吴伟和:虚拟现实世界超越物理世界
2018年08月02日 08:39 来源:《中国社会科学报》2018年8月2日第1506期 作者:吴伟和

    美国学者尼葛洛庞帝在1996年出版的《数字化生存》一书中畅想了虚拟现实将对我们生活、工作、教育和娱乐带来的影响。受当时软硬件技术限制,虚拟现实在显示的清晰度和画面刷新速度方面都存在一些问题,其应用局限于飞行模拟等专业领域。近年来,随着硬件计算能力的急剧提升和显示设备的快速发展,虚拟现实技术已日趋成熟,应用形式和应用领域也日益增多。虚拟现实世界的大门已向人们敞开,人们将进入一个全新的世界,其生活、工作和学习方式等都将发生改变,甚至对世界的认知也将受其影响。

  突破窗口界限

  虚拟现实区别于传统电子类媒体呈现形式的最大特点是不再以窗口方式呈现内容。传统电子类媒体的显示方式,无论屏幕多大、边框多窄,都是镶嵌在物理世界中的一个窗口,电子媒体的内容被局限于窗口之中,而窗口则被物理世界所包围。窗口呈现方式很容易引起人们将窗口内虚拟世界和窗口外物理世界相互对照,产生“‘它’在窗口内,‘我’在窗口外”的感受,意识到这是两个不同的世界。

  大量的视错觉现象表明,人的感知更多建立在相对的基础上,对差异较为敏感——比如,同样一个灰色物体,在偏暗色和偏亮色的背景图像中,通常会得出亮度不同的结论。基于这种参照物对感知的影响,窗口式呈现模式会使人很自然地以周围熟悉的物理世界为参照,很难完全沉浸于窗口中的世界。即使窗口中画面内容非常真实,如裸眼3D产生的空间立体对象,只要当视线落到窗口边界,与真实世界对象相对照,虚拟对象在真实感方面的“瑕疵”就会被放大,“不真实性”立即凸显出来,就会马上感受到对象的虚拟性。

  由于窗口位置在物理世界中通常相对固定,无论呈现什么视角的内容,想看见窗口中的内容,视线就必须朝向窗口。当人转动头部或眼球改变视线时,即使画面内容可以实现与视点相匹配,但由于显示的窗口并没有跟着移动,便无法实现转到不同角度看见不同内容的用户体验,从而让人感受到内容的虚拟性。

  当前,虚拟现实主要采用全封闭的头盔式显示模式,人已经进入窗口中的世界,而不再将世界分隔为窗口内和窗口外,原来作为参照的真实物理世界已经在视野中消失。只要不是有意识地提醒自己是在人造的虚拟现实世界中,人就会很容易沉浸于这个世界。由于画面占据整个视域范围,满目所见皆为虚拟现实世界的对象,并且能够根据头部的转动产生与视角相匹配的画面——人通过视觉感知和运动感知,体验到置身于一个不同于物理世界的虚拟现实世界。

  带来不同体验

  第一次戴上虚拟现实头盔的人,通常会感到惊奇,一个异样的世界呈现于眼前,异样的感受来自以前没有经历过的视觉刺激。在物理世界中一个物体非常靠近人眼时,人是无法看清这个物体的,但在虚拟现实世界中,却可以清晰地看到这个物体,而且会感受到极强的空间立体感。

  空间立体感受透视、色彩饱和度、遮挡关系、视差等因素影响,但主要源自视差。虚拟现实头盔中的屏幕由左右两个画面组成,左右眼只能看见各自对应的画面。左右画面显示内容会有微小差别,同一内容在左右画面中位置的差值就构成了视差。这种差异反映在视网膜上,感知系统根据这个差值产生空间立体的感觉——越靠近眼睛的对象视差越大。

  在物理世界中,人要看清近处物体,需要通过控制睫状肌调整焦距,同时眼球需要向内侧旋转,当物体靠近程度超出可调整范围时,就无法看清。但在虚拟现实中,物体离人眼的远近并不反映在真实空间中,物体始终只出现在屏幕上,而屏幕离人眼的距离始终保持不变。因此虚拟现实中的物体不管离人多近或多远,都无需调整人眼的焦距——即使非常靠近人眼,只要人眼的焦距与人眼到头盔显示屏的距离相匹配,也一样能看清楚。

  在物理世界中,对于一个从远处逐渐移近的物体,要看清整个过程,需要不断调整睫状肌、转动眼球。人类通过几千万年的进化,对于这种为看清某一物体,调整睫状肌、旋转头部、转动眼球等行为,以及伴随这些行为的对运动觉、视觉等多种感觉相融合的多通道感知已经习以为常,内化于人体生理系统中,形成了一种本能性的行为方式和感知模式。但在虚拟现实世界中,运动的感知同视觉的感知相分离,不调整睫状肌、不转眼珠也能看清位于眼前的物体。

  这种无法在物理世界中体验的视觉和运动不一致的刺激会给人带来深刻的影响,产生新鲜、奇异的感受。一方面这种不一致性能激发人的好奇心,带来独特的体验;另一方面这种不一致性若持续时间过长,会引起人生理上的不适感,如容易产生头晕、疲劳等症状。

  超越物理世界

  一旦戴上虚拟现实头盔进入虚拟现实世界,所见所感都会给人留下印象。与虚拟对象互动建立起的体验和经历,属于直接经验还是间接经验?是否颠覆了原来的实践概念?试想,当虚拟现实在生活中所占份额越来越大,渗透到我们工作、学习、娱乐的方方面面,成为生存方式的一部分时,在虚拟现实中的经历、体验日益丰富,是否需要重新审视原有的认识和实践理论,重新定义直接经验和间接经验?

  在虚拟现实世界中,人能够成为造物主,可以创造长翅膀的老虎,也可以创造《山海经》中的各种神兽;可以创造无边无际的茫茫宇宙;也可以创造微观粒子组成的原子世界;可以不受物理世界规律限制,凭喜好创造各种各样的事物。同时还可以赋予各种人造物的样貌、形状、色彩、肌理,还可以定义其行为,甚至让人造物在虚拟世界中演绎诞生、成长、繁殖、衰老等生命过程。在人造物之间还可以定义各种联系,赋予它们交往、沟通的规则,创造各种不同的生态系统。虚拟现实世界不仅可以不受物理世界规律的约束,还可以人为设定各种规律,如让水往高处流、太阳从西边出来等。虚拟现实为创新提供了巨大空间,可以满足人们创造的需要,实现精神层面的需求,释放人类巨大的创造能量。能否创造出一个比物理世界更精彩的虚拟现实世界,取决于人的想象力和创造力。

  虚拟现实世界中的对象,以其在物理世界中的对象为参照,被认为是虚拟的。若该对象本身在物理世界中并不存在,在虚拟现实世界中被创造出来,可以被视觉、听觉、触觉等感知,又被人们所熟知,这个对象是否不应再被贴上“虚拟”的标签?当这种对象越来越多地出现在我们的生活中,虚拟现实将成为现实的一部分,是对物理世界的延伸、拓展、超越,将对我们的认知产生冲击与影响。远古时期人类主要通过采摘、狩猎获得各种天然的生活物品,而现在我们生活中绝大部分物品都为人造。依此类推,再过若干年,我们大部分时间或许会生活在虚拟现实世界中,在里面体验及探索——物理世界是否会成为只是对虚拟现实世界的一个补充?

  虚拟现实这个词本身体现了人类认知发展的特点,认知通常建立在直接经验上。早期的虚拟现实,人创造的虚拟现实对象以物理对象为基础,从技术角度对物理对象进行模拟和仿造,以期带给人同现实相似的感受。但虚拟现实发展到今天,已经不局限于对物理对象的模拟和仿真,它为人类提供了一个创造和自我实现的广阔空间,虚拟现实的发展将会是对物理世界的超越。

  (作者单位:北京工业大学艺术设计学院)

责任编辑:刘远舰
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