟,要是能不用花钱就体验一次飞行,多亏哪位啊?