Реакция мозга на обман поставила ученых в тупик

МОСКВА, 9 ноя — РИА Новости, Татьяна Пичугина. Восприятие человека настолько совершенно, что его не обманет даже самая продвинутая виртуальная реальность. Тем не менее разработчики соответствующих систем ожидают скорого прорыва в решении задач глубины фокуса, расширения угла обзора, улучшения оптики. Когда ждать превращения пользователей в полноценных аватаров — в материале РИА Новости.

Мир стерео

Появление систем виртуальной реальности (VR) стало неизбежным с тех пор, как в XIX веке открыли стереоэффект и изобрели стереофотографию. В романе американского фантаста Стенли Вейнбаума "Очки Пигмалиона", опубликованном в 1930 году, описывается устройство наподобие маски ныряльщика, которую наполняют жидкостью. Надев ее, человек погружается в виртуальный мир, где ощущает прикосновения, запахи, слышит звуки.

"У систем виртуальной реальности много плюсов: они дают гораздо более живые, впечатляющие картины мира, много вау-эффектов. По мере улучшения контента, понимания, как работают такие устройства, плюсов от их применения все больше, а минусов — меньше", — объясняет РИА Новости Галина Рожкова, доктор биологических наук, профессор, главный научный сотрудник лаборатории зрительных систем Института проблем передачи информации РАН.

Рожкова с коллегами много лет изучает бинокулярное зрение, воздействие стереокино, виртуальной реальности на зрительную систему человека. По ее словам, наше восприятие настолько совершенно, что распознает даже самую лучшую имитацию реальности. 

"Наше зрение, другие системы восприятия обучаются и тренируются всю жизнь, с рождения. Мы ежедневно воспринимаем окружающий мир, в том числе бессознательно. На любую ситуацию организм реагирует как целое. Наше зрение должно быть точным и быстрым, оценка ситуаций — адекватной, чтобы мы выжили как вид", — говорит она.

© РИА Новости / Евгений Биятов

Перейти в медиабанк

Ученые объясняют дискомфорт

Возьмем самое простое: поворот головы на двадцать градусов. Изображение на сетчатке глаза смещается, и мозг, зная об этом, посылает сигнал глазодвигательным системам следить за предметом. Все это происходит за считанные миллисекунды.

Допустим, мы краем глаза заметили быстро приближающийся к нам крупный объект. Это стрессовая ситуация, которая запускает целый комплекс реакций, чтобы подготовить тело к прыжку в сторону.

Впечатляющие сцены в кино мы изначально воспринимаем зрением и слухом, но затем реагируем на них всем организмом. Стереоэффекты создают эффект присутствия и вызывают еще больший отклик: зритель может пригнуться, чтобы уклониться от пролетающей птицы, закричать от ужаса, оказавшись на краю пропасти. У человека учащается пульс, задерживается дыхание, выступают слезы, испарина. Это хоть и искусственно вызванные, но в какой-то степени адекватные реакции на увиденное.

Хуже, когда реакции на восприятие виртуальной реальности неадекватные: тогда человек ощущает дискомфорт. Он возникает, например, при недостаточно грамотной имитации ситуаций, когда разработчики игнорируют особенности восприятия, или при рассогласовании того, что мы видим на дисплее, с тем, что мы ощущаем в этот момент другими органами чувств.

Имитация движения способна вызывать эффект укачивания, аналогичный тому, что испытывают иногда при движении в автомобиле или на корабле. Виртуальное ускорение организм также воспринимает болезненно, поскольку не может адекватно среагировать.

"Если возникают противоречия, организм пытается объяснить их на уровне физиологии какими-то нарушениями", — уточняет Галина Рожкова.

© Иллюстрация РИА Новости . Алина Полянина, Depositphotos / sciencepics / sirylok

Держать под контролем

Системы VR пока технологически несовершенны. Например, системе линз, позволяющей фокусировать плоскость дисплея, присущи хроматические аберрации — контуры объектов становятся нечеткими, радужными. Даже на самых современных дисплеях изображение выглядит зернистым.

Среди основных проблем, которые пока не решены в VR, — несовершенство контента.

"Дискомфорт у пользователя возникает, когда разработчики не учитывают ограничения разных сенсорных систем и не понимают правила их взаимодействия. Банальный пример: они хотят, чтобы человеку казалось, будто он ходит по большому помещению. В реальности он делает шаг, программа это отслеживает, но виртуально переносит его на два шага. И это рассогласование вызывает дискомфорт у пользователя. Базовые рекомендации, как избежать такого рода ошибок, описаны в руководстве для разработчиков Oculus", — говорит кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории зрительных систем Мария Грачева.

Программисты активно трудятся над тем, чтобы не допустить дискомфорта. Считается, что контроль над ситуацией снижает эффект укачивания, — ведь водителя машины самого никогда не укачивает. Поэтому в качественных приложениях VR даже при имитации американских горок зритель периодически нажимает на кнопку для продолжения движения или выбора траектории.

Время аватаров

В 2016 году основатель компании Oculus Майкл Эйбраш дал прогноз о развитии VR на следующие пять лет. По его мнению, прорыва следует ждать в решении задач глубины фокуса, расширения угла обзора, улучшения оптики.

Ключевой технологией он считает "фовеальный рендеринг" — отрисовку только того участка цифрового изображения, который воспринимает центральная высокочувствительная часть сетчатки — фовеа. Для этого требуется усовершенствовать методы слежения за зрачком глаза — айтрекинг.

В VR улучшится звук, добавятся манипуляторы, передающие тактильные ощущения.

Все это позволит создавать более совершенные системы дополненной реальности, где окружающий мир смешан с искусственным. Вершина технологии — аватар. Это виртуальный герой, глазами которого пользователь смотрит на нарисованную реальность. Не за горами время, когда в виртуальном пространстве смогут общаться аватары, управляемые реальными людьми.

© Duke Center for Neuroengineering