顧升學+趙悟翔

摘要：本實驗旨在調查虛擬現(xiàn)實（VR）3D游戲的視覺體驗在血壓心率方面的影響。本實驗選取16位大學生作為受試者，他們都對新技術比較感興趣并且志愿參加體驗VR 3D游戲。本實驗通過血壓計來測量血壓和心率的數(shù)據(jù)，獲得的數(shù)據(jù)用于分析完全浸沒的VR環(huán)境對受試者的心率和血壓的影響。結果表明，VR3D游戲中的恐怖情節(jié)引起部分受試者達到高風險的血壓危險等級（低壓≥110，高壓≥180）和心率紊亂，對這些人存在比較明顯的傷害。我們也可以發(fā)現(xiàn)，不同人對同樣的VR3D游戲會引起不同的生理反應。這項工作揭示了VR3D游戲在實際應用中會造成一些人的不適，甚至會造成生理性傷害。本實驗結果進一步揭示，VR3D游戲對具有高血壓和心率不齊的人群具有很大的潛在威脅。

關鍵詞：虛擬現(xiàn)實；血壓計；危險等級；數(shù)據(jù)分析

1 引言

如今，手機，電視和電腦的普及使人們處處被顯示器所包圍。二維顯示器已經(jīng)很普遍，現(xiàn)在人們開始追求更加自然的立體顯示。3D顯示技術經(jīng)過快速發(fā)展，已經(jīng)開始為人們提供了前所未有的觀看體驗（1）。隨著科技的進步和人們對立體顯示的追求，我們將處于一個VR的時代，使人們生活在一個融合了真實和虛擬的世界（2）。但是我們不能僅僅著重于好的一面，而是忽視了滋擾方面。這些顯示器在同時為人們提供便利的時候將是潛在的損害。通過多年的研究，人們發(fā)現(xiàn)生活中的各種顯示器可能會導致人們各種生理不適，如肌肉疼痛和計算機視覺綜合征（3）。顯示引起的生理不適的原因有很多種，如觀看距離、性別和環(huán)境（4）。此外，年齡差異和顯示參數(shù)也值得特別關注（5）。立體顯示系統(tǒng)和內容特征對視覺健康的影響是一個新的研究內容。在游樂場，會有特別提醒心臟病患者不要參加高度刺激的游戲，但在虛擬現(xiàn)實方面卻沒有進行相關的研究。那虛擬現(xiàn)實3D顯示會傷害人們的其他身體方面嗎？本實驗就是針對虛擬現(xiàn)實3D游戲對實驗者的血壓和心率的影響進行了研究。

2 研究方法

本實驗主要通過測試16名受試者在體驗虛擬現(xiàn)實游戲時的心率和血壓的變化情況來檢測人體健康是否健康。本實驗中使用的頭盔是HTC Vive，血壓計是Omron HEM-7200。受試者的血壓和心率是由血壓計實時測量，以準確獲得心率和血壓的變化趨勢。血壓的危險等級分為三級，如表1所示。在這個實驗中，參與者被要求體驗包含恐怖情節(jié)的名為“Until Dawn”的VR 3D游戲。該實驗大致分為三個步驟。第一個步驟是測量參與者的視力和瞳孔距離，然后調整頭盔。第二個步驟是測量實驗前的心率和血壓，檢查參與者的健康狀況。受試者參與體驗游戲，通過血壓計實時測量血壓和心率，以獲得心率和血壓的整體變化趨勢。第三個步驟是通過數(shù)據(jù)分析來分析參與者的風險。

3 數(shù)據(jù)測試以及結果

游戲內容設置為2分鐘，并且每10秒記錄一次數(shù)據(jù)。如果間隔十秒內發(fā)生強烈變化，則也會被記錄。實驗數(shù)據(jù)如表2所示。為了更好的數(shù)據(jù)分析，根據(jù)數(shù)據(jù)變化情況進行了分組。其中12個受試者的數(shù)據(jù)大小以及變化趨勢類似，因此將其數(shù)據(jù)進行平均，取其平均值來作為一組分析。最后數(shù)值變化結果如表2所示。

4 數(shù)據(jù)分析

將各組數(shù)據(jù)中實驗前數(shù)據(jù)和實驗中的峰值進行比較對比，以及峰值和危險等級對比。血壓峰值對比圖如下圖1所示。

圖1可以看出不同的人群對同樣的游戲內容會有非常大的差異性表現(xiàn)。在實驗中所測得的峰值的差異比較大，1-12號的數(shù)據(jù)相差不大，他們的數(shù)據(jù)的變化值也不大，并且峰值超出血壓等級線的額度也不多。而13-15號的數(shù)據(jù)變化相對變大，實驗時的峰值超出血壓等級線也較多。16號的數(shù)據(jù)變化最劇烈，實驗峰值達到高風險等級線，已經(jīng)可以體現(xiàn)出存在對人體健康的威脅。

5 結論

本實驗研究了VR 3D游戲對血壓和心率的影響。本實驗共有16名大學生作為受試者參與體驗VR 3D游戲，同時使用血壓計測量血壓和心率的變化。我們經(jīng)過數(shù)據(jù)分析后發(fā)現(xiàn)VR 3D游戲的恐怖情景容易導致受試者血壓升高和心率紊亂，而且有一部分人還會短暫達到高風險范圍，對這些人存在比較明顯的傷害。進一步揭示，VR 3D游戲對具有高血壓和心率不齊的人群具有很大的潛在威脅。這項研究還給相應的科技工作者提供了相應的提示，及時針對虛擬現(xiàn)實游戲提出相應的標準要求，使科技更好地為公眾服務。

參考文獻：

（1）WangQionghua. 3D display technologies and devices[M]. Beijing： Science Press，2011，3～7

（2）Biocca， Frank. Communication in the age of virtual reality[M]. Routledge， 2013，3～6

（3）LIE， IVAR. VDT work， oculomotor strain， and subjective complaints： an experimental and clinical study[J]. Ergonomics， 1994， 37（8）： 1419～1433.

（4）Winterbottom， Mark. Lighting and discomfort in the classroom[J]. Journal of Environmental Psychology， 2009， 29（1）： 63～75.

（5）Wang， Qin. Relationship between age differences and display parameters on visual comfort for autostereoscopicdisplay[J]. Journal of the Society for Information Display， 2015， 23（2）： 69～75.

作者簡介：顧升學（1991-），男，四川大學碩士研究生，主要從事裸眼立體顯示引起視覺健康方面的研究。

通訊作者簡介：趙悟翔（1983-），男，四川大學博士，副教授，光學工程專業(yè)，國際信息顯示學會（SID）會員。主要從事3D顯示技術研究工作。