一玩VR 头显就感觉晕，这是谁的问题？

在虚拟现实（Virtual Reality，以下简称 VR）普及的过程中，我们听到得最多的不适症状莫过于眩晕了。

　　用户玩完第一人称射击 VR 游戏，脱下头戴显示器觉得天旋地转是常有的事。当然，除了眩晕，有人还会出现其他不适症状，比如疲劳、眼花、恶心等。所有这些症状，我们统称为虚拟现实晕动症（Virtual reality sickness/Cybersickness）。

　　有研究表明，在 VR 中待了超过 20 分钟后，80% 的人都会有虚拟现实晕动症症状。这也就是为什么，目前很少有 VR 应用会将使用时长设置在 20 分钟以上，因此说虚拟现实晕动症是 VR 产业发展最大的拦路虎也不为过。

　　想知道虚拟现实晕动症产生的原因，首先要理解一个人体构造——前庭系统，以及人体平衡机制。

　　前庭系统和晕动症

　　日常生活中，起立、坐下、转身、走路等动作都需要维持身体重心的平衡才能完成。平衡是一套复杂且精细的机制，依赖于前庭系统和视觉感官的相互配合。

　　前庭系统位于人体的内耳，它和听觉系统的一部分耳蜗一起构成了内耳迷路。其肩负的责任是，感受头部运动，并将其转换成神经系统可以利用的信息。如果人体的前庭系统受到了不良刺激，很容易引发晕动症。

　　我们在乘坐汽车、轮船和飞机时，总会感觉到颠婆、摇摆或旋转等各种形式的加速度运动。

　　而前庭系统对加速度运动非常敏感，它将运动信息传递给神经系统，让大脑认为人体是处于运动中的。此时，如果视觉感官没有感受到运动，前庭系统和视觉感官的冲突就导致了晕动症（Motion Sickness）。

　　比如，如果我们在开得不平稳的车上看书、看手机，视觉感官感受到的是静止物体，就很容易晕车。晕船、晕机都是同样道理。

　　以上说的都是现实生活中的晕动症，直到 1992 年，伴随着 VR 的一次商业化浪潮（最终失败了），才出现了一个新词「Cybersickness」专指虚拟现实晕动症。

　　虚拟现实晕动症同样是因为前庭系统和视觉感官的冲突。不同的是，晕动症是人体实际运动了，而视觉感官没有感受到。虚拟现实晕动症则是人体实际没有运动，而视觉感官感受了运动。

　　北京理工大学光电学院副研究员翁冬冬教授团队的研究表明，虚拟现实晕动症典型症状为恶心、眼部不适和方向障碍，小型症状更是有 16 项之多，包括身体不适、疲劳、头痛、眼睛疲劳、眼睛聚焦困难、唾液分泌增加、出汗、恶心、注意力不集中、头胀、视觉模糊、眼花（眼睛睁开时）、眼花（眼睛闭合时）、头晕、胃部不适、打嗝。

　　另外，还可能干扰平衡能力、方向感，也有在使用后不相信真实环境的真实性这种情况。

　　值得一提的是，不管是晕动症，还是虚拟现实晕动症，都和个体有很大关系，产生的症状也因人而异。因此，同一个 VR 应用，有的用户没有任何不适，有的用户会觉得晕。

　　厂商是如何解决虚拟现实晕动症的？

　　在一个 VR 系统中，导致前庭系统和视觉感官冲突的原因有很多，硬件方面的因素大致可以分为 2 类——系统设计以及性能。

　　目前很多 VR 系统仅仅设计为一个带头部追踪功能的显示器，完全没有手部、脚部的交互，这使得人的身体与虚拟内容不能同步运动，很容易导致前庭系统感知与视觉感知不一致，进而引发虚拟现实晕动症。

　　为了尽可能地让人的身体和虚拟内容同步运动，三大 PC 头显都设计了手部控制器来匹配手部运动。Oculus Rift 有 Oculus Touch， PS VR 有 PS Move，HTC Vive 也有 Vive 控制器。

　　HTC Vive 更是具备 room-scale 级别的动作捕捉系统，允许用户最大在 15x15 英尺的空间内自由走动，真实身体和虚拟运动完全同步。

　　头显厂商之外，还有不少第三方交互设备厂商在提供运动同步方案。比如，手部有 Leap Motion 的 Orion，Nimble VR， Usens， 微动、Ximmerse 等；脚部有 KAT WALK， Virtuix Omni， Cyberith Virtualizer 等；提供全身解决方案的有诺亦腾 Project Alice， Kinect， 奥比中光等。

　　除了系统设计本身的原因，硬件性能不足也是导致虚拟现实晕动症的一个重要原因，最明显的表现是延迟。延迟又与显示延迟、运算性能限制、交互系统延迟、跟踪交互精度密切相关。

　　把延迟控制在 20ms 以下，VR 头显才算到了及格线。虚拟现实资深从业者台伯河分析道：

　　首先，设备需要足够精确的办法来测定头部转动的速度、角度和距离，这可以使用惯性陀螺仪（反应灵敏但是精度差）或者光学方法来实现。

　　然后计算机需要及时渲染出画面，显示器也需要及时地显示出画面，这一切都需要在 20ms 以内完成。

　　相应的，如果每一帧显示的时间距离上一帧超过 20ms，那么人眼同样也会感到延迟。所以，VR 头显的画面刷新率应该超过 50FPS，目前来说 60FPS 是一个基准线。要在这么短的时间内搞定这一切，本身就是巨大的挑战。

　　内容开发者怎么规避可能的诱因？

　　VR 内容导致虚拟现实晕动症的原因有很多，常见的有视角、加速度、场景复杂程度和比例等。

　　VR 能大大增强第一人称视角的沉浸感，但也最容易引发晕动症。减轻这种不舒适的有效方法是舍弃第一人称视角，比如 Oculus Rift 随机附送的游戏《Lucky’s Tale》使用的就是第三人称视角。

　　不过，第三人称视角没第一人称视角那种代入感，有用户会质疑：「这种内容有必要做成 VR 吗？」 对于视角选择这个问题，业界现在也仍处于讨论阶段。

　　前文说到，前庭系统对加速度非常敏感，VR 内容开发中更应该慎用加速度运动。但这并不代表 VR 内容中不能采用加速度运动，有经验的团队会耗费大量精力在测试上，以确定什么范围的加速度在 VR 中不会引起虚拟现实晕动症。

　　场景设计方面，有实验证明，虚拟现实晕动症随着场景复杂度的提升而增强。这可能是由于更多的细节导致了更频繁的眼动，或是更重的大脑负担。同时，虚拟场景一旦与真实场景比例有偏差，就会引发晕动症，这种偏差越大，越容易诱发 。

　　VR 内容中引发虚拟现实晕动症的原因还有很多，翁冬冬教授团队的研究列出了 21 项可能的因素。即使有相应的研究，内容开发者还是得自己一点一点去摸索细节。因为当前 VR 内容开发技术的发展远谈不上成熟，更没有一本万能的《防虚拟现实晕动症开发指南》。

　　开发出 Google Cardboard 上体验最棒游戏《Lamper VR：Firefly Rescue》的 Archiact Interactive 团队 CTO Derek 表示，为了规避可能导致虚拟现实晕动症的「陷阱」，他们进行过无数次测试，总结出 40-60 多条防眩晕设计原则，每迭代一个版本，会有专门的人员去一条条地核对。比如，运动中的物体会对人体造成什么影响，怎样的 UI 在 VR 中不会产生眩晕，在迅速移动中要用什么样的贴图，甚至是怎样的字体才是合适的、字体多大、放多远等等。