在你眨眼时 VR这样欺骗你的视觉

　　VR的沉浸感，可以让人仿佛置身于现实之外，还可以利用各种生物传感特性，来模拟一种具有存在感的虚拟空间。实际上，VR可以很好的欺骗人的感官，比如尽管你身处空间有限的房间中，但在VR中你仿佛已来到开阔的户外大空间中。

　　为了进一步欺骗你的视觉，一些方案会在你短暂闭眼的时候，低调的调整你眼前的VR场景，从而实现某种重定向效果。简单来讲，重定向是通过视觉变化，改变你对VR空间中方位的感知，这种技术可用来重制VR中的行走方向，或是手势。比如利用行走重定向，可以打破VR场景在物理场景中的一比一映射，可以让用户在无意识的情况下，在有限的空间内不断行走，并感觉VR中的虚拟空间比实际更大。

　　手势重定向也有多种用途，比如在现实场景中使用一个真实物体，来代表VR中的多个物体，每次你在VR中触碰不同的虚拟物体时，由于视觉重定向效果，你在现实场景中实际上一直在触碰同一个物体。这样一来，只需要一个物体，就能模拟多个虚拟物体的体感。或者，也可以通过重定向来优化目标映射，从而提升人体工学体验。

　　在一些手势重定向研究中，科研人员甚至打乱了一只手的实际位置和在VR中的位置，利用一只手来为另一只手提供体感反馈。

　　那么如何巧妙的欺骗你的眼睛，实现重定向呢?一个可行的方案是利用人眼的变化盲视特性，即由于短暂视觉遮挡、图像闪灭、眼球运动、地点变化、缺乏注意力等原因，观察者无法注意到场景中的某些变化的现象。这种特性可以为VR所利用，比如在用户眨眼时，悄悄更改虚拟场景的外观。

　　实际上，在2018年时，NVIDIA、Adobe就提出了一种基于眼跳/眼球扫视的VR重定向行走技术，在眼跳时人闭眼的时间大约20-40毫秒，在这么短暂的时间里，已经证明可实现一定程度的重定向效果。相比之下，，眨眼持续的时间(100-150毫秒)是眼跳的数倍，因此允许VR实现更大的调整，更不容易被人眼识别。

　　近期，德国萨尔大学博士后研究生Andre Zenner在ACM CHI 2023上就发表了这样一篇有趣的论文，来探讨在VR中触发眨眼来实现重定向的效果和可能性。在论文中，Zenner列出了6种触发眨眼的方式，并对其进行测试，结果发现目前还没有一个既隐蔽又有效的刺激方式，但你可以根据不同的VR内容，去选择更合适的方案，也能得到不错的效果。

　　Zenner指出：对于VR来讲，变化盲视是一种营造幻觉的好方式。通常，人每分钟平均眨眼至少12次，大约每3秒到6秒一次，因此可以作为一种比较常出现的视觉遮挡来源。但对于变化比较快的内容来讲(比如手势重定向，可能只有2秒时间)，3秒一次的眨眼频率并不够，而且眨眼通常很难快速预测。因此，需要想办法主动触发用户眨眼。

　　此前，已经有研究在台式机、可穿戴设备上探索触发眨眼的方案(软件和硬件方案)，但在VR上还没有这样的研究。此前的研究目的是改善计算机视觉综合征(长时间看屏幕导致的视力问题)，因此重点是提高眨眼频率来缓解视觉疲劳，而不是即时触发眨眼。

　　于是，便提出了一种专为VR设计的眨眼触发研究，该研究的灵感来自他在IEEE VR 2021上提出的基于眨眼的手势重定向研究。在研究中，科研人员根据一系列常见的眨眼反射特性，提出了6种触发眨眼的方式：1)白噪音听觉刺激;2)眉间震动刺激;3)闪光刺激;4)画面模糊;5)物体靠近刺激;6)喷气刺激。

　　其中，闪光刺激由软件程序驱动，原理是控制屏幕闪白光。画面模糊是为了模糊干眼症，刺激用户眨眼。物体靠近方式采用了一个黑色小球，让小球从远景快速向眼前靠近，以触发人眼的威胁反射，迫使用户眨眼。黑色小球乍一看就像快速移动的阴影，由于出现的时间很短暂，几乎不会引起人注意。喷气刺激是一种硬件方案，可在用户太阳穴部位的头显内侧加入微型喷气模组，宣称可触发睑闭反射。科研人员指出，只需要对着一只眼球附近喷气一次，就能刺激双眼眨眼。

　　Zenner通过4个方向来测试上述方案的效果，即有效果、高效率、可靠、自然不明显(舒适)。并根据测试结果，选出了其中效果最好的4种方案(即3、4、5、6)。

　　以下是这4种方案的优缺点对比：

　　1，喷气刺激好处：综合效果更好，平衡了效率和舒适性; 缺点：额外的硬件、需要校准(未来可以通过眼球追踪来自动校准喷头) 适合场景：需要快速眨眼、低干扰时;

　　2，闪光刺激 好处：综合效果与喷气方案相当; 缺点：触发眨眼的速度不够快(不适合手势重定向)，未来可通过更亮的屏幕、不同的闪光图案来改善; 适合场景：需要快速眨眼，可容许一定程度干扰;

　　3，物体靠近方案 好处：触发眨眼速度最快、最可靠; 缺点：干扰明显，未来或通过将物体与VR场景的风格逻辑匹配，来降低干扰;

　　4，模糊方案 好处：可能降低明显性，比如设计为边缘模糊等等; 缺点：触发眨眼效果不明显; 适合场景：对眨眼触发速度、干扰性要求不高时。

　　通过实验调查发现，物体靠近、喷气、闪光的方式可以更快的触发眨眼。VR可以很好的模拟快速靠近的物体，而且在不同人身上的效果差别不大。

　　在可靠性方面，只有物体靠近和喷气方案，能确保在1秒钟内触发眨眼。不过，这六种方案都很容易被识别，其中效果最好的也最明显。尽管如此，眨眼触发机制似乎并未影响参与者完成游戏任务。

　　在实际应用时，应考虑如何将刺激机制与VR内容更好的融合，降低其侵入性/干扰性。参考：hackaday