据雷锋网了解，Oculus Research 的 VR 和 AR 研发中心近日发布了一项名为“焦点平面显示”的新技术，该技术试图改善现今 VR 头戴设备的视觉辐辏调节冲突问题（VAC现象，也就是我们通常所说的调焦冲突，雷锋网(公众号：雷锋网)的详细解释请阅读文后背景介绍），公司将这项技术称为一次“突破性”进展。

目前，Oculus Research 已经发表了关于该技术的一篇论文，并计划在今年7月的SIGGRAPH 大会上展示这项技术。公司官方报道称：

焦点平面显示技术模仿了人眼在不同距离物体间自然转换聚焦的方式。不同于过去通过增加更多聚焦区域来获得相同景深的方法，这项新的技术利用空间光调制器（SLMs）改变光线进入显示器的方式，使头盔显示器在3D物体上的焦点发生弯曲，从而增加景深，同时将展示的空间距离最大化。这项技术可以提升画面的清晰度，让用户的 VR 使用体验更加真实自然。该项目结合了先进的硬件工程技术、科学医学成像技术、计算机视觉研究和最先进的算法技术，旨在推进下一代 VR 设备的发展，此次研究综合使用了多个学科的最前沿方法，也是我们的第一次尝试。这项技术未来甚至可以让近视人群在使用 VR 设备时摘掉眼镜。

项目研究者们使用了空间光调制器，对光线进行选择性弯曲，从而改变对图像不同区域的焦点调节。

焦点平面显示延续了此前变焦距和多焦距的概念，并进一步根据场景内容对视觉图像进行定制化。得益于数年来相关的自适应成像技术应用的研究基础，我们展示了新型的相位调制器 SLMs 在实现焦点平面显示一概念的能力。我们构建出一个概念证明原型机来展示高像素的多点对焦成果，同时也展示了对联合焦点平面与彩色图像分解的一个完整最优解决框架。通过将基于目标的焦散、视网膜扫描显示器和其他相适应的HMDs 等概念的结合，我们希望该研究可以启发研究者们利用新型展示技术解决 HMDs 中的视觉辐辏调节冲突问题。

当然，这项技术并不是解决视觉辐辏调节冲突问题的最佳方法，但是 Oculus 打算将这项技术作为目前 VR 展示技术和未来理想解决方案的一个折衷方法。

Oculus 在其官方博客中写道：“尽管我们离最终产品的实现还有很长的一段路要走，但那时这项新技术为未来的研究打开了一个激动人心又富有价值的新方向。我们将会为整个 VR/AR 产业的利益，持续发表新的研究结果。“

论文中提到的所谓“变焦距”展示是目前一个热门研究主题。因为该技术旨在让 VR 头盔展示器中的光线变得更贴近我们现实生活中看到的样子，使得我们的双眼在虚拟场景中聚焦更加自然和舒适。这项技术也可以让近视人群在使用 VR 头盔时摘掉眼镜。

焦点平面显示技术仍然需要人眼追踪，所以这还不是一个十分完善的解决方案。研究者也承认，该技术在广角情况下不易实现，下图展示了研究者们对实现“变焦距”的不同技术方式的特点评估。

在现实世界里，如果想要聚焦在近物上，眼睛晶状体就会自动弯曲，将物体的光准确地反射在视网膜上，使你清晰地看到该物体。而对于远距离物体，光线则从不同于近物的角度进入眼睛，此时晶状体必须再次调整，保证光线还能正好聚焦在视网膜上。这也就是为什么当你注视眼前的手指时，后面的景象会变得模糊；相反地，如果你聚焦与手指后面的景象，你的手指将变得模糊不清。这就叫做屈光调节（Accommodation）。

视觉辐辏是指单眼将单个视角重叠整合为3D图像的眼轴旋转。图片来源：courtesy Fred Hsu

视觉辐辏（Vergence）是指双眼眼轴通过一定的旋转将左右单个视角整合为一个立体图像的过程。在观察远距离物体时，双眼几乎是平行的，因为双眼距离与物体的距离相比已经微不足道了（这相当于两个眼睛观察到的物体角度几乎相同）。但是在观察近距离物体时，你的双眼必须有一定角度的向内旋转，以保证图像的立体效果。你可以通过观察面前手指来感受这一过程。当你聚焦在近处的手指时，会看到手指后方的景象有两个成像，而当你聚焦在远处时，会出现两根手指。

通过眼睛的精密调整，你的大脑可以利用屈光调节或视觉辐辏来判断聚焦物体的远近距离。问题在于，屈光调节和视觉辐辏实际上并不是自动地同时发生的，他们之间有一个直接的相关关系，给定任意的屈光调节度，就会对应一个视觉辐辏度；相同地，给定一个视觉辐辏度，就有一个相应的屈光调节度。在人类的婴儿时期，大脑和眼的配合就已经形成了正确的肌肉记忆，使得二者总能在无需思考下同时发生。

但是，在现今的AR/VR头戴展示器上，受限于光学设计，屈光调节和视觉辐辏不会像人眼一样同时调整。在AR/VR 的头盔中，在距双眼3英寸的地方有一个播放虚拟图像的显示器，和一个将光线聚焦在眼睛上的透镜（就像人眼中将外界光线聚焦在视网膜上的晶状体一样）。但是因为显示器和眼睛的距离是固定不变的，所以图像中所有物体的光线也是从相同距离出发。因此即使在虚拟场景里有一个五公里远的山和一个五英寸近的咖啡杯，他们进入你眼中光线的角度都是一样的（这就意味着你眼睛的屈光调节度不会改变）。

因此，不变的屈光调节和头盔中变化的双眼视觉辐辏产生了一个冲突。所以调整VR显示中左右眼不同的图像，使得双眼可以在不同距离物体之间调整聚焦点，是VR/AR 显示立体光学的关键所在。

当然，雷锋网觉得未来我们的确可以研发出的最贴近现实也是最舒适的VR/AR展示技术，消除视觉辐辏调节冲突问题，让二者同步进行，正如我们在真实世界里看到的一样。

睛虽然离屏幕是很近, 但是并不是聚焦在近距离上, 因为有凸透镜的存在, 你看的是几米甚至上百米远的东西。

我们算是国内第一批做VR（虚拟现实）游戏的团队了, 基本上都是一路踩着坑过来的, 也从侧面说明了目前VR游戏的不成熟。 但是, 得益于大公司的资源, 机会和合作关系优势, 我们能在第一时间获得前沿的资料, 并可以体验到最新的一些硬件原型。 所以, 对于整个行业的发展趋势, 相对于其他人会了解的更深入一些。 不过最近我们发现, 大众(甚至是做游戏开发的同事)对于VR的了解还是相当有限的, 甚至还有一些误解, 我觉得有必要总结分析一下, 让大家能够更清楚的认识虚拟现实游戏, 并去接受它。

1、头戴显示器不是一个新东西了, 很早就有了, 现在只是资本炒作火的

现在的VR市场火热我承认是有一部分概念炒作的因素推动, 但前提是VR在技术上的确已经有了突破, 达到了民用级别的体验。 一方面是OLED液晶屏的技术发展让体积和分辨率可以让人满意, 另外一方面是各种传感器和软件优化把延迟降低到了不可察觉的程度。 虽然SONY在几年前就推出过三代的头显, 但这个与现在我们所说的VR是不一样的。 我们所说的VR(显示器), 相对于过去, 不仅仅是像3D电影般的体验, 而是加入了360度无死角的自由视野, 从而带来了身临其境的沉浸感。 这份”沉浸感”, 很难通过语言去描述, 只有真正去体验过的人才知道其中的美妙。

2、不就是一个壳子加两个镜片吗? 买个Google纸盒子玩玩就行了

很多人都会问, Oculus和Cardboard都是VR, 为什么价格差了上百倍? Cardboard(包括国产的各种塑料版本)能够提供基础的VR体验: 3D, 环绕, 沉浸感。 但是, 很多人体验过后就不会再有动力进行再体验了, 为什么呢? 因为它的体验不够好。 一方面, 手机VR受限于机能的限制, 只能展示一些非常简单的画面, 完全达不到”现实”或以假乱真的程度; 另一方面, 由于手机VR的转头是依赖手机的陀螺仪进行计算的, 延迟非常大, 再加上手机屏幕本身的刷新率和延迟, 造成了转头时画面无法及时更新到正确的位置上。 这不但破坏了VR的沉浸感, 甚至会对身体造成不适。 之前我翻译的几篇文章已经明确说过, 要想达到良好的VR体验, 延迟是非常重要的一个指标, 必须在20ms以下, Oculus在这方面做了大量的优化工作。 目前的手机VR方案,

3、近视眼玩不了啊, 普及不了有什么用

事实上, 经过良好的工业设计, 近视眼是可以在戴眼镜的同时佩戴VR显示器的。 我个人就是个近视眼, 天天带着Oculus DK2做开发, 并没有什么不方便, 比去电影院看IMAX3D戴两层眼镜强多了。 不过, 有些头显的设计的确对近视眼镜考虑不太好, 如HTC Vive, GearVR, 以及国产的几个。 这方面SONY的PSVR做的最好, 佩戴舒适性相当不错, 再次证明了”索尼大法好”。

4、眼睛离屏幕那么近会不会瞎啊

每当有一个新事物出现时, 总有人想当然地以为对身体不好, 这就是像”照相机能摄魂”, “手机致脑癌”, “WIFI会流产”一样。 眼睛虽然离屏幕是很近, 但是并不是聚焦在近距离上, 因为有凸透镜的存在, 你看的是几米甚至上百米远的东西。 比起躺床上看手机来说, 眼睛受的伤害小的多。 如果非要挑一个可能对眼镜有负面作用的因素的话, 我想低刷新率才是值得关注的。 所以, 请不要长时间体验基于手机的VR产品, 因为它们的刷新率多数连60FPS都不到, 会导致视觉疲劳并引起晕动症。

5、VR头显只是一个显示器, 并不会产生新的游戏体验

我在一开始接触VR时也是这么想的。 做为相对来说比较”核心”向的玩家, 对游戏的品质要求都比较高, 而VR最初只是换了个显示方式, 并没有带来新的玩法和体验。 但是, 我们也注意到, 各种VR周边的操作设备已经随着VR市场也火热起来, 比如跑步机, 体感控制器, 动作捕捉等。 其实大家的目标都是一致的, 在虚拟世界中还原”现实”的操作体验。 我们团队也在VR中尝试了各种像LeapMotion/RealSense/Hydra/Wiimote之类的设备, 最终把Kinect2与Oculus结合实现了一版还算满意的操作。 想像一下在虚拟世界中, 不但只能看, 还有身体和双手了, 可以抓, 扔, 拍, 打, 摸……这其实才是VR带来的全新用户体验, 从游戏设计上也可以产生新的玩法。 所以, 良好的VR体验, 必需配合自然操作习惯的控制器, 这也是手机VR方案目前无法实现的。 从三大VR厂商的硬件路线看来, 目前大家的选择趋于统一: 双持控制器。 这算是在成本, 技术和体验之间的一个平衡点, 未来的游戏可以参考这个方向进行设计了。

6、现阶段的VR解决不了晕的问题, 肯定普及不了

“晕动症”好像是伴随VR出现的一个新词, 大概的症状与晕车晕船差不多。 很多人在第一次体验VR后都会或多或少地出现一些症状, 这也造成了很多人的顾虑。 本质上来说, 我觉得导致它的原因有两个: 一个是你没动, 但是看到的画面动了; 另一个是你动了, 但是画面没跟上。 晕车晕船的原因跟第一个因素也有直接关系, 所以在进行VR游戏设计的时候, 需要尽量避免被动的身体移动和转向。 这种情况导致的症状轻重, 跟个人体质有很大关系, 而且随着体验次数多了之后是可以减轻或消除的。 所以, 这个因素是可以通过游戏设计和体能训练消除掉的。 那另一个因素呢? 主要看硬件和软件的优化, 也就是延迟的优化。 所以, 在选购VR硬件和游戏时, 必须把延迟, FPS等做为首要的筛选标准, 那现阶段的手机VR产品几乎全军覆没了。

我不是很认可这个观点, 因为它们的领域是不一样的。 对于游戏来说, 我们更喜欢虚拟的, 幻想的, 现实中不存在的东西, 比如仙侠, 魔幻, 科幻, 二次元等, 这些是在现实世界中接触不到的东西, 是常人难以想像的。 所以, VR天生就是为游戏而生, 因为它可以带给我们从未有过的体验, 把幻想变成现实。 而AR（现实增强）的应用领域更广一些, 我想它更适合各种行业应用, 未来可以渗透到我们生活的方方面面。 从目前的硬件技术来说, VR已经接近民用标准, 而AR还需要几年的时间。 总的来说, 它们在技术上是非常相似的, 所以也有人提出”混合现实(Mixed Reality)”的概念, 把它们当成同一种技术的不同应用也未尝不可。

8、我体验过很多demo, 都太卡了, 全是残影, 现在的硬件不成熟

如果你体验的手机VR, 这个是硬件原因, 建议体验下Oculus。 如果你体验的是Oculus, 那要么是主机性能不够, 要么是游戏优化太差。 造成这个现像的原因本质上还是延迟, 硬件厂商给我们提供了足够低的延迟, 软件开发者也要给力才行。 通常VR显示器都有一个FPS的要求, 这个FPS是最高的FPS, 同时也是最低的FPS。 与传统游戏不同, 60FPS的游戏偶尔掉到30FPS也不会什么明显的体验差异, 但在VR游戏中, 低FPS直接导致转头时严重的拖影/残影现象, 进而引起身体的不适。 所以, VR游戏的体验差并不一定是头显的原因, 多数跟内容和显卡有关系。 以Oculus Rift消费版为例, 像素处理压力是主机游戏的7倍, 所以想要流畅地进行体验, 一块高端显卡是少不了的。

9、Oculus DK2我也体验过啊, 分辨率太低了, 全是狗牙

DK2只是开发版, 并不能代表现有的硬件水平。 以明年(2016)的消费硬件为例, 分辨率提升到接近2k的水平, 像素密度已经不是影响体验的主要因素了。 虽然仔细看还是能够看到像素点, 但已经不会因为锯齿和纱窗效应让人出戏了。

10、HTML5游戏和VR迥然异途，各自占山为王

目前大家都认为在手游进入寒冬后，移动游戏面临着HTML5游戏和VR游戏两个发展方向，都在等待看谁压过谁。不过以我看来，两者的技术是可以互补，合流的。去年底，白鹭时代发布的Egret 3D引擎，内置了VR的SDK，可以输出VR游戏。鉴于现在VR消费平台还是太少，而纯粹的VR游戏开发成本相对较高。采用HTML5方式开发，通行于手机平台和VR设备，或许是未来新游戏的生存发家之道。

总之, VR游戏在技术层面已经做好了准备, 剩下的只是时间问题。 虽然在分辨率, 无线传输, 重量, 操作等方面还有改善空间, 但目前阶段已经真正可以提供大众可以接受的体验。 我们所要做的, 就是以一种开放的心态去接受它。 2016, VR元年, 值得期待！

文章来源：i黑马 作者，海山