美軍VR專家說VR 難成功，Oculus 華人工程師覺得仍言之過早

　　最近被一篇名為《美軍專家表示VR 可能永遠不會成功》的文章洗版了，好多朋友過來問我VR 是不是偽需求，VR 行業(yè)能走多遠?我認為，這篇文章本身包含了不少作者的個人情緒在里面，而針對這篇文章的很多評論也多少夾雜了個人情緒和利益。我嘗試除去這些干擾，只跟大家講些事實，結(jié)論大家自己判斷。

　　先說一下自己的背景，我于2014 年7 月加入Oculus，當(dāng)時Oculus 剛被Facebook 以23 億美元收購。我有幸參與不少早期VR 軟體的開發(fā)(Oculus Store、Oculus Video、Oculus Social)，眼看著Rift、Gear 從粗糙的開發(fā)者版本逐漸迭代為成熟的消費者版本。與此同時，整個VR 產(chǎn)業(yè)在Oculus 和其他廠商的推動下逐漸浮出水面。當(dāng)然，最興奮的還是可以和偶像John Carmack 一起工作。(關(guān)于John Carmack 的故事，一天一夜都講不完，有興趣的朋友可以翻閱《Masters of Doom》)

　　回到美軍專家Steve Blake的那篇文章，他的核心觀點是說配戴VR裝置時的惡心眩暈問題(英文有很多種說法，包括nausea、motion sickness、simulator sickness等，以下簡稱「眩暈」)無法解決。

　　首先，我們來看看「到底是什么原因?qū)е铝搜?」Oculus的開發(fā)者部落格上其實已經(jīng)有一篇文章系統(tǒng)性地論述了這一問題(VR Sickness, The Rift, and How Game Developers Can Help) 。文章寫于2013年，作者是Tom Forsyth，一名縱橫游戲業(yè)二十多年的老兵，曾在Valve、Intel、 RAD Game Tools工作過。他描述了導(dǎo)致眩暈的一些原因：

　　一、可以解決的

　　主要有如下4 點：

　　1. 錯誤的畸變校正(Distortion Correction)

　　為了增強使用者的沉浸感，VR 裝置會采用一組放大鏡片來擴大用戶的FOV(Field of View，視角)，原理和廣角鏡頭是一樣的。但是，視角擴大的同時，圖像也會發(fā)生畸變。傳統(tǒng)的思路是從鏡片著手，采用昂貴的非球面鏡片來盡量減小圖像的畸變。而Carmack 則逆勢思惟，在圖像渲染時直接進行逆向畸變，然后經(jīng)由透鏡來抵消這一畸變。這樣做的好處是顯而易見的，它減去了采用非球面鏡片所帶來的額外成本。而這樣做的挑戰(zhàn)在于需要精確地計算逆向畸變的參數(shù)值。如果數(shù)值不準(zhǔn)確，使用者經(jīng)由透鏡看到的圖像依舊會帶有畸變，進而產(chǎn)生眩暈。幸運的是，主流廠商(Oculus、HTC、Google Cardboard、PSVR)都在他們提供的SDK(Software Development Kit，開發(fā)者工具包)里幫開發(fā)者解決了這一問題。

　　2. 錯誤的瞳孔距參數(shù)(IPD，Interpupillary Distance)

　　在模擬3D 成像時，渲染在螢?zāi)簧系膱D像會分為左右兩螢?zāi)?，分別模擬人的左右兩眼所看到的圖像。這兩個圖像基本相似，除了些微的差異(這點大家在上面的圖片中也可以看到)。差異的大小取決于人的瞳孔距，而不同人的瞳孔距是不同的。所以，在進行圖像渲染時，就需要考慮使用者的實際瞳孔距。如果瞳孔距參數(shù)設(shè)置的不合適，使用者就無法聚焦，從而產(chǎn)生眩暈感。在之前的DK2 開發(fā)者版本中，Oculus 提供了參數(shù)設(shè)置工具來讓使用者提前設(shè)置自己的瞳孔距參數(shù)。而在最新的Rift 消費者版本中，Oculus 更進一步，直接提供了一個硬體開關(guān)來動態(tài)調(diào)節(jié)瞳孔距參數(shù)。

　　3. 高延遲(Latency)

　　美軍專家Steve也在文章中提到了延遲問題。這里的延遲，指的是使用者產(chǎn)生輸入(如頭部轉(zhuǎn)動)到使用者看到圖像變化之間的時間差，如果延遲夠大，就會在使用者所感知的移動和實際所見之間產(chǎn)生錯位，造成眩暈。Oculus首席科學(xué)家Michael Abrash有一篇文章專門討論這個問題(《Latency – the sine qua non of AR and VR》)。這篇文章寫于2012年底，對導(dǎo)致延遲的原因做了精確的闡述。以頭部轉(zhuǎn)動為例，從使用者轉(zhuǎn)動頭部到實際看到眼前圖像變化，需要經(jīng)歷3個環(huán)節(jié)：傳感器檢測到頭部轉(zhuǎn)動角的變化→ CPU計算出新的需要渲染的圖像→螢?zāi)桓聢D像。每個環(huán)節(jié)都會產(chǎn)生延遲，當(dāng)總延遲高于15ms時，就會產(chǎn)生較為明顯的眩暈。文章還指出了相應(yīng)的解決方案：使用高刷新率的傳感器和OLED螢?zāi)弧Ｗ鰹镸ichael 20年的老朋友，Carmack透過工程努力以及推動Oculus與三星之間的合作，完美實現(xiàn)了這一方案。另外，Carmack還在第二個環(huán)節(jié)做了進一步的最佳化，引入ATW(Asynchronous Timewarp)，把延遲控制在15ms以內(nèi)。這里面的精彩故事可以從Carmack在Oculus Connect上的演講中找到。

　　4. 不符合VR 的產(chǎn)品設(shè)計準(zhǔn)則

　　VR應(yīng)用的開發(fā)和傳統(tǒng)3D游戲的開發(fā)有不少相似性，但因為VR提供了全新的互動方式，兩者又有很多不同。Valve的Joe Ludwig專門寫過一篇文章來闡述VR應(yīng)用開發(fā)和傳統(tǒng)3D游戲開發(fā)的不同以及注意點(《Lessons learned porting Team Fortress 2 to Virtual Reality》)。

　　二、無法解決的

　　正如美軍專家Steve 所描述的，這里面主要有兩類：

　　缺乏深度訊息：正常人眼在觀看物體的時候，是有焦距的，不同焦距對應(yīng)不同的視角，在視角內(nèi)的圖像，會很清晰，而在視角外的，就會比較模糊。玩過單眼的朋友應(yīng)該對此有較深刻的體會。但是，目前的VR裝置在進行圖像渲染時，并沒有考慮焦距，都是默認焦距為無限遠(即所有的物體都能清晰看到)。這個問題其實并不是非常嚴重，但有少部分人會因為這一原因而導(dǎo)致眼睛疲勞，造成眩暈。

　　運動訊息感知的錯位：這里導(dǎo)致眩暈的原因其實和之前所述的延遲類似，即使用者所感知的移動和實際所見產(chǎn)生了錯 ??位，更深層次的原因是視覺神經(jīng)和前庭刺激(vestibular stimuli)之間無法達成一致。比如說，使用者在VR世界里玩跑酷游戲，但是在現(xiàn)實世界中卻靜坐著。其實，現(xiàn)實生活中的一些眩暈，也是由這個原因?qū)е碌?，比如說暈車、暈船。

　　Tom Forsyth的這篇文章寫于2013年6月，事實上，在2016年的今天，我們再回頭去看，上面所說的兩個無法解決的問題，都已經(jīng)得到一定程度的解決。最新的AR裝置，已經(jīng)可以展示深度訊息(參考矽谷小伙伴Amber的文章 Magic Leap和微軟的Hololens相比有哪些異同點?，他詳細描述了Lightfield Display技術(shù));而最新的VR裝置，已經(jīng)完成了位置追蹤(positional tracking)，意味著使用者在真實世界中的移動可以一對一的映射到虛擬世界中。而諸如Virtuix Omni這樣的硬體，也在嘗試解決如何在虛擬世界里自由奔跑的問題。

　　另外，在產(chǎn)品設(shè)計層面，開發(fā)者們也有很多創(chuàng)新。Steve 所說的第一人稱模擬飛行是VR 里最容易導(dǎo)致眩暈的一類應(yīng)用(視覺神經(jīng)和前庭刺激有非常強烈的不一致)，但是使用者又偏偏非常喜歡這種類型的應(yīng)用。于是，機智的開發(fā)者們透過各種產(chǎn)品設(shè)計層面的創(chuàng)新，來滿足使用者的需求。無論是GearVR 上的Smash Hit，還是即將上線Oculus Rift 的Eagle Flight，都是其中的典范。

　　好了，講到這里，我相信大家對于美軍專家Steve 的觀點，已經(jīng)有了更全面的認識。Steve 的觀點，放在2016 年的今天，是很難站住腳的。另外，在其余一些來自他的判斷中，也有不少有漏洞，具體如下：

　　「每個人都覺得這些裝置是嶄新且具有革命性的，但這不是真相。在這兩年發(fā)生的事情，僅僅是這些裝置的價格從8 萬美元跌到500 美元。我們并沒有做出太多技術(shù)上的創(chuàng)新」，這個論據(jù)非常脆弱，位置追蹤和手勢追蹤(hand tracking)，都是當(dāng)代VR 裝置的核心技術(shù)，這些技術(shù)在20 年前都是不存在的。

　　「目前大多數(shù)Demo 都是宣傳性質(zhì)的，在其他的行業(yè)展會上通常都是只有幾分鐘長的VR 內(nèi)容。我不知道這些廠商是不是故意這樣做的……這也解釋了為什么這么多人認為他們喜歡VR」，這是典型的陰謀論，事實上，早期的demo 都只有幾分鐘長，是因為他們真的只是「demo」。Oculus 即將上線的三十多款應(yīng)用程式，每一款都可以讓使用者體驗好多個「幾分鐘」。

　　「我們都是專家，知道自己在做什么，但當(dāng)你站在我們的實驗室里舉目四望，會發(fā)現(xiàn)沒有一個人戴著Oculus。僅在很少數(shù)的情況下，研究人員會戴上VR，只是為了確認一些內(nèi)容，然后在30 秒內(nèi)摘下來。大多數(shù)時候，我們都是在并排放置的兩個顯示器上觀察視覺效果。當(dāng)專案最終完成時，因為再也不用帶這些頭盔了，我們所有人都很開心?！?工程師不在開發(fā)時戴VR 裝置，并不是不喜歡VR，而是因為戴上后就沒辦法進行開發(fā)了。雖然Unity/Unreal 都在嘗試VR Editor(可以利用頭戴VR 裝置進行開發(fā))，但目前階段效率最高的還是在PC 上開發(fā)，然后必要時戴上VR 裝置檢查效果。另外，專案完成了，大家都很開心，難道不是因為專案完美收工嗎?

　　在矽谷的各種VR 展會上，經(jīng)常能碰到一些十幾年前就心懷VR 夢想的技術(shù)人員，他們對這個領(lǐng)域傾注的熱情，是常人難以想像的。正是這群人十幾年的技術(shù)積累，使VR 在今天有可能走進每個人的生活。文末，引用Michael Abrash 在Oculus Connect 上的一句話，和所有關(guān)注VR 行業(yè)的大家共勉。

　　「VR 時代正在來臨，這一段崎嶇的小路能否走通，靠的是幾千個關(guān)鍵人物的移動——這里面很可能就包括你。這也許讓人難以置信，然而我完全堅定?！?/p>

　　「VR is coming, but the path it takes depends on the actions of a few thousand key people, potentially including you. That may be hard to believe, but I' m completely serious.」

　　本文作者胡韜( taohu.usc@gmail.com)，畢業(yè)于南加州大學(xué)，Oculus 第二位華人工程師。胡韜曾參與Oculus 多個VR 軟體項目的開發(fā)(Oculus Store, Oculus Video, Oc??ulus Social)，目睹Rift/Gear 從粗糙的開發(fā)者版本逐漸迭代為成熟的消費者版本，并經(jīng)歷了整個VR 產(chǎn)業(yè)鏈的崛起和逐漸完備并走自商業(yè)化。