美研究員用VR研究人類視覺系統對太空環境的適應性

　　2018年12月03日，漫步月球的宇航員已經有足夠的危險情況需要面對。過低的重力，極端的溫度，輻射，整個區域都是塵土滿溢。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則運作，所以人類的眼球可以變成“大騙子”。

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

　　這種現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在太空中的運作方式會如此不同，為何會出現如此多的視覺錯誤，以及我們應如何幫助下一代太空旅行者做好準備。

　　美國天主教大學的博士生凱瑟琳•拉希爾(Katherine Rahill)專門研究心理物理學，亦即人類感官認知和人類對光線，聲音，觸感，甚至重力等物理刺激的反應。拉希爾表示，在月球上發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是，月球上的大氣層光散射導致某些紋理和人類感知所固有的其他生態特征丟失。”

　　為了測試理論，拉希爾正在利用虛擬現實來模擬物體在月球表面上的出現方式，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，因為過去五年間渲染性能和視覺保真度出現了大幅度的提升。”

　　使用Unity這樣的游戲引擎來構建模擬，像她這樣的開發者需要理解并實現代表光散射方式的物理方程。

　　拉希爾解釋說：“在游戲環境中，如果你身處在一個包含大氣層的星球上，實際上的情況是，某個人或某支團隊破解了一個非常長的大氣方程來重建光線在這個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，觀察復雜的粒子光散射，以及復制月球上發生的視覺效果。”

　　在一個實驗中，拉希爾要求學生被試體驗三個不同的模擬世界：地球環境，月球環境，以及一個采用假想大氣層的月球表面。

　　每個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，并對所有三種環境中的距離和坡度進行評估。

　　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于常規屏幕。

　　拉希爾說道：“這些頭顯已經取得了長足的進步，但因為如果你正在研究深度感知，關于其實際優點方面的文獻存在很多相互矛盾的證據。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行長時間的太空任務，我們需要找到有助于防止他們低估實際距離的工具，從而確保他們不會在這一過程中消耗氧氣等必需資源。”