Виртуальная реальность в восприятии человеком

Несколько публикаций Сары Чжан (Sarah Zhang) на эту тему показались нам достойными перевода на русский язык, хотя и в сокращенном виде.

Реклама утверждает, что приближается виртуальная реальность (VR), но в реальности остается еще много проблем, не позволяющих полностью обмануть человеческий мозг. Причем к технике это имеет небольшое отношение, поскольку связано с ограничениями нашего восприятия окружающего мира.

Действительно, за последние несколько лет многие системы виртуальной реальности оставили далеко позади себя неуклюжие устройства 90-х годов прошлого века. Появились HTC Vive и Project Morpheus от Sony. Компания Oculus высоко поднялась после своего приобретения за $2 млрд. в прошлом году компанией Facebook. Невиданных вершин достигла Magic Leap.

Эти новые устройства вполне хороши, чтобы от изображений в них захватывало дух, хотя сама «картинка» остается пиксельной, с большим расстоянием между пикселями. Пользователи VR отмечают, что эти недостатки нарушают «восприятие». В публикациях о VR превалируют эмоции, но никто не смеет утверждать, что человек не может отличить виртуальную реальность от реального окружающего мера, т.е. в очках или шлеме нам показывают мир, похожий на мультфильм, но даже не на кинофильм. Причем расхождение становится очевидным через несколько минут в среде VR, либо достаточно начать движение или повернуть голову.

Дело в задержке и морской болезни (укачивании при движении). Причем для VR последнее можно назвать «тошнотой в симуляторе (simulator sickness) или «кибернетической тошнотой (cybersickness)». Главная причина такой расстройства связана с задержкой, т.е. небольшим, но ощутимым запаздыванием между поворотом головы в шлеме VR и изменением изображения перед глазами в этом шлеме, что создает рассогласование между ощущаемым нами движением (вестибулярный аппарат) и наблюдаемым видом (глаза).

В реальной жизни такая задержка практически равна нулю, поскольку наша система ощущений и система мышечного движения отлично согласованы друг с другом. В виртуальной реальности такую задержку можно сократить только до уровня 20 мс, хотя реальная величина существенно зависит от конкретной области применения. В искусственной системе задержка никогда не будет нулевой, поскольку компьютеру необходимо время на регистрацию движения и перерисовку нового вида (изображения).

Однако насколько малой должна быть задержка, чтобы не человек не реагировал на нее (как не реагирует на последовательность статических изображений в кинематографе и телевизоре, считая их непрерывным отображением внешнего мира). Исследования показывают, что такая задержка индивидуальна для каждого человека и некоторые из нас могут обнаружить запаздывание даже величиной 3,2 мс, хотя большая часть людей не реагирует на задержку в сотни миллисекунд. С морской болезнью та же самая история – границы существенно меняются для разных людей. Возможно, вообще не удастся создать устройство без морской болезни для любого человека, но можно будет устранить ее для большей части людей.

Вергентным (от лат. vergo – склоняюсь) движением глаз называется макродвижения глазных яблок, приводящие к изменению угла между зрительными осями левого и правого глаза. Вергентные движения выступают фактором, обеспечивающим бинокулярное (стереоскопическое) зрение. При этом зрачки глаз сходятся или расходятся, чтобы сфокусировать взгляд на определенном предмете (на нужном расстоянии от человека). Это процесс легко увидеть. Поместите палец руки на некотором расстоянии от себя и начните приближать его к голове – глаза начнут сближаться, чтобы отслеживать движение пальца. При фокусировке на удаляющемся предмете глаза будет расходиться друг от друга.

В VR вергентность не обладает плавностью. Экран на типовом шлеме находится примерно в 7…8 см от глаз, а две линзы искажают лучи света для создания виртуального изображения на виртуальном расстоянии примерно от одного до трех метров. Поэтому любой объект ближе или дальше этой области будет выглядеть размытым (нерезким), хотя вся сцена всегда находится в фокусе вне зависимости от того, куда смотри глаз. Ограничение на фокусное расстояние не позволяет сделать VR-изображение равным реальному.

Говорят, что не стремящаяся к публичности компания Magic Leap как раз и занимается решением отмеченных выше проблем за счет полного отказа то цифрового пиксельного изображения, если судить по поданным этой компанией патентам.

В заключение расскажем о небольшом фокусе, который может сделать любой владелец шлема VR, чтобы почувствовать себя невидимым. Схема:

Virtualnaya-realnost-v-vospriyatii-chelovekom-1

Камера справа проецирует изображение на шлем слева и человеку кажется, что он стал невидимым.

Virtualnaya-realnost-v-vospriyatii-chelovekom-2

Кстати, исследователей интересовала реакция человека на разные предметы, которые как бы проникали в невидимое тело. Оказалось, что все 125 испытуемых безразлично отнеслись к виртуальному проникновению малярной кисти в тело, то показали мгновенную мышечную реакцию на виртуальное проникновение ножа. Виртуальная реальность в восприятии человеком на видео:

Источник:
http://gizmodo.com/the-neuroscience-of-why-vr-still-sucks-1691909123
http://gizmodo.com/virtual-reality-can-fool-people-into-feeling-invisible-1699868021
http://www.nature.com/srep/2015/150423/srep09831/full/srep09831.html

Интересные записи