一位用戶(hù)穿戴著研究者的實(shí)驗(yàn)裝備——一個(gè)帶有SMI公司視線追蹤技術(shù)的Vive頭盔顯示器（Vive HMD）。疊加圖是俯視圖，記錄了在一個(gè)3.5m&TImes;3.5m的真實(shí)房間里，用戶(hù)的身體移動(dòng)路徑和一個(gè)在6.4m&TImes;6.4m的更大的合成空間里的虛擬路徑。當(dāng)用戶(hù)轉(zhuǎn)向定位時(shí)，目光的快速掃視能夠顯著增加旋轉(zhuǎn)角度，并且不會(huì)造成視覺(jué)扭曲或模擬時(shí)的眩暈感。該方法能夠應(yīng)用于大型開(kāi)放虛擬空間以及小型現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，比如房間場(chǎng)地大小的虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)。
 

在不斷發(fā)展的虛擬現(xiàn)實(shí)（virtual reality，VR）技術(shù)領(lǐng)域中，有很多關(guān)鍵問(wèn)題仍待解決。最近，一組計(jì)算機(jī)科學(xué)家解決了VR中的一個(gè)重大難題，這極大地改善了用戶(hù)體驗(yàn)，使用戶(hù)在身體受限于真實(shí)空間時(shí)，仍能獲得沉浸式的（immersive）視覺(jué)體驗(yàn)，使他們擁有身臨其境的感覺(jué)。這個(gè)研究團(tuán)隊(duì)將會(huì)在2018年的SIGGRAPH（Special Interest Group on Computer GRAPHics and InteracTIve Techniques）盛會(huì)上展示他們的成果。

紐約州立大學(xué)石溪分校（Stony Brook University），英偉達(dá)公司（NVIDIA）和Adobe公司的計(jì)算機(jī)科學(xué)家們合作建立了一種計(jì)算框架，可為VR用戶(hù)帶來(lái)無(wú)限行走在虛擬世界的感覺(jué)，盡管實(shí)際上他們都被局限在狹小的真實(shí)空間里。這種框架還可以給用戶(hù)自由行走的體驗(yàn)，同時(shí)不會(huì)讓他們感受到VR體驗(yàn)中身體移動(dòng)時(shí)常有的眩暈，搖擺和不適。并且用戶(hù)在體驗(yàn)VR時(shí)不會(huì)在真實(shí)世界里碰撞到物體。

為了達(dá)成這個(gè)目標(biāo)，研究者致力于通過(guò)人眼的一種基本自然現(xiàn)象——掃視（saccade）來(lái)操縱用戶(hù)的行走方向。掃視是快速的眼部運(yùn)動(dòng)，當(dāng)我們?cè)谝曇胺秶鷥?nèi)看不同的點(diǎn)時(shí)就會(huì)進(jìn)行掃視，比如審視一個(gè)房間或者觀賞一幅畫(huà)作。掃視其實(shí)是一種不受我們控制的自發(fā)現(xiàn)象，常常每秒發(fā)生幾次。在這段時(shí)間里，我們的大腦會(huì)很大程度地忽略視覺(jué)的輸入，這種現(xiàn)象稱(chēng)為“掃視抑制（saccadic suppression）”。掃視抑制會(huì)讓我們完全忘記了我們的暫時(shí)失明和眼球運(yùn)動(dòng)。

“在VR中，我們可以展示浩瀚的宇宙；然而，我們家里和辦公室的實(shí)際空間則要小得多。”該研究的主要作者、曾在Adobe Research和NVIDIA實(shí)習(xí)的石溪大學(xué)（Stony Brook University）博士生Qi Sun說(shuō)，“人眼掃描場(chǎng)景的本質(zhì)是在注視點(diǎn)間快速移動(dòng)。我們認(rèn)識(shí)到，如果我們?cè)趻咭晻r(shí)輕微地旋轉(zhuǎn)視覺(jué)相機(jī)，就可以重新指導(dǎo)用戶(hù)的行走方向，從而模擬出一個(gè)更大的行走空間。”

研究人員發(fā)明的這個(gè)新方法通過(guò)使用一個(gè)頭部和眼部追蹤的VR頭盔，可以在短暫失明的瞬間探測(cè)到掃視抑制并為用戶(hù)轉(zhuǎn)變方向。當(dāng)需要多次連續(xù)轉(zhuǎn)向時(shí)，研究人員將借助一種專(zhuān)門(mén)的精細(xì)凝視方向來(lái)促使用戶(hù)進(jìn)行快速掃視——用一種可以在我們的視覺(jué)邊緣創(chuàng)建對(duì)比點(diǎn)來(lái)動(dòng)態(tài)鼓勵(lì)快速掃視的方法。

團(tuán)隊(duì)里書(shū)寫(xiě)這篇名為“朝向虛擬現(xiàn)實(shí)無(wú)限行走：動(dòng)態(tài)掃視重定向（Towards Virtual Reality Infinite Walking： Dynamic Saccade RedirecTIon）”的作者將會(huì)在2018年的SIGGRAPH展示他們的成果，該會(huì)議將于8月12日至16日在加拿大不列顛哥倫比亞省的溫哥華（Vancouver， British Columbia）市舉辦。這個(gè)年度會(huì)議和展覽將會(huì)是世界領(lǐng)先的專(zhuān)業(yè)人士、學(xué)者和創(chuàng)意人士的舞臺(tái)，他們引領(lǐng)著電腦圖像和交互技術(shù)的前沿。

迄今為止，現(xiàn)存的虛擬視覺(jué)中無(wú)限行走的解決方法僅具備有限的重定位能力，可能會(huì)導(dǎo)致場(chǎng)景失真；并且還不能避免用戶(hù)碰到真實(shí)世界的物體，比如桌子和椅子。這個(gè)團(tuán)隊(duì)的新方法可以通過(guò)動(dòng)態(tài)重定向使用戶(hù)遠(yuǎn)離這些物體。這個(gè)方法運(yùn)行很快，因此它還可能幫助用戶(hù)避免碰撞到運(yùn)動(dòng)的物體，比如說(shuō)在同一間屋子里的其他人。

研究者分析了用戶(hù)的案例和模擬情況來(lái)驗(yàn)證新計(jì)算系統(tǒng)，包括讓參與者實(shí)施類(lèi)似游戲的搜索（game-like search）和一些檢索任務(wù)?？傮w而言，在掃視抑制期間視覺(jué)相機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)于用戶(hù)來(lái)講是可忽略的；他們不能分辨出在相機(jī)的操控下自己被自動(dòng)調(diào)整了方向。另外，在測(cè)試該團(tuán)隊(duì)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)路徑計(jì)劃的方法時(shí)，用戶(hù)可以行走而不撞到墻和家具，或者移動(dòng)的物體，比如身旁的VR用戶(hù)。

“目前對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)來(lái)說(shuō)，給VR用戶(hù)提供一個(gè)完全自然的行走體驗(yàn)是很難的。”Sun說(shuō)道，“這是我們工作背后的首要?jiǎng)恿?mdash;—去消除這種限制，并且使在大型虛擬世界中的完全浸入式體驗(yàn)成為可能。”

盡管VR系統(tǒng)主要應(yīng)用于VR游戲中，但新系統(tǒng)還可能適用于其他行業(yè)，比如建筑設(shè)計(jì)，教育和電影制作。