人在虛擬實境中為什麼會「生病」

注意！這是一篇科普文。

就像暈車和暈船一樣，許多人使用虛擬實境過程中感到噁心和頭暈

虛擬實境（VR）技術通過頭戴式顯示器（HMD）將人們沉浸在真實或想像的環境中，為人們學習、交流和放鬆提供了更多的可能性。

當今社會，VR不僅是娛樂的來源，還被廣泛應用於教育、技能培訓和醫療康復。在許多情況下，當實際環境過於危險時，VR可以用來幫助教授複雜的技能，例如礦山救援人員的安全培訓。

但儘管虛擬實境技術在不斷取得進步，一種被稱為cybersickness（網絡病）的疾病正在阻礙虛擬實境的廣泛應用。

「網絡病是使用計算機顯示器引起的疾病的總稱，」 UNSW 大學視光與視覺科學學院的Juno Kim博士解釋道。

「這種健康狀況與暈動病（尤指暈車）非常相似，通常包括頭暈、噁心、眼睛不適和定向障礙等症狀。」

「但是暈車是我們看到的東西和其他感覺有關我們的運動信號之間的感覺失配，而網絡病不需要身體運動。」

當眼睛接收到的視覺信息片段與其他感官接收到的信息斷開連接或形成衝突時，就會出現這種不匹配，稱為「感官衝突」。

雖然網絡病的嚴重程度因人而異，但症狀可能是長期的。

Kim博士說：「有證據表明，網絡病已經對消費者日常廣泛使用HMD VR產生了負面影響。」。「通過更好地理解網絡病，我們可以找到硬體和軟體解決方案來減少它。」

虛擬實境被廣泛應用於各個行業，包括身體康復

症狀源於滯後

有許多科學理論可以解釋為什麼人們會存在網絡病。例如，「毒物理論」認為網絡病是中樞系統試圖保護身體免受危害（就像毒藥一樣），而「眼動理論」則認為網絡病是由不適當的眼球運動、眼疲勞和難以集中注意力引起的。

雖然人們對於在虛擬實境中為什麼會生病還沒有達成共識，但人們普遍認為，顯示延遲（即虛擬場景與實際動作保持一致的延遲）是一個關鍵的因素。

Kim博士說：「早期的HMD有固有的顯示滯後。」 眾所周知，這些顯示滯後會導致嚴重的網絡病。

「隨著這項技術的不斷發展，像Oculus Rift S和Quest這樣的新型HMD設備現在都實現了極低的顯示滯後。但是潛伏期峰值可能會時不時出現，這似乎仍會引發一系列的網絡病。」

VR技術的進步減少了延遲時間，但延遲峰值仍然可能發生

像Kim博士這樣的研究人員正利用這些快速加載的頭盔來更好地了解一般的網絡病。

他說：「有了這些最先進的顯示器，我們最終可以通過增加延遲來觀察其對網絡疾病的影響，從而進行解構遊戲。」

網絡疾病新理論

Kim博士和他在感官過程研究實驗室的團隊一直在努力尋找一種方法來衡量發生網絡病的可能性。

研究小組最近發現，網絡病可以用「場景不穩定性」的水平來解釋，即虛擬環境相對於頭部實際旋轉的旋轉量。

例如，如果一個人在虛擬實境中轉頭，虛擬頭就會跟著他做同樣的動作，，但無論在時間還是空間上都會存在一定延遲和誤差。隨著虛擬環境的調整，地面似乎變得不穩定，即使物理地面仍保持靜止。

研究發現，虛擬和物理頭部之間的角度差異（稱為DVP）不僅會造成不穩定環境的假象，而且會導致出現和加重網絡病的可能性。

在圖B中，真實頭（綠色）向下看，而虛擬頭（紅色）緊隨其後，延遲導致虛擬接地（圖C）顯得不穩定

為了證實這一理論，30名參與者被要求在虛擬空間中走動，同時佩戴最先進的頭盔—Oculus Rift CV1。雖然這種頭盔顯示器的基線滯後通常不到5毫秒，但研究人員增加了人工延遲，以使使用者的真實動作和虛擬動作不同步。

參與者在每次試驗中都用一個量表報告了他們感知到的場景不穩定範圍，並以20分制來衡量他們的網絡病。隨著顯示延遲的增加，報告的網絡病程度和場景不穩定也增加了。

Kim博士說：「我們基本上創建了一個客觀的幾何模型來解決感官衝突。」

「場景不穩定性理論是第一個為理解網絡病及其原因而產生的可測試假設。」

VR的使用變得越來越普遍，因此正確掌握基礎知識很重要-例如確保人們不會「生病」

邁向VR的未來

測量和跟蹤網絡疾病有助於使頭盔虛擬實境體驗更加安全、愉快和受歡迎。

「現在我們已經掌握了關於某人遭受的深靜脈血栓峰值差有多大的即時信息，我們也許有辦法預測他們生病的可能性。」

Kim博士說：「 VR技術變得越來越普遍和易於使用，因此掌握正確的基礎知識並確保人們不會『生病』很重要。」

「網絡病的解決方案可以通過提供更好的途徑，使人們更好地獲得未來的工作、教育、培訓和交流方式，從而使全球社會受益。」

註：本文由書雲虛實科技編譯，轉載請註明來源。