如何在虚拟现实中拥有身体感知？

2017-10-26 09:51:00

虚拟现实真正震撼的意义在于——模拟视觉、听觉、触觉、嗅觉味觉和运动感知五大身体感知系统，让人无法区分出真实和虚拟。

对很多只接触过低端VR设备的人来说，VR似乎只是把一个360度的电视屏幕绑在了你的头上。这么笨重的一个头部电视机，有什么值得追求的呢？

目前大家所看到的Google Cardboard， Gear VR，暴风魔镜这些低端的VR确实止步于绑架我们的视觉。而高端的Oculus Rift, HTC Vive正在致力于将我们整个人带入虚拟现实之中，通过大空间定位，传感器让我们在现实中的运动和虚拟世界中的替身的运动相一致。

正如哲学家所说，我们不是看到、听到、闻到、尝到和嗅到这个世界，我们只是拥有看到、听到、闻到、尝到嗅到的感觉。

未来，我们会像生活在现实世界中一样生活在虚拟世界中。techradar上Becca Caddy的一篇文章探讨了如何让人的身体进入虚拟现实的问题，雷锋网编译整理如下。

让身体进入虚拟空间

现在的高端头显都配有手柄控制器，Google Daydream也有自己的定制体感游戏手柄，可以在游戏时以震动来给出操作反馈。

（Teslasuit设计图）

Tesla Suit和Hardlight VR等公司研发了全身触感套装，在我们探索虚拟世界时，这种套装可以在我们身体的特定区域给予触觉反馈，还可以获得冷和热的温度感知。

不过这种触觉反馈技术要变得大众化还有很长一段路，光凭触觉套装也不能直接让人获得真实的虚拟体验。

关于要如何让人认为自己的身体真的进入了虚拟世界的研究目前被称为——虚拟性具身（virtual embodiment），即指在虚拟世界中拥有身体感知。

这是一个复杂而且少有人涉足过的新研究领域，但是其关注使用一系列的具体技术：虚拟呈现、虚拟化身、故事叙述、触觉以及其他微妙的视觉、听觉和感官线索来让你感觉像自己的思维进入了另一个物体，或许是你的虚拟化身、或者其他的虚拟事物。

身体与思维的关系

虚拟性具身或许是一个全新的研究领域，但是其建立已经进行十几年的科学家对人类思维与身体之间关系的研究基础上。

其中一个例子是 “橡胶手错觉”。这个实验基本上证明了在合适的刺激下人们会把橡胶手当做自己的双手。类似的橡胶手错觉研究也已经在VR中开展，2010年的一项研究表明，通过将触觉、视觉和运动之间的感觉同步起来，人们可能相信虚拟手臂是自己身体的一部分。

类似的研究专注于用虚拟化身来对患者进行康复治疗和视觉治疗。研究表明，我们会认为虚拟身体和真实身体一样重要，例如，如果你有一个肥胖的虚拟化身，你会感到自卑和抑郁。如果你有一个纤细苗条的化身形象，你日常生活会更加注意饮食和锻炼。

定义虚拟性具身（Virtual Embodiment）

为了解当前的研究现状，我们访问了都柏林大学MeetingRoom首席研究员兼VR实验室负责人亚伯拉罕·坎贝尔（Abraham Cambell）博士。

坎贝尔解释说：“虚拟性具身很难进行定义，因为它对不同领域的不同人来说可能存在不同的意义。”他建议我们参考三个类别中的虚拟性具身，这三个类别都建立在Tom Ziemke的具身（embodiment）研究之上（论文：What’s that Thing Called Embodiment）。

（图片来自：Razer OSVR)

具身最基本和最经典的定义是结构耦合。你与特定形式的结构建立起联系，例如一个身体。你在现实生活中移动肢体，而虚拟肢体能够模仿你的行动。就这样，你在虚拟现实中具身化了。例如，你在现实世界中用双手移动控制器，虚拟世界中就呈现出你移动你的双手。

接下来，是历史性具身，也就是说虚拟世界中有历史，它会记得你之前做过的事情。坎贝尔举例说，你在VR里所涂画的东西，在一天、一周、一年后它仍然会存在那里。

最后，坎贝尔说： “社交具身是指你与VR中的真实的或人工的物体进行交互。这些交互的行为很逼真，这样你会相信你能与虚拟世界中的物体进行接触。”

为什么具身研究如此重要？坎贝尔解释说：“虚拟环境中人或者代理越具身，他们感知环境和与环境交互的能力就越重要。”

社交与教育

坎贝尔主要关注娱乐和教育环境中的社交合作。他说：“我正在研究在教育中使用遥在（telepresence）和虚拟现实，以及探索如何让身处爱尔兰的我给中国学生远程教学，采用Kinect这样的技术对我进行实时扫描，让我出现在中国的教室，同时通过一些投影机让我看到中国教室的情况。

远程教学对老师来说会很有用。但是接下来的挑战是社交中的复杂性，比如面部表情。

“相隔很远的距离，但却能与他人以面对面的方式交流，是最令人激动的一件事情。”——Gary Mckeown

尽管与他人交流听起来不像是虚拟性具身最为有趣的应用，但却是十分值得关注的问题。贝尔法斯特皇后大学的高级讲师加里·麦克康（Gary McKeown）博士表示：“这显然也是行业目标。收购Oculus的公司是Facebook并不是巧合，因为将虚拟现实的社交部分发挥其功效能使Facebook获得最大收益。”

远程指令

（NASA远程操作）

想象一下，能够远程控制机械，或者从数千公里之外处理家务，这将会对工作，通勤和社交产生巨大的影响。

这是坎贝尔特别感兴趣的一个领域，他正通过具身研究来协助远“遥在”或远程机器人，这正是VR和AR的应用领域。“我对远程专家（Remote Expert）十分着迷，这是由DAQRI发起的概念。这允许一个领域的专家以AR的方式远程出现在非专业人士旁边，帮助他执行复杂的任务。DAQRI希望把这项技术应用在医疗和工业领域，但你可以想象出更多的潜在应用。”

坎贝尔解释说，如果油管道意外破裂，而设计石油管道的工程师位于另一个国家，这时当地的工程师可以前往修理管道，设计工程师可以通过VR，AR或360度影像实时提供建议。

如上所述，这项技术可以带来“临场感”（presence）。但具身研究的意义是确保体验更具沉浸感，更加逼真，以及更加真实，去提供不受技术所限制的帮助。

远程专家需要通过手势指导非专家人士进行操作。专家需要被进行三维重建，传输到他所需要出现的地方，这样的具身可以让他们能够操作任何复杂的问题。这会带来巨大的影响，有可能颠覆一系列的行业。美国宇航局已经有一个可以远程操控的机器研究手臂来进行太空探索，而且正在推广到工程和医疗等领域。

坎贝尔相信，这种远程呈现技术将对医疗行业和科技进步带来巨大的影响。他说：“我希望在未来探索的一个解决方案是运用完整全息投影。医疗专业人士已经向我提了这个建议，他们希望通过使用全尺寸的投影仪来与患者见面。有了这样的技术，医生将能更好地诊疗病人。”

具身的挑战

虚拟化具身对我们的积极影响是显而易见的，当然其负面影响也不难发现。

一些评论家认为，随着VR头显越来越普遍，体验越来越沉浸，社交隔离会是一个问题。但许多业内人士相信，社会隔离只是过于的担忧。坎贝尔解释说：“我从未发现社交隔离的情况，即使是想借VR来逃避现实的学生，他们也会与其他人分享自己的VR体验，反而让他们成为VR的先行者。”

另一个重点讨论问题是，用户在探索虚拟世界后对自己的身体的隔断和分离。这方面研究很少，但2006年的一项研究显示，当你沉浸在一个虚拟世界中太长时间之后，会产生与真实世界的分离感。

而在数十年后，随着VR技术和内容的提升，现实世界无法比虚拟世界相比的“后虚拟现实悲伤”的出现或许不会令人吃惊。

在那时，我们或许需要防止沉迷。但是与传统的游戏沉迷不同，在VR中，用户的行为与现实世界是相同的，因此可以快速消除经常导致人们成瘾的传统多巴胺循环。

VR游戏中的行走都是真实的走动，而例如，如果你想要在VR中打通一关游戏，你需要付出大量的体力劳动，你会很容易疲劳，这样就不会沉迷太长时间。当然，就像很多人会健身成瘾一样，你也可能喜欢上这种疲劳的感觉。坎贝尔指出，游戏设计师需要保证玩家能在游戏中获得真正的回报，并且不能把游戏设计得一开始很难，然后越来越轻松。

我们随后与VR工作室Rewind的创始人兼执行总监索尔·罗杰斯（Sol Rogers）讨论了这些困惑。他说：“我们已经花了数百年的时间来研究人类与现实世界的交互，我们很可能需要同样的时间来研究人类在虚拟现实中的行为以及这些行为带来的影响。 ”

但是他希望人们对VR感到兴奋而不是恐惧。罗杰斯认为：“因为我们只能推测VR的影响，我们就不能激进地大肆推广，而应该谨慎前进。”“内容创造者需要进行自我约束，我们也需要一个监管体系。最终我们还是需要更多的研究，更多的时间来了解VR带来的影响。”