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【VR/AR】如何减少VR移动眩晕:Eagle Flight 是如何做的

Gad-腾讯游戏开发者平台2018-07-13 12:03:38


Eagle Flight 是一款由育碧蒙特利尔工作室历时2年打造的模拟雄鹰翱翔天际的虚拟现实游戏。玩家将会在该游戏中化身为巴黎上空的一只老鹰尽情在空中飞翔。现已上架steam和oculus商店。



该游戏挑战了VR游戏设计中的一个难点:如何让玩家在VR环境中舒适的进行高速移动而不产生过大的眩晕感。现在市面上绝对部分VR游戏都在尽量规避这个难点。而该游戏却将其作为自己的卖点,这令人对他们解决这个难点的方法感到相当好奇。


在VRDC上 Eagle Flight 的  项目总监(Game Director)Olivier Palmeri分享了他们的研发经验。笔者将其中关于移动眩晕的分享总结如下。



Eagle Flight 的  项目总监(Game Director)Olivier Palmeri与他的项目经历。

01

前置研究


因为VR眩晕多与内耳和视觉有关。在进行实际开发前,Eagle Flight 团队进行了细致的前置研究。



内耳(Inner Ear):


人通过内耳感知头部的旋转。当头部旋转或加速时,内耳中的液体将会产生位移,从而使人感受到头部的旋转和位移。



跳视眼球运动(Saccadic Eyes motion)


当人不转头的看一个平滑移动物体时,眼球的转动并不是平滑的。而是会略有跳动的。所以在VR中用控制器来控制视野旋转并不能提供与实际转头一样的视野平移体验。



前庭眼反射(vestibulo ocular reflex)


通俗一点的解释是:无论人的头如何剧烈运动,人眼都能稳定的盯着视野中的一个物体。而这个能力是由内耳帮助进行的。



宇宙眩晕(Space Sickness)


在进入零重力空间时,内耳暂时会失灵,60%的宇航员第一次进入太空时都有过类似的眩晕体验。在内耳不能正常工作时,适应力强如宇航员同样要承受晕车之苦。


02

5个VR移动眩晕的原因


在对内耳,视觉以及VR眩晕有了足够了解后。Eagle Flight开始原型制作(Prototype)并进行玩家测试(playtesting),最后总结了5个会导致VR移动眩晕的原因。



视觉和内耳体感不一致


这个是导致VR眩晕的最主要原因。这类眩晕体验不仅存在于VR游戏中,还存在于晕车,晕船,太空眩晕,普通3D眩晕中。



为什么这种不一致会产生眩晕呕吐感呢?因为这是大脑的自我保护机制在起作用。一旦感受到了视觉和体感的冲突,大脑就会认为是人中毒了。所以产生呕吐来进行自我保护。



导致这种不一致主要有两种途径:


感受到了位移,却没有看到运动(比如:在一艘没有窗户的船里)


看到运动,却没有有感受到位移(比如:在零重力空间中)



视觉不流畅


游戏帧率低,不稳定,不流畅,断断续续。画面距离抖动,无法预测移动方向。画面锁死不动都会产生严重的眩晕感。这些都要尽力避免。


近处物体的快速移动


当看到近处的物体快速移动,但内耳没有感受到位移时也会产生眩晕感。尤其是快速移动物体处在视野边缘的时候(比如如图的道路)



只有视觉感受到了加速度


内耳除了可以感受头部的位移与旋转外还会感受到头部的加速度。当视觉感受到了加速度,但内耳没感受到时,也会产生不舒服的眩晕感。



视野穿插


VR提供了一个非常沉浸的体验。当视觉撞墙时,大脑会这种碰撞有个预期的反应(比如身体对碰撞的反应)。但是这种反应在现实中并不会发生,所以也会产生不舒服的感觉。


03

如何减少VR移动眩晕感


根据上述导致VR移动眩晕的原因,Eagle Flight 使用下列方法来针对性的减少高速移动的不适。



完全按照玩家头部位置与移动毫无延迟的移动摄像机。


这可以尽可能地让内耳的旋转感应与视觉对应起来。


移动方向始终为玩家面向的方向。


无论玩家头部如何转动,移动的方向都为玩家面向的前方。


持续匀速运动


因为内耳可以感知加速度。为了避免视觉加速与内耳感知加速度产生冲突。持续的匀速运动是最好的,这样可以避免由加速度产生的眩晕感。缓慢的加速和减速也是可以接受的,不过需这些加速度的表现需要进行进行细致的处理,以尽量使大脑接受这种内耳感受不到的加速度。瞬间的停止和剧烈加速是会导致很强眩晕感的,需要尽量避免。



碰撞系统设计


由于上面讲到的速度与方向的问题。VR游戏中的碰撞机制就需要仔细斟酌。传统的碰撞反馈变得不再适用。在VR游戏玩家产生碰撞时:不能立即停止玩家的移动,这会使内耳的加速度感应与视觉冲突不能改变玩家的移动方向,这会使内耳的旋转感应与视觉冲突更不能使玩家穿过碰撞体,这不符合大脑对碰撞的预期。



他们采取的方法是: 当玩家马上要撞墙时,首先迅速的用黑幕将视野遮蔽起来将剧烈减速的视觉信息隐藏。然后将与速度相关的特效平滑过渡到相应减速效果(比如减速的叶子,和逐渐消失的速度线)来体现玩家减速。最后延时一下啊,再显示相应UI信息。



固定参考物


固定参考比如驾驶舱和头盔都可以帮助大脑更好的感知运动。人的两眼之间就有个天生的固定参考物也就是鼻子。 在Eagle Flight中也加入了固定参考物,就是玩家两眼间的鹰嘴()以及头上像头盔一样的羽毛。



触觉反馈


振动的触觉反馈也能给玩家一定的速度感知。比如在Eagle Flight中当玩家俯冲时,玩家手柄的振动会由小变大来模拟速度增加而带来的震动感。



使大脑忙碌


大脑的处理能力是有限的,使大脑忙于刺激的游戏体验,也可以减轻游戏的眩晕感。



声音同样可以帮助降低眩晕感


比如Eagle Flight中当玩家向左或向右旋转时,两侧的风声大小是不同的。而当玩家俯冲时听到的是风的噪音,爬升时听到的是翅膀拍打的声音。这些生动的音效都可以帮助大脑来理解游戏中的运动。



外围视觉(Peripheral vision,也就是余光)


外围视觉(Peripheral vision,也就是余光)是人类动态视觉最敏感的区域。在VR外围视觉接受太多位移信息但内耳没有感受到位移也会导致眩晕。



为了解决这个问题,Eagle Flight团队采用了一个名为动态遮蔽(dynamics blenders)的方法。该方法将根据根据玩家所处的不同状态来动态生成遮蔽覆盖人眼的外围视觉,使外围视觉不会接受过多的位移信息从而减缓眩晕感。在Eagle Flight中动态遮蔽会在玩家近处有快速移动的物体,玩家进行头部倾斜运动,玩家用头部控制转向时触发。


04

结语


以上就是EalgeFlight 团队根据反复测试研究得到的降低VR移动眩晕的方法。最后,Olivier Palmeri还提供了两条建议:



一是,在以头部为控制器的VR游戏中,保证现实头部旋转量与游戏中头部旋转量完全一致可以有效降低玩家的眩晕感。



二是,永远不要在没有玩家输入的情况下,移动或旋转VR摄像机。


以上就是Eagle Flight中关于移动眩晕的分享总结。Eagle Flight 给大部分玩家提供了一个精彩的VR高速移动体验,让VR玩家可以在空中翱翔。他们通过不断调查研究,不断原型验证,用两年时间给玩家带来这个有点挑战 “常理” 的VR游戏体验。随着VR技术的不断发展,相信会有越来越多如Eagle Flight团队这样靠着正确研发方法论的开发团队给大家带来更精彩的游戏体验,让我们拭目以待。




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