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美研究員用VR研究人類視覺系統(tǒng)對太空環(huán)境的適應(yīng)性

來源:https://yivian.com

漫步月球的宇航員已經(jīng)有足夠的危險(xiǎn)情況需要面對。過低的重力,極端的溫度,輻射,整個(gè)區(qū)域都是塵土滿溢。如果這還不夠,我們用來感知深度和距離的視覺感知線索并不按照地球的規(guī)則運(yùn)作,所以人類的眼球可以變成“大騙子”。


在阿波羅任務(wù)期間,宇航員經(jīng)常低估隕石坑的大小,山頂坡度,以及與某些位置的距離。這是一種有據(jù)可查的現(xiàn)象:物體看起來更實(shí)際情況更靠近自己。這為任務(wù)控制造成了麻煩。宇航員有時(shí)會錯(cuò)誤判斷距離,并在行動過程中耗盡氧氣供應(yīng)。


這種現(xiàn)象成為了研究人員的探索主題,他們正嘗試解釋人類視覺系統(tǒng)在太空中的運(yùn)作方式會如此不同,為何會出現(xiàn)如此多的視覺錯(cuò)誤,以及我們應(yīng)如何幫助下一代太空旅行者做好準(zhǔn)備。


美研究員用VR研究人類視覺系統(tǒng)對太空環(huán)境的適應(yīng)性


美國天主教大學(xué)的博士生凱瑟琳?拉希爾(Katherine Rahill)專門研究心理物理學(xué),亦即人類感官認(rèn)知和人類對光線,聲音,觸感,甚至重力等物理刺激的反應(yīng)。拉希爾表示,在月球上發(fā)生的視覺扭曲可以用缺乏大氣層來解釋。對于月球,光線在月球地形上的散射與地球有所不同。


她指出:“我在研究中提出的論點(diǎn)是,月球上的大氣層光散射導(dǎo)致某些紋理和人類感知所固有的其他生態(tài)特征丟失。”


為了測試?yán)碚?,拉希爾正在利?a href="http://m.zhaosf123jjj.com/index/" class="Fwz_keyWord" target="_blank">虛擬現(xiàn)實(shí)來模擬物體在月球表面上的出現(xiàn)方式,并測量人們感知坡度和距離等對象的方式。


她表示:“VR十分適合,因?yàn)檫^去五年間渲染性能和視覺保真度出現(xiàn)了大幅度的提升?!?


使用Unity這樣的游戲引擎來構(gòu)建模擬,像她這樣的開發(fā)者需要理解并實(shí)現(xiàn)代表光散射方式的物理方程。


拉希爾解釋說:“在游戲環(huán)境中,如果你身處在一個(gè)包含大氣層的星球上,實(shí)際上的情況是,某個(gè)人或某支團(tuán)隊(duì)破解了一個(gè)非常長的大氣方程來重建光線在這個(gè)假想行星上的散射方式。我正在研究如何控制光的物理特性,觀察復(fù)雜的粒子光散射,以及復(fù)制月球上發(fā)生的視覺效果。”


在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中,拉希爾要求學(xué)生被試體驗(yàn)三個(gè)不同的模擬世界:地球環(huán)境,月球環(huán)境,以及一個(gè)采用假想大氣層的月球表面。


每個(gè)被試都需要使用大型弧形屏幕顯示器和諸如 Oculus Rift 這樣的VR頭顯,并對所有三種環(huán)境中的距離和坡度進(jìn)行評估。


采用大屏幕顯示器和VR頭顯的原因是,目前尚不清楚完全沉浸式頭顯在測量深度感知方面是否優(yōu)于常規(guī)屏幕。


拉希爾說道:“這些頭顯已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步,但因?yàn)槿绻阏谘芯可疃雀兄?,關(guān)于其實(shí)際優(yōu)點(diǎn)方面的文獻(xiàn)存在很多相互矛盾的證據(jù)。我正在努力看看我們能做什么,如果可以,我希望能夠提高它們的實(shí)用性?!?


理解人類在太空中是如何感知世界正變得越來越重要,尤其是美國國家航空航天局最近宣布計(jì)劃在未來十年重返月球(以及潛在的火星)。


拉希爾指出:“如果我們要派遣宇航員執(zhí)行長時(shí)間的太空任務(wù),我們需要找到有助于防止他們低估實(shí)際距離的工具,從而確保他們不會在這一過程中消耗氧氣等必需資源?!?


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