在两年前的那个夏天，柴司的小陈被种草了一款叫《半衰期：爱莉克斯》的 VR 游戏，不惜斥重金全款提了一台全新的Oculus Quest 2，和一块价格是现在 3 倍的3070 显卡。他坚信次时代的 VR 沉浸式体验会迅速征服用户，席卷世界。
为了抢先一步体验，他一头......一头......一头扎进了 VR 世界。
然后......又缓缓退了出来......
这倒不是游戏不好玩，而是因为他只要戴一会儿 VR 眼镜，就会觉得脖子太酸、眼睛太累、视野太窄、画面边缘太糊，更难受的是，他会感到头晕、恶心，真实地想吐。
许多用VR眼镜的人，都遭遇过类似情况，但各类推广中却提得不多。为了搞清楚这些问题到底是怎么回事，小陈深入研究了VR眼镜的技术原理，而越研究，他的心就越凉。
高情商的结论是，在未来一些年，VR眼镜都仍然会有很大......很大......很大......的进步空间。
都2023年了，VR眼镜怎么还是费力又费眼？它的进步空间，为什么还有这么大？我们想用比平常稍微长一点的时间，来聊聊VR眼镜这条科技树，在目前面临的技术困境。
视频版
↓↓ 看完这个视频就知道了 ↓↓
↑↑ 信我，真的超级好看 ↑↑
图文版
目前所有能买到的VR眼镜，都给人又厚又重的观感。实际上呢......它们确实又厚又重，一般的颈椎扛不住多久。
VR眼镜之所以厚，是因为里面塞了透镜。之所以要塞透镜......是因为一个东西离你的眼睛太近了的话，你就看不清了。
VR眼镜的显示原理，就是在你眼前放了一块屏幕。但如果你现在随便拿个东西放到跟VR眼镜一样近的位置，也就是眼前两三厘米的地方，就会发现完全看不清。
这是因为物体上每个点反射的光线，都是向外发散的。你的眼睛要通过晶状体形变，把这些光线重新折射，汇聚到视网膜上，才能看清图像。这个过程，叫“对焦调节”。
但人眼的对焦调节能力是有极限的，如果屏幕距离眼睛太近，光线发散角度过大，那晶状体再怎么努力，也无法把光线汇聚到一个点上，所以看不清。
所以，就要加透镜。
这两片透镜，就是要帮你的晶状体分担一部分折射光线的工作。这样屏幕虽然离眼睛很近，你也能看清上面的内容。
所以这两片透镜，是 VR 眼镜中最为核心的元件之一。视频开头这些 VR 体验上的问题，就跟透镜密不可分。
VR眼镜为什么这么厚？
首先，是重量的问题。
为了给透镜预留空间，并且给透镜调整光路留下一定的距离，VR眼镜当然会变厚重。所以你进入VR世界的时候，就会觉得自己的头大了一圈，重了一斤，重心还歪了，动作一大，就容易滑动、戴不稳，时不时要扶一下，这很不沉浸啊朋友们。
为了把厚度做薄，厂商们也动了脑筋：早年的Google Cardboard 等手机 VR 盒子——啊是的这个小陈也买过，他什么当都上过——用的是厚实的非球面透镜；
它的原理和凸透镜差不多，能让光线经过时发生折射。
那如果我们把这个透镜中光线延直线传播的部分去掉，只保留发生折射的曲面，不就能降低透镜的体积和厚度了吗？
这种方案，就是目前VR产品中最主流的“菲涅尔透镜”。
如今的大部分 VR 设备，比如小陈两年前买的这台Oculus Quest 2，用的都是“菲涅尔透镜”。
“菲涅尔透镜”是更好了，但它节省下来的空间还是不够多。再加上电池、运算单元，还要给我们这群近视眼留下戴眼镜的空间，所以厚度依然在那。
既然透镜的厚度减不了多少，那剩下能减的，就只有光路的传播距离了。所以这些年，VR 行业又在应用一种更新型的技术方案：“Pancake 光学方案”。
Pancake 的具体原理相当复杂。往简单了说，就是把屏幕发射的光线，折叠在了透镜的内部，在透镜的内部完成折射过程。这样就能进一步压缩厚度。
为了实际体验这个所谓的 Pancake 方案，对 VR眼镜的体验提升到底有多大，小陈不顾同事的百般劝阻，又一次斥重金，全款提了一款最新的Pico 4：因为它的一大宣传点，就是 Pancake 镜片。
从外观就能看出来，这台 Pico 4，确实比两年前的 Oculus Quest 2 要薄上一丢丢，戴起来也确实更轻巧，脖子不容易酸，有进步！
于是小陈苍蝇搓手，再一次迈入了VR的世界。
然后……又再一次缓缓地退了出来......
根据他的亲身体验，采用 Pancake 方案的 Pico 4 戴起来确实更轻，更舒服。
但问题是，眼睛累、视野窄、画面边缘模糊，还有眩晕、想吐等一系列问题还是摆在那，改善不太大。
所以，VR 眼镜为什么会费眼、让人想吐呢？
画面边缘为什么这么糊？
如果你戴上这两款 VR 眼镜，会发现你视野中央的画面是清晰的。但越接近边缘的地方，画面就越模糊，而且还有轻微的重影和形变。
所以如果你想看清那些在自己视野余光中的物体，那光转动眼睛是没有用的，而是要转动头部，旋转身体，确保自己的视线对准画面的中央，物体才能呈现出足够清晰的图像。这时如果有一大波僵尸同时向你袭来，那你就得像只鸡一样，随时扭头，上下左右来回张望，才能瞄准目标，脖子的运动量简直拉满。
造成这个问题的原因，还是透镜。
透镜是要将分散的光线，重新汇聚起来。一般来说，越靠近中心位置的光线，汇聚效果越好，而越靠近透镜边缘位置光线，汇聚效果就越差，这被称为“球面像差”。VR 画面的边缘模糊，很大程度上就是由球面相差引起的。
除了球面像差，目前 VR 成像中很多别的问题，比如画面边缘的伪影、畸变，其实都是由透镜自身光学的特性所导致的，可以被改善，但不可能被完全消除。
所以只要 VR 眼镜走的还是光学透镜的路子，那么这些成像上的问题，就会永远存在。
视野范围为什么这么窄？
倒是另一个问题，对 VR 沉浸式体验的干扰更大：也就是视野范围太窄。
在现实世界中，你眼睛的水平视野范围，大约是 188°——是的，甚至比180°还大点~但目前绝大多数 VR 眼镜所能提供的视场角范围，只有90°~110°。这种感觉，就有点像是透过潜水镜看水下，或者是透过望远镜看世界一样，不够广，有一种奇妙的偷窥感......
那为什么不把 VR 眼镜的视场角弄大点呢？
不是厂商抠门，而是因为被物理规律卡住了。
你看啊，在戴 VR 眼镜的时候，你的眼睛和透镜之间，会构成一个锥形区域，这个区域叫做“眼动范围”。当人眼位于这片区域时，VR 的图像能正常显示，超过这个范围，画面就模糊、扭曲了。
所以 VR 眼镜在设计时，一定要确保你的眼睛，能始终位于这片眼动范围内，避免跑偏。考虑到每个人的瞳距不同，佩戴时还可能出现滑动，大部分 VR 眼镜的眼动范围，都会尽可能地往大了设计。
而这么做的代价，就是牺牲了 VR 的视场角范围。
我们可以用一个简图来描述一下VR眼镜的结构。这里的 B，是眼动范围，V，是视场角。受限于眼镜本身的大小，S和R基本是个定值。那么B，也就是眼动范围越大，视场角V就越小，二者不可兼得。
如果非要把视场角做大，那么眼动范围就会很小。这样眼睛的位置稍微一变化，就有可能丢失画面，画面畸变也会更明显。
我们手上的这两台产品，视场角都不大。但已经很容易因为位置没对准，或者头带松了，而产生画面失焦不清晰的情况。要是真把视场角再做得大一点，那只要稍微一动，就会两眼一黑了。
两眼一黑倒也没什么，调整一下就行。凑合凑合嘛，又不是不能用！理解万岁嘛~
戴起来为什么这么晕？
而最后一个问题，是真的没法儿凑合.....也就是 VR 眼镜所带来的眩晕感，会让人想吐。
什么意思呢？“调节”，指的是眼睛的“对焦调节”，这个视频开头讲过。而“辐辏”，则是一个动作。
假如现在，你把你的手指，放在双眼正前方 30 厘米的地方，然后盯住它。此时你眼睛和手指之间的连线，会呈现出一个大约 6° 的夹角；然后，如果你把手指移动到离双眼 10厘米的地方，为了继续盯住它，你的眼睛会向内，再转动大约 12°，变成一个斗鸡眼。
在注视物体时，眼球的这种转动过程，就叫“辐辏”。
你之所以能看见有立体感的画面，判断出物体的纵深，就是因为有辐辏和变焦调节的存在。
很显然，在真实世界中，辐辏和变焦是同步发生的；
但在VR眼镜中，你看到的并不是真实的物体，而是一块距离固定的屏幕。那么为了能看清楚画面内容，你的眼睛必须聚焦在这两块屏幕上。所以在佩戴 VR 眼镜时，你只能辐辏，不能变焦，这两个过程就不同步了。
这时候，你的大脑就懵了，它会频繁地判断物体真实的空间位置，反复调整双眼的辐辏和对焦，试图让二者重新归于同步，然后……你就晕了。
还是有一说一，不光VR有“辐辏-调节冲突”，在电影院里看3D电影等也一样。但问题是 VR 眼镜离人眼更近，你看到的虚像和实际屏幕之间的距离往往更远，所以更容易晕。
特别是在打游戏的时候，由于不同深度和不断运动的物体实在太多了，大脑很容易宕机。
比如在切水果的时候，你可能就判断不了这堆苹果香蕉西瓜梨，距离自己有多远，于是就只能对着空气瞎砍一通；
又比如在玻璃上写字时，你可能要拿着笔比划半天，才能够到玻璃的位置，好不容易写出字来，还断断续续的。
所以很多 VR 游戏提供给玩家的移动方式，并不是推遥感移动或是身体移动，而是直接瞬移：这就是为了避免移动时，再给玩家的大脑增加运算负担，要不多走几步你就吐了。
一般来说，VR 场景中一个物体离你越远，产生的“辐辏-调节冲突”就越明显。如果是玩一些小场景的游戏，能尽量减少眩晕感。
但还有一种情况，是VR场景中的一个物体离你特别近，甚至凑到了你的脸上的时候，也会出现明显的“辐辏-调节冲突”。
就比如——呃……这个我们不知道啊，都是小陈说的——他说用VR看一些……“第一人称小电影”的时候，只要演员的脸一凑过来，你眼睛的辐辏就会跟不上画面的角度变化；为了维持对焦，两只眼睛就只能各看各的，这时，你将看到两张大脸，相互重叠，同时向你袭来。据小陈的一个朋友说，这整个过程非常恐怖，眩晕感拉满，根本没法坚持看下去。
VR业界当然知道晕眩感非常劝退，也确实在实验一些试图解决“辐辏-调节冲突”的方案，但它们距离真正的实现和量产都还很远，短期之内，该晕还是得晕。
结个尾
视频讲到现在，我们一直在说VR眼镜有哪些缺陷，好处是一点儿都没提。其实我们很向往完整的VR世界，而且说实话，所有这些问题，不管是厚重、视野窄，还是眩晕，都可以克服——不是说让厂商明天就克服啊，是说用户自己，如果玩的时间久了，整个身体和操作习惯了，那也能接受。
但问题是，如果我们把2016年算作“VR元年”，那么到现在，已经是VR七年了。七年，足够两个人从相识，到相爱，再到分手。但VR眼镜，花了无数的研发和推广费用，却还是没能真正普及。这其中当然有算力、内容生态等原因，但最重要的，还是在基础体验方面，仍然有很大...很大...很大...的进步空间。毕竟没有足够多的用户量和足够好的基础体验，那内容生态也很难好到哪里去。
所以如果你是一位VR爱好者，那可能我们说的所有问题，对你来说都不是问题，都能适应。但对于普通用户来说，这个“适应”的过程，很可能也是一个从兴奋，到失望，最后劝退的过程。如果你也想先人一步迈入VR世界的话，那可以先找家店体验一下，再决定要不要入手。
至于小陈，他稍微有一些悲观。他说算力可以不断提升、生态应用可以慢慢养，但最基础的光学成像原理，在一定程度上是不可突破的。它可以能不断地升级、优化，但只要还在用光学透镜，那么VR眼镜的体验就是有上限的。至于什么样的技术能帮VR眼镜突破这个上限，是全息技术、光场技术，还是眼球义肢、脑后插管、数字生命……我们不知道。但我们知道的是，它们都还很远。
所以短期内，我们想迈入VR世界，可能注定要忍受一段不那么愉快的适应过程。至于各家VR厂商，我们祝福你们，希望你们能迅速突破瓶颈，狠狠地打小陈的脸，研发出我们想象不到的技术方案。
到时候，记得来找我们做推广~~
好了，这期视频稍微有点硬，感谢你能看到现在。喜欢的话，欢迎点赞支持我们，让我们能坚持到VR大成的那一天。
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