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2016年被稱為虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）元年，以HTC Vive與Oculus Rift為代表的眾多消費(fèi)者級(jí)VR設(shè)備的出現(xiàn)，讓VR進(jìn)入千家萬(wàn)戶指日可待。

當(dāng)虛擬融入現(xiàn)實(shí)

什么是現(xiàn)實(shí)？什么是虛幻？

在經(jīng)典科幻電影《黑客帝國(guó)》（The Matrix）中，幾乎所有人都生活在一個(gè)由人工智能（Artificial Intelligence，AI）支配的世界中。在這個(gè)世界中，名為“Matrix”的智能母體通過(guò)向大腦直接傳輸數(shù)據(jù)，給人們帶來(lái)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、味覺(jué)等各種感官體驗(yàn)。人類(lèi)生活在計(jì)算機(jī)程序設(shè)定的故事情節(jié)中，卻感覺(jué)無(wú)比真實(shí)。

這部1999年上映的電影與其他經(jīng)典的科幻電影一樣，有著深刻的預(yù)言意味。在影片中，導(dǎo)演沃卓斯基兄弟（the Wachowski brothers）描述了一種可能：我們感知到的現(xiàn)實(shí)是大腦接收、加工與綜合各種感官刺激的結(jié)果，只要能向大腦提供逼真的感官刺激，便可以創(chuàng)造真實(shí)。這就是如今我們所說(shuō)的VR背后的基本原理。

蘇澤蘭的VR設(shè)想

早在1965年，“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)之父”蘇澤蘭（Ivan Sutherland）就提出了VR的設(shè)想，他也因此被認(rèn)為是“VR之父”（之一）。他發(fā)表了《終極顯示》（The Ultimate Display）一文，描述了自己對(duì)VR的設(shè)想：“它可以顯示一個(gè)房間，電腦可以控制房間中一切東西的存在，房間中的椅子逼真到似乎可以坐上去，顯示出的手銬簡(jiǎn)直可以銬人，子彈好像能置人于死地。只要用適當(dāng)?shù)某绦?，就可能?chuàng)造出文學(xué)作品《愛(ài)麗絲漫游仙境》中的奇境。”

僅僅3年后，蘇澤蘭和他的學(xué)生就把設(shè)想初步變?yōu)榱爽F(xiàn)實(shí)。他們開(kāi)發(fā)了世界上第一款頭戴式顯示器（head-mounted display，HMD）。這款被稱為“達(dá)摩克利斯之劍”的設(shè)備如今看起來(lái)十分笨重，卻證實(shí)了對(duì)VR而言最重要的一種感覺(jué)虛擬——視覺(jué)虛擬——是可行的。視覺(jué)之所以重要，是因?yàn)槿祟?lèi)接收到的外部信息80%以上源于視覺(jué)。心理學(xué)巨擘史蒂夫·平克（Steven Pink）在其名著《心智探奇》（How the Mind Works）中將視覺(jué)感知描述為心智的四大能力之一。半個(gè)世紀(jì)后的今天，頭戴式顯示器仍然是沉浸式VR技術(shù)最重要的組成部分。視覺(jué)模擬的逼真程度是影響VR真實(shí)感的主要決定因素。

VR設(shè)備與軟件的發(fā)展

潛在的巨大應(yīng)用市場(chǎng)推動(dòng)了VR技術(shù)的迅猛發(fā)展。隨著硬件成本的降低，VR設(shè)備開(kāi)始從高端實(shí)驗(yàn)室走入尋常百姓家，消費(fèi)級(jí)VR設(shè)備開(kāi)始進(jìn)入普通大眾的視野。例如，索尼公司的虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔（Play Station VR）自2016年10月起正式開(kāi)售，截至2017年6月，銷(xiāo)量已經(jīng)突破百萬(wàn)臺(tái)。截至2016年年底，另外兩大主流VR廠商推出的HTC Vive和Oculus Rift也分別售出42萬(wàn)臺(tái)和24.3萬(wàn)臺(tái)（數(shù)據(jù)源自Super Data）。同時(shí)，用于移動(dòng)端的虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴式顯示器（Gear VR）的銷(xiāo)量更是突破了500萬(wàn)臺(tái)。雖然這些VR設(shè)備的價(jià)格已降至3 000元人民幣左右，但仍需要價(jià)格過(guò)萬(wàn)元的計(jì)算機(jī)（主要是需具備高性能顯卡）的支持。

VR硬件發(fā)展一片光明，VR應(yīng)用軟件卻處于迷茫與困惑之中。在2016年的上半年，VR充分吸引了人們的眼球，但由于沒(méi)有期望中的“殺手級(jí)”應(yīng)用出現(xiàn)，2016年下半年，整個(gè)VR市場(chǎng)一度進(jìn)入寒冬期。2017年第一季度，投資者對(duì)VR的投資有所回暖?？墒顷P(guān)鍵的問(wèn)題在于，究竟應(yīng)該設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)怎樣的VR應(yīng)用才能引爆市場(chǎng)？在回答這個(gè)問(wèn)題前，開(kāi)發(fā)者需要了解VR這種新媒介與廣播、電視、手機(jī)等傳統(tǒng)媒介的最大不同之處。我們認(rèn)為，答案就是，VR給用戶提供了超強(qiáng)的沉浸感與臨境感。

使VR更逼真的影響因素

臨境感強(qiáng)調(diào)VR使用者的主觀感受——在多大程度上，VR用戶感覺(jué)自己身處VR環(huán)境之中，而不是肉體所處的物理環(huán)境。已有研究者總結(jié)了影響臨境感的主要因素：

（1）硬件設(shè)備的指標(biāo)。例如，顯示圖像的刷新率和用戶報(bào)告的臨境感強(qiáng)度具有正相關(guān)，能夠產(chǎn)生臨境感的最小刷新率為15赫茲。又如，用戶頭部移動(dòng)追蹤設(shè)備的檢測(cè)延遲也與臨境感密切相關(guān)，移動(dòng)追蹤的延遲越小，臨境感越強(qiáng)。

（2）陰影。現(xiàn)實(shí)世界中總是充滿光影，陰影是影響用戶視覺(jué)真實(shí)性感受的重要因素之一。有研究指出，在虛擬場(chǎng)景中使用動(dòng)態(tài)移動(dòng)的陰影要比使用靜態(tài)陰影或者沒(méi)有陰影更能引發(fā)強(qiáng)烈的臨境感。

（3）聲音。聲音對(duì)臨境感有很大的影響。有研究表明，與沒(méi)有特定方位的聲音或沒(méi)有聲音相比，有特定方位的聲音會(huì)增強(qiáng)用戶的臨境感。另外，在虛擬場(chǎng)景中，與視覺(jué)信息同步的聲音可以提高用戶的自我運(yùn)動(dòng)感，而這種自我運(yùn)動(dòng)感的提高也有助于增強(qiáng)臨境感。

（4）觸覺(jué)反饋。觸覺(jué)反饋對(duì)增強(qiáng)臨境感的作用非常明顯。以使用虛擬坑的實(shí)驗(yàn)為例，當(dāng)現(xiàn)實(shí)中真實(shí)的木質(zhì)地板與虛擬坑周?chē)奶摂M木質(zhì)地板相匹配時(shí)，靠近虛擬坑的用戶能得到真實(shí)木質(zhì)地板的觸覺(jué)反饋，從而獲得更強(qiáng)的臨境感?，F(xiàn)在許多企業(yè)與研究機(jī)構(gòu)非常重視觸覺(jué)模擬的研發(fā)，也正是看到了觸覺(jué)模擬對(duì)于增強(qiáng)臨境感的重要性。

（5）虛擬化身。所謂虛擬化身是指用戶自己在VR中的身體形象。常用的虛擬化身有完整的3D人體模型，或者是部分身體（如手部）的3D模型。研究顯示，在VR中擁有虛擬化身的用戶，要比在VR中沒(méi)有虛擬化身的用戶擁有更強(qiáng)的臨境感。

（6）本體運(yùn)動(dòng)反饋。由于現(xiàn)在的頭戴式顯示器基本都有數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)相連，并且監(jiān)控頭戴式顯示器位置和朝向的傳感器只能支持一定距離（通常是數(shù)米）內(nèi)的追蹤，所以用戶在VR環(huán)境中無(wú)法大范圍地行走，否則不是扯到數(shù)據(jù)線就是撞到墻。因此，目前在VR中的移動(dòng)通常通過(guò)操作輸入設(shè)備（比如和VR頭盔配套的控制手柄）來(lái)實(shí)現(xiàn)。有研究顯示，讓用戶通過(guò)真實(shí)行走來(lái)控制其在VR中的移動(dòng)，可以增強(qiáng)用戶的臨境感，而且可行走的范圍越大，臨境感就越強(qiáng)。

大家可能會(huì)猜測(cè)，臨境感尤其應(yīng)該與VR提供的視覺(jué)模擬的真實(shí)程度相關(guān)。令人驚訝的是，到目前為止，除了前面提到的陰影對(duì)臨境感的增強(qiáng)有幫助外，并沒(méi)有研究表明高度真實(shí)的3D效果會(huì)比低仿真的3D效果帶來(lái)更強(qiáng)的臨境感。對(duì)開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，這其實(shí)是一件好事，因?yàn)檫@意味著在視覺(jué)內(nèi)容上，我們可以用更具想象力的方式來(lái)設(shè)計(jì)，而不需要完美地重構(gòu)現(xiàn)實(shí)世界。臨境感是VR體驗(yàn)的核心。事實(shí)上，臨境感正是通過(guò)影響用戶的VR體驗(yàn)，對(duì)VR應(yīng)用產(chǎn)品的效果產(chǎn)生至關(guān)重要的影響的。臨境感越強(qiáng)，用戶就越感覺(jué)自己身處VR世界。因此，要設(shè)計(jì)一款優(yōu)秀的VR產(chǎn)品，想方設(shè)法增強(qiáng)臨境感是重中之重。

VR對(duì)人和社會(huì)的影響

早在2011年，美國(guó)斯坦福大學(xué)的杰里米·拜倫森（Jeremy Bailenson）和加利福尼亞大學(xué)圣芭芭拉分校的吉姆·布拉斯科維奇（Jim Blascovich）所著的《虛擬現(xiàn)實(shí)：從阿凡達(dá)到永生》（Infinite Reality:Avatars, Eternal Life, New Worlds, and the Dawn of the Virtual Revolution）第一次系統(tǒng)地結(jié)合VR與心理學(xué)，為讀者描繪了種種與VR息息相關(guān)的未來(lái)圖景。在此基礎(chǔ)之上，我們提出了一個(gè)更深遠(yuǎn)、更具體的問(wèn)題：VR對(duì)人有什么影響，繼而對(duì)人類(lèi)社會(huì)有什么影響？VR技術(shù)的特色與優(yōu)勢(shì)都是通過(guò)它的使用者——人——來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此，要想真正發(fā)揮VR技術(shù)的潛能，就必須了解VR與人以及人類(lèi)社會(huì)的關(guān)系。自20世紀(jì)90年代開(kāi)始，學(xué)術(shù)界已積累了不少關(guān)于VR對(duì)人的影響的研究。大量研究顯示，VR技術(shù)對(duì)人的影響涉及方方面面：從人對(duì)內(nèi)部自我和外部世界的認(rèn)知到身心健康，再到社會(huì)交往與教育。

VR對(duì)人的這些影響源自不同的原因。有的影響源自VR世界與真實(shí)世界的差別，比如VR中的迷航現(xiàn)象是因?yàn)槿嗽赩R中進(jìn)行空間巡航時(shí)所采用的感官信息與在現(xiàn)實(shí)生活中采用的信息不同；有的影響源自VR的高臨境感，比如VR鎮(zhèn)痛正是利用了VR的臨境感讓患者忽略真實(shí)世界中的疼痛；有的影響源自VR可以將想象的內(nèi)容變得逼真，用近乎真實(shí)的“經(jīng)歷”改變?nèi)说南敕?，比如海神效?yīng)就是通過(guò)讓人體驗(yàn)前所未有的身份而改變認(rèn)知。當(dāng)然，還有一些影響背后的成因仍需要研究者的進(jìn)一步探索和確認(rèn)，比如VR暈動(dòng)癥、空間壓縮效應(yīng)等。

一方面，隨著VR技術(shù)仿真度的不斷提升，目前已知的VR會(huì)對(duì)人產(chǎn)生的影響還會(huì)發(fā)生新的變化，可能是正面的變化，也可能是負(fù)面的變化。比如，隨著VR技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)VR進(jìn)行社交的用戶體驗(yàn)到的社交臨境感將越來(lái)越強(qiáng)，身處兩地的用戶能夠真正面對(duì)面地交流。但是，高度逼真也會(huì)加劇虛擬世界中暴力行為對(duì)人的刺激，受刺激的用戶可能會(huì)在現(xiàn)實(shí)中做出攻擊行為。這警示我們，在發(fā)展技術(shù)的同時(shí)，必須預(yù)先考慮如何控制技術(shù)發(fā)展帶來(lái)的負(fù)面影響。

另一方面，開(kāi)發(fā)者可以利用VR的種種特性，比如高臨境感、第一人稱體驗(yàn)、信息實(shí)體化等來(lái)設(shè)計(jì)造福人類(lèi)的產(chǎn)品。VR教育應(yīng)用就是一類(lèi)非常有希望帶來(lái)革命性影響的應(yīng)用，當(dāng)這樣的應(yīng)用成熟后，人類(lèi)將前所未有地在有限的生命時(shí)光里獲得無(wú)窮的知識(shí)與體驗(yàn)。但是，該如何使用VR去設(shè)計(jì)相關(guān)的應(yīng)用，從而發(fā)揮最大的效果，仍需要相關(guān)研究者和從業(yè)人員不斷地尋找答案。