美研究員利用虛擬現(xiàn)實(shí)來模擬物體在月球表面上的出現(xiàn)方式

漫步月球的宇航員已經(jīng)有足夠的危險(xiǎn)情況需要面對(duì)。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(huì)錯(cuò)誤判斷距離，并在行動(dòng)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(huì)如此不同，為何會(huì)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(duì)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(duì)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?！?/p>

為了測(cè)試?yán)碚摚栒诶锰摂M現(xiàn)實(shí)來模擬物體在月球表面上的出現(xiàn)方式，并測(cè)量人們感知坡度和距離等對(duì)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?！?/p>

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(zhǎng)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?！?/p>

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(duì)所有三種環(huán)境中的距離和坡度進(jìn)行評(píng)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(cè)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(zhǎng)足的進(jìn)步，但因?yàn)槿绻阏谘芯可疃雀兄P(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?！?/p>

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(zhǎng)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(huì)在這一過程中消耗氧氣等必需資源?！?/p>