使用VR产生眩晕,一直是困扰着许多用户的问题。尽管VR已经应用于广泛的场景,但晕动症依然存在,且没有一个完整的解决方案。晕动症状通常包括恶心、呕吐、头晕,甚至可能出现眼神经症状、视觉疲劳和定向障碍。暴露在VR视觉信息不匹配的环境中时间越久,VIMS的症状会持续加剧。
当谈及VR眩晕的原因,一些科学家认为可能是因为VR让人的视觉和前庭信息不匹配,所以大脑可能为了降低这种误差而产生眩晕(又称之为VIMS,视觉引发的晕动症)。
其实,眩晕不仅仅是一种不舒适的体验,在一些情况下,它甚至会对生命体的能力甚至生存产生破坏性影响,尤其是影响需要持续注意力的复杂任务,以及涉及空间定向的新获得技能。
实际上,老鼠、鱼等其他哺乳动物也会产生晕动症,表明这种功能障碍与人这种哺乳动物的系统发育根源密切相关。此外,根据Golding提出的理论,晕动症可能是一种古老的身体保护机制,用于检测前庭、视觉和动觉感知时可能产生的神经*性作用。甚至一些人假设,晕动症是进化适应不良的产物,是运动监测系统(前庭)与脑干的呕吐系统互相作用的结果。
科研人员还发现,VR晕动症通常不是突然出现,而是一个连续渐进的体验,就连VR使用者也不清楚具体的问题所在。然而,市面上还没有具体方案可以监控VR晕动症的变化程度。
近期,一项针对VR晕动症的研究结果显示,EEG脑电图检测到的某些大脑活动与VR中的眩晕密切相关。这说明,未来人们也许通过脑电图测量来预防VR晕动症。
据青亭网了解,这项研究名为《VR视觉与前庭信息不匹配:晕动症是否与大脑试图降低匹配差异有关?》,在研究过程中,科研人员让14名参与者暴露在容易产生晕动症的VR环境中,与此同时用EEG来检测他们的大脑活动。
其采用的设备包括:EEG脑电图头盔、PSVR头显和PS4,测试内容则是PSVR平台的一款游戏《StarbloodArenaVR》。在游戏中,参与者将以第一人称驾驶小型宇宙飞船,飞船的运动将由科研人员用手柄来控制,可以在3DVR空间中自由移动,或是上下调整视角。
为了刺激晕动症产生,科研人员设定了三种VR运动模式:1)以大半径圆形轨迹水平移动;2)在第一种模式基础上,一边水平移动同时上下移动;3)在第二种模式基础上,可能会突然加速,或转向预期外的方向。
实验设计:14名参与者(男女比例8:6,年龄29±3.4岁)使用PSVR,时长45分钟(前15-20分钟会出现晕动迹象),坐着体验容易引发晕动症的运动模拟场景。与此同时,每名参与者头上还佩戴EEG头盔,实时记录大脑活动。在体验结束后,参与者也会向科研人员反馈关于眩晕的体验。
经过上述实验,科研人员发现参与者的脑活动存在一些相同规律,而这种规律与参与者对于晕动症的感知能力密切相关。
具体来讲,参与者在VR中产生眩晕时,其大脑全部区域频率低于10Hz的功率谱比正常水平有所增加(尤其是大脑的颞枕区),这说明脑频率与晕动症程度呈正比。而VR晕动症最明显的参与者,其脑电图中θ波、δ波和α波频率增益也最高。
此外,VR晕动症产生时,大脑的大部分区域普遍减少信息流动,尤其是处理前庭信号和识别人体运动的大脑区域。科研人员假设,强度晕动症的产生减少了信息流动、增加了频率功率,这代表大脑接受、传输和处理信息的能力在下降。进而假设,信息流动减少是大脑因为无法解决信息不匹配而做出的正常反应。
而实验参与者则在调查问卷中指出,EEG脑电图在基础水平时,没有产生晕动症状。而在VR模拟的第一个阶段(前5分钟),所有参与者都出现了晕动症最初迹象,包括轻微的全身不适。14名参与者中有11人认为,在VR模拟的最后阶段感受到严重的晕动症状,其他3人则经历中度症状。
于是,科研人员得出以下结论:VR引起的眩晕与脑功能和连接状态的变化有关。在实验中,科研人员构建了一个预测编码模型,并通过该模型发现VR晕动症的一个主要原因,是VR用户缺少前庭刺激,因而视觉信息产生不匹配,所以引起眩晕。
此外,这项研究证明了,科研人员可以通过EEG头盔等非侵入式硬件方案,客观检测VR晕动症,甚至评估VR内容的舒适性。目前,开发者们通过多种方式来改善VR内容的舒适性,比如加入快速转向、传送等移动方式,来优化VR中运动的体验,降低眩晕感。如果想要了解这些VR机制的效果,或许可以通过EEG脑电图来评估,并改善VR中移动的体验感。
尽管EEG技术听起来距离我们比较遥远,通医院里,但随着技术发展,EEG脑电图模块技术也开始商业化,成本和体积都得到降低。比如,LooxidLabs此前曾发布集成在VR头显中的EEG方案等等,未来Valve、Meta等科技公司也将持续发展基于EEG等技术的脑机接口方案,并与AR/VR结合。
因此,未来开发者们也许可以用集成EEG的VR头显来测试VR内容,进一步提升内容的体验感,帮助容易眩晕的人群匹配合适的内容。
接下来,科研人员还计划通过进一步研究来调查,引起脑活动变化的原因是感官冲突,还是晕动症。