让虚拟现实感受更真实?错觉和细节一样重要



本文来自 nautil.us,作者 TOM VANDERBILT。机器之心编译出品。


对真实数字空间而言,错觉和细节一样重要。


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此时我站在离会议桌几英尺远的地方,准备测试一款叫做「Holojam」的家伙。它由头戴式显示器、动作捕捉相机和许多行代码组成。你们可以看到在桌子边缘,我的手还有脚踝上粘着许多塑料小球,这些是虚拟环境中的监测器。像 QR 码一样,它们的作用是辅助相应软件识别出实物。


Ken Perlin 是纽约大学媒介实验室(the Media Research Lab at New York University)的负责人,将其描述为「首款社区协作型的四维时空雕塑」。接着他按下开关。瞬间,我置身于一座夜空下的阒寂森林中,皎洁的月光照亮着周围的大树。随着头的转动,景物也随之发生轻微扭曲。他说:“为了给你行动的自由,我们不得不使一切都更加卡通化。月亮和那些树就像广告牌,它们并非三维图。我们认为直观呈现比高度逼真更有效。”


但不正是这种「逼真性」才使虚拟现实显得「真实」吗?我多想在行走时感受到风疾驰而过由于多普勒效应带来的呼啸感。在我周围,阳光轻柔地在满是木纹的原木桌面上洒下点点光斑,一切物体都真实可感。像我这种「细节至上」的观点受到不少人青睐。与此同时,也有很多人坚持认为正是这种对「逼真性」的拜物主义才让人看不清——对虚拟现实而言,到底什么才是真。要知道,我们体验「现实」的方式,也是我们欺骗自己的方式。




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Perlin 了解「逼真」的限度在哪儿。在职业生涯早期,他曾在电影《创·世纪(Tron)》(以开创性地采用 CG 特效而闻名)的幕后团队中工作。他不满足于视觉特效的数字化困境,经过反复试验,终于创造了一种「可控随机过程(controlled random processes)」,这种方法能更加逼真地渲染出烟雾、火焰等事物。如今他这种教科书般的特效算法被命名为「柏林噪声(Perlin noise)」。


然而,Perlin 始终对这种一味追求视觉细节表现力的做法心存疑虑。即便其在商业和游戏虚拟现实领域极大刺激了图像分辨率的提升,但在「像素密度」和「真实」之间并没有一一对应的必然联系。Perlin 说:「患有近视的人并不觉得自己活在一个幻想的世界里。人类眼球中央凹部分本身在每个线性度上最多只有 60 个像素点——实际上根本不到,」他打趣说,「过高的分辨率会将像素光信息浪费在(视网膜)细胞的间隙之间,超出了人眼可分辨的范畴。」最近许多电脑游戏的最大问题就是混淆了「真实」和「可信」——Perlin 对此很恼火。


事实上,这就是被许多学院派视为潮流、游戏主导的虚拟现实发展现状。「正如一部电影是虚构的,虚拟现实也永远不会是『现实』,」Perlin 坚信。Evan Suma 是南加州大学创意技术研究所(the University of Southern California’s Institute for Creative Technologies)的研究助理教授(Ocolus 公司创始人 Palmer Luckey 是其校友),他对虚拟现实的前景表示担忧。他说,一旦人们的新鲜感减退,这项技术就会进入平台期;因为,如其所言,那些经过图像处理精心伪装的大多数场景或经历,都「仅限于沙发上」。「一想到只能坐在那儿动动胳膊腿儿,我瞬间就感觉不会再爱了。」


足不出户,穿越万里。


相反,当行走时,我们得到了更多的环境空间感,而且能够更专注:这是一个认知更丰富的体验。例如,研究表明,步行上学的孩子比被车接送的孩子有更强大的路线地图。「我们的许多现实感来自于本体感受(proprioception),」培林说。「即使我看不到自己的手,」他边说边伸手去拿桌子上的一支笔,「我同样可以把它捡起来,这得益于体感、平衡以及保持脚底的感觉。」要了解空间,你的身体就必须在空间中移动。


现在有了动作捕捉、跑步机等技术,在虚拟环境中创造出行走的「罐装版本」变得容易起来。但是,如果没有创造出与现实世界一一对应的博尔赫斯式的蔓延映射,那应该如何创建一个比你家客厅大许多倍的虚拟空间,让你可以真实地行走在其中?


当然,你可以通过迷惑自己的方法来实现这一点。通过一个叫做「重定向行走(redirected walking)」的技术,科学家们利用人自身本体感觉的自然不准确性,创造出了一个不可能存在于现实世界的空间感觉。Frank Steinicke就是这项技术的先锋之一,他是汉堡大学信息学系的人机交互教授,他也被(至少非正式地)公认为是地球上戴着 Oculus Rift 头戴式显示器进入沉浸式环境中时间最长的人——24 小时,中间只有短暂的休息。Steinicke 告诉我,通过重定向行走技术,用户能感觉到他们正在探索虚拟城市的扭曲小径,而实际上他们只是在实验室里兜圈子。


Steinicke 说,在大多数情况下,如果没有头部的反馈,我们就会开始偏离方向,甚至在几十米后开始往回走。这种现象已经发生在迷路于森林或沙漠的人,特别是没有太阳的时候。在一个实验中,人们被蒙上双眼,任其漫游 50 多分钟后,他们开始绕着一个直径不到 20 米的小圆圈绕圈。虚拟环境本身就呈现出一种失真感:Steinicke 说,由于「不为人知的原因」,即使虚拟空间是按照真实环境一对一建模的,受试者也通常会低估距离。


「重定向步行」则更进一步,利用了我们行走和视线旋转所产生的差异:即使在走直线时,我们也会将路上的「光流」误认为是弯曲的路径。在实验中,被试沉浸入虚拟现实中,当他们实际转过的 90 度在虚拟现实中被转换成80度时,他们根本没有注意到这个差别。前行速度、距离和路径曲率的压缩,也同样被忽略。把各种误导加在一起,一个无限的虚拟空间可以被映射到一个受限的真实空间。我们就可以在客厅中穿越无限的疆域。



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对手部的感知主要依靠视觉的作用,它不仅仅可以应用于行走。正如 Suma 指出的那样,手部动作也可以重新定向,采用的方法是利用他所谓的「触觉重定位」。通过「弯曲」虚拟环境——或虚拟身体的感觉——研究人员已经能够再次通过玩弄视觉的主导作用,让被试的手部在真实世界与虚拟现实中的动作不相一致。


他描述了一个「有趣的 demo」——被称为「一拖三错觉」,在其中,用户被要求在虚拟环境中捡起和叠加立方体。首先,用户被展示了一张真实的桌子,桌子上有三个真实的立方体。当他们戴上虚拟现实头套时,在真实的环境中,两个真正的立方体被拿走了,只剩下一个立方体,而虚拟空间中依然存在三个立方体。当用户伸手去拿虚拟立方体中的其中一个时,微妙的视觉扭曲改变了他们的手在真实世界中的路径,这样他们就拿起了真实世界中仅剩的那一个立方体。Suma 说:「你甚至感觉不到你触摸的一直是一个物体。」微软研究院的一个团队报告称,用户们发现这个任务可以重复进行下去——直到他们摘下头套,看见真实发生的一切。


研究人员不仅能创造出虚拟和现实的不一致,他们还能创造出在真实世界中不可能实现的虚拟空间。Suma 创造出了两个看似分离但却占据同一空间的虚拟房间,并且它们从内部看的尺寸大于从外部看的尺寸——与 Dr. Who 的时间机器 Tardis 差不多。他发现,在实验中,受试者只有在重叠程度非常高时,才会注意到违反了欧几里得的空间定理。「它们在现实世界是不存在的,」他指的是不可能的虚拟空间,「所以我们的感知系统没有理由进化出这种敏感性。」


用某种方式在同一空间内创造了两个看似独立的虚拟房间,并且设计的虚拟内部空间比外在空间大且不同。他发现,在实验中,受试者只有在欧几里得高层空间违反规则才开始注意到空间重复。


另外,存在一些没法被戏弄的视觉线索。进化让我们十分注意某些线索(比如地平线),因为它帮助我们定位自己。所以,对可见的地平线和平稳地平面即使只进行非常微小的操纵——只满足本体感觉的需求即可——受试者也会产生不稳定感。Suma说:「如果在虚拟现实中不能完全准确地操纵某些东西,你最好隐藏它。」


但这不会对检测非欧几里得角度或扭曲的空间产生选择压力。通过针对我们视觉系统里的软目标,科学家可以诱使我们相信我们正处在一个非常难以置信的空间。这些关键的伪装,可以让一个人哄骗另一个人。



用户以为自己在玩三个方块,其实只有一个


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回到会议室,Perlin很快带上了自己的头戴显示设备。于是,他——或者说,一个巨大明亮鲜活的形象出现在我面前,看起来有点像一个竞选失败的奥运吉祥物。他摇动手,在空中画了一条悬停的线。然后用他的眼睛看着我,这双眼睛并不比雪人脸上的两块碳更像活物。


这是一个充满力量的奇异时刻。简单的形象用温暖熟悉的眼神看着我,激起了人类的情感连接,仿佛在说:「你想要我做什么?我能为你做什么?」虚拟环境中还存在其他人的事实凸显了「社会存在感」——这是媒体学者 Carrie Heeter 的说法。「如果有其他人也在这个虚拟世界中,会更加增添那个世界的真实存在感。」在共享的虚拟空间中意识到别人的行为能增强你的存在及该空间存在的有效性。缺乏这些意识则会否认这些事,就好像好莱坞大片中的情节——不知道自己已经死去的鬼魂,徒劳无功地想引起人们的注意力。


我们是社会的模仿者,当我们看到身边的人接受了某个环境的真实性,我们也会被鼓励接受它。我们在虚拟空间中的行为也不例外。目前,虚拟现实的研究大多集中在如何让事物看起来更逼真。Perlin 认为,即使虚拟现实看起来再逼真,你还是会觉得孤独,除非在那里获得强烈的社会存在感。Perlin 说:「全息甲板,就是其他人。」


我们甚至把我们化身的形式当做一个社会线索,能在虚拟环境中迅速获获得现实世界的人际动态。在所谓的「普罗透斯效应(Proteus Effect)」中,人们开始迅速适应与他们的化身相关联的微妙心理动态。斯坦福大学的一项研究指出,「在转换形象后不到一分钟,参与者就展现出了强有力的自我表现,并且也更愿意接近异性陌生人。」正如 William Bricken 所说的那样:「心理学是虚拟现实的物理现象。」


有点惊讶,我被Perlin的卡通眼睛所捕捉:无论在现实世界还是虚拟世界,目光接触都是我们最有效的非语言沟通形式之一。然而,有些人发现在虚拟世界,眼神交流不如头部运动重要——头部运动也可以传递确认和意向的信号。几年前,当 Perlin 刚启动Holojam 的时候,他的卡通人物没有脸,只是用方盒子顶在身体上。Perlin 说:「当一个人耸肩时,虽然我们看不到他的肩膀,只能看到这个盒子,但你会知道这是耸肩,因为当我们耸肩时,脑袋就会那样动。」


在我眼里,Perlin 看上去真实吗?不。但是面对「恐怖谷」的问题,说不定使用卡通形象会更好:它让我们停止思考某样东西到底是不是真的,还是只让我们「感觉到」它是真的。认知科学家 Mel Slater 把虚拟现实中「貌似可信的幻觉」定义为这样的感觉,即「那些看上去正在发生的事,也就是实际发生的(即使你确定地知道它们并没发生)」。


我们甚至可以使用那种 80 年代街机范儿的人物表现形式。在 Slater 领导的一系列实验中,一个低保真度的虚拟角色在被人们观看时会表现出「震惊」的样子。当这倒霉的假人的震惊程度表现得越来越强烈时,观众的焦虑也在增加。「兔八哥不是真实的,」Perlin 说,「但却是可信的。」


随着头戴式显示器技术和处理能力的持续增长,Perlin 的 Holojam(最近因智能手机而登陆了移动设备)只会变得更加真实和生动。当高质量的自由人体跟踪出现时——他说「现在还未上市」——虚拟现实将开始变成一个社会空间。他解释说,与他所称之为的「瓦力模型」相反,「通过让人们到处走动,我们可以提出这个重要的问题:当人们在一个变形的世界中互动时,将会受到什么影响?」那很可能会把不真实变为真实。




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要把虚拟空间变得更真实,最先需要丢弃的特性之一,正是真实性,对于这一点我们不该太过惊讶。毕竟,我们始终在真实的世界中工作。赌场的入口使用弯曲的道路,以使人们不需要在直角拐弯时慢下来,它引导着赌徒们「一步步深入陷阱」,就像人类学家 Natascha Dow Schüll 的书《Addiction by Design》中描述的那样。同时,诸如背景音乐之类所谓赌场「氛围」,被仔细地调节到接近意识的临界值——如果不这样做,就会如Schüll引用一位业界专家的话那样,令你「恢复……理智,使你能作出合理的决策。」正如一位赌场设计者所言,全部的努力,就是要为赌徒创造一个「不同的空间,让他们在其中失去真实的感觉」。


甚至虚拟现实的碎片也偷偷混了进来。像老虎机一类的机器,已经具有更多的虚拟转轴,增加了沉浸感,让它们脱离了概率的物理定律,而让玩家处于一种能赢更多的幻觉之中。


零售体验也能被设计得让人迷惑。伦敦大学学院的 Alan Penn 在宜家的门店中,设计了一种有意让人混淆的漫步通道:「当你经过陈列室时,你快速地和日常生活分离了——所有对外部世界的观点都模糊了,在迂回曲折的路径中,甚至连方向感都消失了。与此同时,在你面前展示的是刻意布置的生活场景。这种影响或多或少是潜意识的。」


所以,虽然零售商和赌场设计者,没有像 Steinicke, Perlin, 和 Suma 处理着数字化的光子,但他们的工作有一个共同点:不管什么样的空间,都需要我们积极主动的诠释,同时也允许其他人的困惑。没有这些,它将不会显得真实。


本文转载自机器之心,公众号almosthuman2014。


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