一提到VR，人人都会说沉浸感。

这怎么行？怎么才能在装逼大赛中胜出？

作为一个VR爱好者，不把“沉浸感”的门道摸透

都不好意思说自己了解VR

So，说来说去，"沉浸感"到底是什么？

来自HYPEREAL的Dr.Xu为你带来往嗨了说第一讲——

《人人都在说的沉浸感到底是什么》

1窗帘？还是眼罩？

如果不想看到外面的世界，你可以装上窗帘，也可以带上眼罩。

洞穴自动虚拟环境（简称CAVE） 是上世纪90年代VR浪潮中的弄潮儿。它是一套计算机驱动的投影系统，将虚拟世界投射到房间大小的立方体荧幕上。

随着用户的走动，计算机实时更新荧幕上的画面，营造出身临其境的视觉感受。用户在CAVE系统中还可以佩戴3D眼睛，这时计算机会把同一场景的不同画面分别投射到左右眼，从而在大脑中形成立体视觉，产生诸如物体悬浮在空中等更逼真的效果。根据用户的需要，CAVE系统可以定制投影面的个数，从三个（左，前，右），到四个（加上顶），五个（再加上底），乃至全部六个面（再加上背面）。一般面数越多，沉浸感越强。此外，CAVE系统还通过分散于房间各处的多个音响来提供3D的音效，从而进一步增强用户的沉浸感。

时至今日，我们还可以在展会、博物馆等地方看到现代版的CAVE系统。很多时候，投影仪被大尺寸的平板显示器所替代。此外，立方体的荧幕也逐渐演化成视觉形变更小的圆柱面（IMAX影院）或者半球面（Dome穹顶）。

可以说，CAVE系统，是人们在虚拟现实的探索中的一个大胆尝试。

新一轮VR浪潮中，虚拟显示系统得到了极大的小型化。头戴式显示器，简称头显或者更形象的头盔，大行其道。正所谓，如果只要欺骗眼睛，也许一个“眼罩”就够了。

这些头显具备一个共性，即根据头部的运动，实时为左右眼生成具有包裹感的立体图像，从而让用户感觉置身于一个真假难辨的虚拟世界。一般而言，头显主要包括显示屏幕（内置或者使用手机屏幕），光学透镜（使得人眼超近距离观看屏幕成为可能）和定位传感器（确定头部的位置用于画面生成）。

相比人屏间距较长的CAVE系统，VR头显通过更强的包裹感，带给人们更深入的视觉沉浸。不仅如此，成本的大幅下降，消费级设备的问世，让VR走进千家万户成为了可能。

2入戏，还是出戏？

这一秒，在戏内感受时空的穿梭，人情的冷暖。下一秒，又回到现实。

通过VR头显带给人们沉浸感，又需要怎么样的条件呢？

在2014年Steam开发者日，图形学大神Michael Abrash基于Valve公司VR研究团队的工作，提出了构建VR沉浸感的一系列要素（侧重于显示）：

• 足够宽的视场角（80度或更大）

• 充分的显示分辨率（1080p或更高）

• 足够低的像素余晖（3毫秒或更低）

• 足够高的刷新率（高于60赫兹，推荐95赫兹）

• 屏幕上所有像素同时被点亮（在有眼球跟踪的情况下滚动显示也可能可行）

• 光学（每只眼睛经权衡最多两个透镜，在当前技术水平下理想的光学设计还不可行）

• 准确的光学定标

• 高精确度的定位（不低于毫米级别的移动定位精度，不低于四分之一度的旋转定位精度，定位空间的长宽高均不小于1.5米）

• 足够低的延迟（从运动开始到显示完成不高于20毫秒，有些时候25毫秒也可接受）

这里简要的说一下，为什么这些要素对于沉浸感如此重要。

• 没有足够的视场角，用户很容易被边缘的无显示区域（一般呈现为黑色）所吸引而跳出虚拟世界。

• 分辨率太低，导致像素的颗粒感过强，画面失去真实感（所谓“纱窗效应”）。

• 由于视觉暂留现象的存在，像素从亮到灭的显示时间过长（高余晖），会导致头部运动时高对比部分的画面出现明显的拖尾而失真。

• 刷新率过低，会导致不能够及时的根据头部运动来显示相对应的画面，会显著增加延迟并带来不适感。

• 不能同时点亮所有像素，即一帧画面会有一个“从开始显示第一个像素到完成最后一个像素显示”的时间跨度，一方面会增加延迟，另一方面会带来像素之间的延迟差异。

• 光学透镜的存在，使得近在眼前的屏幕在视网膜上实际显示为虚像，从而人眼能够看清楚（一般正常人眼观看近距离物体的舒适距离为25厘米左右，实际虚像的距离还需考虑其他因素）。

• 光学定标不准确，就好比带了一副不合适（屈光不正）的眼睛。这一点，戴眼镜的同学应该都明白的。

• 定位不够准确，就好比，脑袋向左转，而画面却向下转，不晕才怪。实际上，人体对于运动十分敏感，稍稍定位不准，就出戏啦。

• 运动在先，画面在后，所以延迟必然存在。过高的延迟，会导致显著的晕动症，所以必须降下来。

3沉浸感的现在与未来

人有五感，视、听、味、嗅、触。不过，最强大的还是脑补。

有一句广告语，叫做“没有声音，再好的戏也出不来”。除了视觉，声音在VR中也扮演了十分重要的角色。现实生活中，声源可能来自不同的方向，不同的频率，不同的速度和不同的距离。在VR中真实模拟这一过程，需要考虑三个方面：声音的合成，声音的传播和声音的空间化（相对于接收者而言，声音在空间中的方向）。值得一提的是，尽管我们对声音的原理和公式已经非常熟悉，但谈到真实且实时的模拟，即使是一个小房间内的几个移动发声体在目前都还很遥远。成熟的真实声音模拟，可能还需要若干年的技术积累。

人有五感，除了视、听之外，还有味觉、嗅觉和触觉。尽管这些领域已有很多的研究成果，但它们离真正的实用还有不小的距离。

各种感官，对于大脑的刺激，最终的形式还是生物电信号。所以，除了模拟之外，考虑如何生成各种生物电信号来刺激大脑，从而发挥它强大的脑补功能，也可能会另辟蹊径。

除了更真实的驱动人类的各种感受，更高效的虚拟世界创建，更丰富的虚拟世界模拟，以及更自然的人机交互都会将沉浸感带入一个新的高度。

最后，HYPEREAL相信对梦想世界的追寻，是长久以来推动VR发展的原动力。也许有一天，人们在虚拟实境中将再难分辨虚实。到那时，现实世界可能也变得亦真亦幻。