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解密 Apple Vision Pro 的眼睛舒适度调节技术
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2024-11-24
2024-11-24
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如果你在长时间佩戴使用 Vision Pro 后感觉到异常的眼睛疲劳,即便没有观看太多高速运动的画面仍然感觉到眩晕,或者在摘下 Vision Pro 后眼睛需要额外花一点时间才能重新对焦到周边物体,那么你可以尝试手动调整一下这一显示屏距离, 以找到最适合自己的屏幕显示效果。
【视频 Vision Pro 眼睛舒适度调节】
在「系统设置 -> 眼与手 -> 显示屏与光学插片」的设置选项中,可以选择手动调整显示屏:
若感到眼部疲劳,你可以调整 Apple Vision Pro 让内容以更舒适的方式呈现。
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出现异常的眼睛疲劳、眩晕等问题的原因以及 Vision Pro 所提供的缓解方案,其实也是 VR 等近眼显示系统中老生常谈的问题,那就是辐辏 - 调节冲突(Vergence - Accommodation Conflict,简称 VAC)。虽然 Apple Vision Pro 有非常复杂且先进的光学显示系统,但其本质上和其它 VR 设备无异,成像原理大致如下图所示:
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3D 显示设备(如 3D 电影、3D 虚拟现实设备等)通过为左右眼提供具有视差的图像来产生深度感。在这种情况下,眼睛接收到的视觉信息会让大脑认为物体处于某个深度位置,从而引发辐辏(Vergence)反应。但是,显示设备的屏幕本身处于一个固定的距离,眼睛的调节系统可能会聚焦在屏幕平面上,而不是与辐辏所对应的虚拟深度位置上。这就导致了辐辏和调节之间的冲突。
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由于光学显示系统的限制,像 Apple Vision Pro 这样固定焦平面的近眼显示设备,VAC 问题是不可避免的。不过在讨论 Vision Pro 如何通过软件方式缓解这一问题之前,我想先聊一下焦平面距离 —— 即对焦距离(Focal Distance)—— 的设计选择。Oculus (被 Meta 收购之前)的首席技术官 John Carmack 曾在社交媒体 X 提到 Quest 和 Quest 2 的对焦距离是 1.3 米 ,而其它一些更老的 VR 设备会设置在 2 米。
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关于 Apple Vision Pro 的对焦距离参数,在所有已知公开的文档中都没有提及。不过一位眼科医生 Lance Kugler 通过佩戴不同的隐形眼镜,实际测试了一下得出的结论,Vision Pro 的对焦距离大约在 25 英寸左右(约 0.6 米)。
【视频 Vision Pro Focal Point】
对于这一对焦距离的参数设计也许并没有一个最佳实践的结论,不过 John Carmack 也提到了可能最好应该设置在用户的双手最经常触及的距离上,这样看来也许 0.6 米是一个不错的选择。
回到 Vision Pro 如何缓解 VAC 导致的视觉疲劳问题上,当闭上一只眼睛后,我们在「近」和「远」两个选项之间快速切换时,可以看到整个视野的画面在「更分离」或「更汇聚」移动,这涉及到形成空间视觉的另一个重要因素:视差调节(Disparity Adjustments)。
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3D 成像的核心原理是利用视差(Disparity)来模拟人眼在现实世界中观察物体时的深度感知。在自然视觉中,大脑通过分析左右眼图像的视差来判断物体的远近。3D 成像技术也是如此,它会为左右眼提供具有一定视差的图像。
在《WWDC24 打造引人入胜的空间照片和视频使用体验》中解释了这一参数的作用,当图像水平移动时,大脑感知的 3D 场景会沿 z 轴发生景深变化:负值(更汇聚)会让内容看起来更靠近观看者,而正值则会将内容推向更远的位置(更分离):
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因此 Vision Pro 通过让用户可以自行手动调整左右视野画面的视差,从而改变双眼查看虚拟内容的辐凑程度以匹配当前屏幕固定对焦距离所带来的晶状体调节程度。 简单来说,就是让可调整的 Vergence 适应固定的 Accommodation。这显然无法完全消除 VAC 的影响,因为虚拟物体并不会永远停留在一个深度上,这也是调整界面中主要以 2D 窗口和 2D 文字为参考的原因:尽量保证 2D 内容的辐凑-调整协调。
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总结

空间视觉(Spatial Vision)是人类感知周围三维世界的奇妙能力。凭借双眼视差、辐辏等生理机制,大脑整合左右眼获取的有细微差异的图像信息,精准判断物体远近、大小与方位,构建出立体空间景象;同时也是 VR/AR/空间计算设备能够为用户构建或还原更具有沉浸感、真实感的虚拟内容的基础。
本文是空间视觉系列的第一篇,希望能够帮助你了解并更好地使用 Apple Vision Pro 或其它空间计算设备。下一篇我们将继续介绍利用空间视觉的更多特性,探索空间照片的更多奇妙玩法,欢迎订阅关注~
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参考

Kramida, G. (2015). Resolving the vergence-accommodation conflict in head-mounted displays. IEEE transactions on visualization and computer graphics22(7), 1912-1931.