在你眨眼時 VR這樣欺騙你的視覺

　　VR的沉浸感，可以讓人仿佛置身于現(xiàn)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，比如盡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。

　　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(diào)的調(diào)整你眼前的VR場景，從而實現(xiàn)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(shù)可用來重制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(nèi)不斷行走，并感覺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(xiàn)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，由于視覺重定向效果，你在現(xiàn)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�；蛘撸�也可以通過重定向來優(yōu)化目標(biāo)映射，從而提升人體工學(xué)體驗。

　　在一些手勢重定向研究中，科研人員甚至打亂了一只手的實際位置和在VR中的位置，利用一只手來為另一只手提供體感反饋。

　　那么如何巧妙的欺騙你的眼睛，實現(xiàn)重定向呢?一個可行的方案是利用人眼的變化盲視特性，即由于短暫視覺遮擋、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(xiàn)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。

　　實際上，在2018年時，NVIDIA、Adobe就提出了一種基于眼跳/眼球掃視的VR重定向行走技術(shù)，在眼跳時人閉眼的時間大約20-40毫秒，在這么短暫的時間里，已經(jīng)證明可實現(xiàn)一定程度的重定向效果。相比之下，，眨眼持續(xù)的時間(100-150毫秒)是眼跳的數(shù)倍，因此允許VR實現(xiàn)更大的調(diào)整，更不容易被人眼識別。

　　近期，德國薩爾大學(xué)博士后研究生Andre Zenner在ACM CHI 2023上就發(fā)表了這樣一篇有趣的論文，來探討在VR中觸發(fā)眨眼來實現(xiàn)重定向的效果和可能性。在論文中，Zenner列出了6種觸發(fā)眨眼的方式，并對其進行測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)目前還沒有一個既隱蔽又有效的刺激方式，但你可以根據(jù)不同的VR內(nèi)容，去選擇更合適的方案，也能得到不錯的效果。

　　Zenner指出：對于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(xiàn)的視覺遮擋來源。但對于變化比較快的內(nèi)容來講(比如手勢重定向，可能只有2秒時間)，3秒一次的眨眼頻率并不夠，而且眨眼通常很難快速預(yù)測。因此，需要想辦法主動觸發(fā)用戶眨眼。

　　此前，已經(jīng)有研究在臺式機、可穿戴設(shè)備上探索觸發(fā)眨眼的方案(軟件和硬件方案)，但在VR上還沒有這樣的研究。此前的研究目的是改善計算機視覺綜合征(長時間看屏幕導(dǎo)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(fā)眨眼。

　　于是，便提出了一種專為VR設(shè)計的眨眼觸發(fā)研究，該研究的靈感來自他在IEEE VR 2021上提出的基于眨眼的手勢重定向研究。在研究中，科研人員根據(jù)一系列常見的眨眼反射特性，提出了6種觸發(fā)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，閃光刺激由軟件程序驅(qū)動，原理是控制屏幕閃白光。畫面模糊是為了模糊干眼癥，刺激用戶眨眼。物體靠近方式采用了一個黑色小球，讓小球從遠景快速向眼前靠近，以觸發(fā)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，由于出現(xiàn)的時間很短暫，幾乎不會引起人注意。噴氣刺激是一種硬件方案，可在用戶太陽穴部位的頭顯內(nèi)側(cè)加入微型噴氣模組，宣稱可觸發(fā)瞼閉反射。科研人員指出，只需要對著一只眼球附近噴氣一次，就能刺激雙眼眨眼。

　　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)。并根據(jù)測試結(jié)果，選出了其中效果最好的4種方案(即3、4、5、6)。

　　以下是這4種方案的優(yōu)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：額外的硬件、需要校準(zhǔn)(未來可以通過眼球追蹤來自動校準(zhǔn)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(dāng); 缺點：觸發(fā)眨眼的速度不夠快(不適合手勢重定向)，未來可通過更亮的屏幕、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(fā)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(fēng)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(shè)計為邊緣模糊等等; 缺點：觸發(fā)眨眼效果不明顯; 適合場景：對眨眼觸發(fā)速度、干擾性要求不高時。

　　通過實驗調(diào)查發(fā)現(xiàn)，物體靠近、噴氣、閃光的方式可以更快的觸發(fā)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。

　　在可靠性方面，只有物體靠近和噴氣方案，能確保在1秒鐘內(nèi)觸發(fā)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。盡管如此，眨眼觸發(fā)機制似乎并未影響參與者完成游戲任務(wù)。

　　在實際應(yīng)用時，應(yīng)考慮如何將刺激機制與VR內(nèi)容更好的融合，降低其侵入性/干擾性。參考：hackaday