低余晖技术如何解决VR最大绊脚石晕动症？

　　作为一名VR从业人员，常有VR圈之外的朋友和笔者吐槽说：为什么国产的VR眼镜，看看静止的内容还可以，一旦动起来，人就各种晕眩。而国外品牌的产品如Gear VR没有出现这样的情况，这是为什么呢？

　　对于这个问题，笔者可以写出很多原因，但是主要有一点，就是先让大家认识一个误区：VR技术不是简单的两个显示屏+盒子。同样的VR眼镜，不少厂商只是开发了一个盒子，并没有针对插入其中的手机进行软硬件的优化，自然很容易造成体验不佳，也就是科学上所称之的晕动症。而晕动症历来就被称为VR发展的最大绊脚石。

　　嗯，关子卖完了，那今天就让我们讨论下关于如何解决晕动症的问题。

　　先献上VR大牛对于这个问题的思考：

　　Michael Abrash是首屈一指的图形程序员，他于2014年加入Oculus公司担任首席科学家，致力于头戴式可视设备（Head Mount Display简称HMD）研究。提到VR大家就必不可少的会想到晕动症（Motion Sickness）一词。可以说这个问题是VR发展中最大的一块绊脚石，具体来说HMD有许多伪影现象（artifacts），例如：色彩边缘（color fringing）、抖动（judder也称视角震颤）、频闪（strobing）、拖影（smearing）等伪影问题会带来眼脑协调不适，从而引发晕动症。所以说虚拟现实技术不是简单的把两块显示器放在眼前然后放映图片那么简单。这篇文章是在Michael Abrash的三篇关于余晖（persistence）博文的基础上创作的，深入探讨低余晖如何降低晕眩感和低余晖技术所带来的其他负面问题。

　　首先什么是余晖效应呢？

　　换个词来说余晖效应就是视觉暂留现象，是指人眼在观察事物时，光信号传入大脑神经需要一段短暂的时间，光信号消失后，视觉形象并没有立刻消失。这种残留的视觉影像成为"后像"。举一个简单的例子，中国古代的走马灯就是利用了这种现象。我们生活中也有余晖效应，比如观察一个白炽灯，当我们猛的转头后，白炽灯的灯光依然会映在我们眼前。

　　那么余晖与显示器有什么关系呢？

　　我们称显示器上的像素点被点亮的时间为余晖时间（persistence time）。我们现在用的液晶显示器就是全余晖显示器，因为像素点在每一帧都被点亮。那为什么在HMD中我们要选择低余晖呢？这个问题我们就要从人眼和显示器上的虚拟图像间的相对运动说起了。

　　色像差（color fringing）也称为彩色边纹或者色散现象。在解释低余晖之前，我们先来看一个简单的问题：色像差。这是一个很好修复的问题，也可以很好地帮助我们了解人眼和显示器上的虚拟图像间的相对运动。

　　下图是一个很好的例子，我们可以清楚地看到图片有红绿蓝三种基色边缘，图片质量大幅下降。那么什么情况下这种问题会发生呢？

　　我们可以认为来自显示器的光子是一个三维信号，我们把这个三维信号量化为一个表达式：pixel_color = f（display_x， display_y， time）。这个表达式表示显示器上的光子的位置和它的余晖时间。

　　我们将用时间——空间图来帮助大家了解HMD头戴显示器与真实世界有什么不同（在这里我们忽略垂直分量y）。

　　真实世界中的物体：

　　LCOS色序显示器上的虚拟物品：（色序显示器经常被用来当做HMD的显示器）

　　如果你看不懂以上的解释也没有关系，简单来讲，由于色序显示器三种色彩分量不能被同时点亮，那么当人眼相对于显示器上的虚拟物品移动时，我们就会看到色散现象。这种现象是一个很好解决的问题，因为只要确保色彩分量同时点亮就可以了，所以我们选择更换显示器，Oculus使用的就是OLED有机电激光显示器。

　　我们之所以把色散问题放在开头解释，是为了让大家更好地了解人眼和显示器的虚拟物品间的相对运动。这种相对运动还会带来抖动（视角震颤）、频闪、拖尾等伪影问题（频闪和拖尾的混合现象我们称为抖动）。

　　首先什么是拖尾呢？根据维基百科的解释，拖尾是在vr中对于动感模糊的视觉感知，它降低了图像锐度和细节。拖尾发生是因为像素点在被点亮时间内在视网膜上滑动了一段距离，点亮时间越长，滑动的距离就越长。换言之，当人眼与像素点有相对运动时，余晖时间越长，拖尾现象越明显。

　　其次什么是频闪呢？根据维基百科定义，频闪是指在VR中同一时间视觉感知到多张虚拟图像副本。当人眼观察虚拟图片位置从一帧到下一帧的位置超过5-10角分时，我们会感觉图像明显跳动，这种跳动就是频闪。注意频闪不是闪烁（flicker），闪烁是一种一亮一灭的现象，频闪是同一时间看到多张相同的图像。我们不会详细介绍闪烁，因为闪烁不涉及视觉暂留。

而这两种现