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美国研究人员正在使用VR来帮助我们的眼睛避免太空中的视觉错误

2018-12-03 11:37:32
美国研究人员正在使用VR来帮助我们的眼睛避免太空中的视觉错误

这并不是说宇航员在月球上行走时没有足够的危险来应对。到处都有较少的重力,极端温度,辐射和灰尘。如果这还不够,那么我们用来感知深度和距离的视觉感官线索不会像在地球上那样起作用,我们的眼睛可能会“欺骗”自己。在阿波罗任务期间,宇航员经常低估火山口的大小,山顶的坡度以及与某些物体的距离。这是一个记录良好的现象。物体看起来比实际距离更近,这导致任务控制的麻烦。当宇航员试图到达比预期更远的物体时,它们有时会过度工作,导致氧气供应不足。


这并不是说宇航员在月球上行走时没有足够的危险来应对。到处都有较少的重力,极端温度,辐射和灰尘。如果这还不够,那么我们用来感知深度和距离的视觉感官线索不会像在地球上那样起作用,我们的眼睛可能会“欺骗”自己。

在阿波罗任务期间,宇航员经常低估火山口的大小,山顶的坡度以及与某些物体的距离。这是一个记录良好的现象。物体看起来比实际距离更近,这导致任务控制的麻烦。当宇航员试图到达比预期更远的物体时,它们有时会过度工作,导致氧气供应不足。


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这一现象也成为研究人员研究的主题,他们试图解释为什么人类的视觉功能在太空中不同,为什么会出现这么多视觉错误,以及我们可以做些什么来为下一代太空旅行者做准备。

研究心理物理学的美国天主教大学博士生凯瑟琳·拉希尔(Katherine Rahill)认为,月球上发生的视觉扭曲可以通过缺乏大气来解释。心理物理学是研究人类对光线、声音、触觉甚至重力等物理刺激的感官感知和反应的领域。在月球上,光线散布在月球上的地形与地球上不同。

她告诉我:“我在研究中提出的观点是,月球上的大气光散射会导致某些人类感知固有的纹理和其他生态特征被冲走。”

为了验证她的理论,拉希尔正在使用虚拟现实(VR)来模拟物体在月球表面出现的方式,并测量人们感知事物的方式,如倾斜角和距离。

她说:“VR很棒,因为在过去五年左右的时间里,它的渲染能力和视觉敏锐度都有了显著的提升。”

拉希尔解释说,通过使用Unity这样的游戏引擎(她使用Unity构建自己的模拟),像她这样的开发者需要理解并实现非常真实的物理方程,这些方程代表了光的传播方式。

“在游戏环境中,如果你在一个有任何大气层的星球上,那么就会有一个人或团队将一个非常长的大气层方程式分解开来,重现光在这个假想星球上散射的方式。”我所做的研究是控制光的物理性质,观察复杂的粒子光散射,并复制在月球上发生的视觉效果,”她说。

在她的一个实验中,拉希尔让学生们来到实验室,在三个不同的模拟世界中度过时间:一个是地球环境,一个是月球环境,还有一个是假设月球表面有类似地球的大气层。

每个测试对象都被要求使用一个大的弧形屏幕显示器和一个像Oculus Rift这样的完全沉浸式虚拟现实头显,对三个环境中的距离和山坡坡度等进行评估。

拉希尔除了使用VR头显外,还使用了大屏幕,这一事实表明,与普通屏幕相比,完全沉浸式显示器在测量深度感知方面是否有任何好处,目前尚不完全清楚。

她告诉我:“这些头显已经取得了很大的进展,但我想对这些文献做出额外贡献,因为有很多相互矛盾的证据表明,如果你在研究深度知觉,什么才是最有益的。”“我正在研究我们能做些什么,如果有的话,来提高它们的实用性。”

了解人类在太空的观察方式将变得越来越重要,尤其是美国国家航空航天局(NASA)最近宣布,计划在未来十年重返月球,或许还会重返火星。

拉希尔说:“如果我们要派遣这些宇航员执行长期的太空任务,我们需要找到一些工具,帮助他们避免低估距离,确保他们不会在航行中耗尽氧气等基本资源。”

她希望VR能够帮助我们做好准备。


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