VR的沉浸感与不适感（原创）

Posted 2020-08-05

我在之前在某一个发布会上听到了一个主讲人是这么说的，解决VR体验给人体带来不适的问题，是要通过硬件升级就可以完美解决的，作为游戏内容的开发者完全不用关心这些，只要把精力放在如何做好游戏内容就好了。我是完全不赞同这种观点的。现在我们做的这种虚拟现实，其实就是一件欺骗大脑的事情，大大脑是人类最精密的一种器官，即使现在的医学和生物学家这只是掌握了大脑很小的一部分秘密。想要完全欺骗过大脑，就一定要将硬件做到极致，内容开发到完美，才能给用户一种真正的身临其境的感觉。所以这里要讲两件事，一件是如何降低VR体验对用户带来的晕眩感，另一件是如何使游戏内容更好的为用户带来沉浸感。

我们首先来了解一下为什么玩VR游戏会头晕。在正常情况下大脑带来的三种晕眩：

第一种情况是当大脑感受到的运动幅度或频率超过一个适当的值的时候，作为保护机制大脑会产生晕眩感，最常见的晕车，晕船就属于这一类；

第二种情况是当大脑中的各种运动感受器官接收到不一致的神经信号时，产生的晕眩，例如3d眩晕就是由于逼真的画面部分的欺骗了你的大脑而产生了晕眩。

第三种是当身体快速旋转停止时，大脑中的器官因为惯性的原因没有办法快速恢复正常，带来的身体倾斜感和晕眩感，这种晕眩应该大家都或多或少体验过。

VR体验所带来的晕眩感正是由于上述三种原因导致的。不过大脑产生晕眩的程度是因人而异的，有先天的因素，也可以通过后天的因素改变，通过专门的训练，或是长期处于特定环境中，例如经常坐车坐船，经常玩3d游戏VR游戏，大脑产生晕眩的感受程度都会得到大幅的改善。虽然如此缓解游戏产生的晕眩感依然很重要，因为一旦一个玩家刚接触VR游戏时感到了头晕，不适。那么他很可能会在生理上抵触这类游戏，这绝对是我们游戏开发者极力想要避免的情况。

接着说一说VR游戏内容带来的沉浸感，沉浸感是传统游戏内容和VR游戏的区别之处，我们做的不再仅仅是在平面窗口或是屏幕中展现的游戏内容，而是完全将意识置入其中的游戏世界。这会使游戏所想要展示给我们的东西被放大，例如雄伟壮丽的自然风光，惊悚诡异的恐怖气氛。越是提高游戏内容带来的沉浸感，越会使用户更加忘我的享受身临其境的游戏体验，而正是这种体验吸引全世界那么多的人来为之疯狂。

所以围绕上述两点，下面讲讲作为游戏开发者要注意的几方面：

1.畸变算法，瞳距，视角：

畸变算法是指一种指给予镜片一个畸变的图像，使得用户看到一幅看起来正确的图形的算法。瞳距是指人的两眼瞳孔中心之间的距离，对应的是游戏中，左右两个成像摄像机之间的距离。视角是指使用眼睛看到事物的事业角度，对应游戏里的就是摄像机的FOV。这些参数是VR设备在发布会时总会讲的一些参数，但是作为内容的开发者不用也不应该去修改这些参数，因为一般VR设备使用的光学镜片都有自己独特的光学参数，它对应的畸变算法，视角都应该是独一无二对应着相应的镜片的。即使能够调整一些参数使得畸变算法或是视角“看似是正确”的，但是细微的差异都会使大脑察产生上面说的第二种眩晕感。这里的建议是完全正确使用设备官方提供的SDK开发游戏，而不要更改SDK中的预制，脚本中的参数和代码。

2.延迟，帧速率

当游戏出现明显延迟时就会产生上述第二种的晕眩感。只有在延迟低于20毫秒时，大脑就察觉查觉出延迟的存在，所以这就是大部分的vr硬件设备都会将设备延迟做的低于这个数值，但是为了尽可能的接近这个延迟的值，所以就一定要保证游戏的帧速率保持和设备屏幕的刷新率保持一致。例如手机设备是60Hz，就要保证游戏维持在60帧，DK2是75Hz，就要保证游戏维持在75帧，最新的CV1，Vive是90Hz。为此我们要做的就是尽可能优化，提高游戏的性能，使得游戏内容可以在这些设备上满帧运行。

3.自由视角

要无时无刻的保证用户可以自由控制视角，看到360度所有的方向，任何外部控制相机转动，比如控制相机的旋转角度，都会给用户带来强烈的晕眩感。与此相对的，由于用户可以向任何方向观看，就有可能看到一些我们不想让他看到的一些东西，比如模型的背面，穿墙透视，都要注意避免。还有就是一些效果特殊效果，模仿地震，巨大物体的移动，枪支的后座力，会导致游戏中的相机抖动或振动，这也会导致玩家产生第一种晕眩，也写也要尽量的避免。

4.加速度，玩家操控

一切加速度都会带来眩晕，这里说的加速度不仅是直线上加速减速的加速度，也包括旋转带来的加速度。我们在体验游戏时常常处于静止状态，这些加速度多会产生强烈的晕眩感，这也是为什么绝大部分人在第一次体验“过山车”这类体验时会有强烈的感觉。旋转加速度也会给用户带来上述说的第三种晕眩感。所以在设计开放玩家控制移动方式时，要尽量避免加速度。使用匀加速作为移动方式，而且要用瞬间提速的方式进行加速。避免一切可能的加速度。不能使用传统的旋转方式，在游戏中旋转。Oculus提供的方式是瞬间旋转45度进行旋转，也是为了避免出现旋转的加速度。

5.声音，音效

同视觉一样重要的五感之一，想要更进一步的欺骗大脑，提高沉浸感，准确无误的位置声音音效也至关重要，去年chinajoy有幸体验了PSVR上的《夏日课堂》，耳机中模拟的女孩发出的声音，可以让你快速判断出女孩的位置，代入感，沉浸感十分的强烈。加入一些特殊的音效可以缓解大脑产生晕眩的程度，例如在野外场景加入风声，室外嘈杂音，在海边加入海浪声，都可以部分的转移大脑的注意力，降低感觉器官的灵敏度，来降低晕眩感。增加运动时的提示音，也会提前提示预判身体将要处于运动情况，从而缓解晕眩的情况。

6.替身

如果能在游戏中看到自己的身体，会感受到强的沉浸感，如果这个身体还会跟随自己身体运动而产生动作，沉浸感会更加的强烈。但是在游戏中使用这种替身是一把双刃剑，这个身体与你本身身体产生的身高差异，动作差异都会产生不适的感觉，就比如说我185的身高，但在游戏中我只有1.65，就会感觉很不舒服。是否使用和怎么使用游戏替身应根据游戏开发的实际情况来酌情考虑。

7.视角焦点

如果游戏的整个体验过程中，大部分的游戏内容始终保持在视角正前方，这样游戏的沉浸感会很差，可以想象一下，眼前高耸入云的建筑群，耳边呼啸而过的子弹，这些迫使你想要转头四处观察的内容，都带来很好的沉浸感。但是这里也有个问题，用户中是有可能正好错过了某个方向向想要让他看到的一些内容，应为玩家总是会在不特定的时刻四处张望，这时一些指示物，或者声音引导都会起到不错的效果。但千万不要直接用代码直接将相机转到特定角度，那样非常非常的晕。

8.游戏测试：应该加入对游戏产生晕眩感进行测试，但是之前我们也提到通过后天的训练可以大幅改善晕眩症状，所以长期接触VR内容的开放人员会渐渐适应游戏带来的晕眩感，如果是这些人来测试，很可能会忽略一些游戏产生晕眩的因素。让不经常接触VR的人来测试VR游戏才会更加有效。

9.位置追踪：

这个技术一般是应用在PC平台的VR设备上，这样计算机不仅获取到头部转动的方向，还可以获取到你的头部在空间中的准确位置。这个技术极大程度上降低了晕眩度，提高了体验VR内容的时间限制，也会给用户带来前所未有的沉浸感。因为这个技术真正的解放了用户在游戏世界中的眼睛，用户可以观察到一切他想要观察的位置和角度，比如桌子下面有什么，墙后面有什么。所以当用到位置追踪技术时，一定要时刻注意隐藏好哪些不想让用户看到的东西。