美研究员用VR研究人类视觉系统对太空环境的适应性

　　2018年12月03日，漫步月球的宇航员已经有足够的危险情况需要面对。过低的重力，极端的温度，辐射，整个区域都是尘土满溢。如果这还不够，我们用来感知深度和距离的视觉感知线索并不按照地球的规则运作，所以人类的眼球可以变成“大骗子”。

　　在阿波罗任务期间，宇航员经常低估陨石坑的大小，山顶坡度，以及与某些位置的距离。这是一种有据可查的现象：物体看起来更实际情况更靠近自己。这为任务控制造成了麻烦。宇航员有时会错误判断距离，并在行动过程中耗尽氧气供应。

　　这种现象成为了研究人员的探索主题，他们正尝试解释人类视觉系统在太空中的运作方式会如此不同，为何会出现如此多的视觉错误，以及我们应如何帮助下一代太空旅行者做好准备。

　　美国天主教大学的博士生凯瑟琳•拉希尔(Katherine Rahill)专门研究心理物理学，亦即人类感官认知和人类对光线，声音，触感，甚至重力等物理刺激的反应。拉希尔表示，在月球上发生的视觉扭曲可以用缺乏大气层来解释。对于月球，光线在月球地形上的散射与地球有所不同。

　　她指出：“我在研究中提出的论点是，月球上的大气层光散射导致某些纹理和人类感知所固有的其他生态特征丢失。”

　　为了测试理论，拉希尔正在利用虚拟现实来模拟物体在月球表面上的出现方式，并测量人们感知坡度和距离等对象的方式。

　　她表示：“VR十分适合，因为过去五年间渲染性能和视觉保真度出现了大幅度的提升。”

　　使用Unity这样的游戏引擎来构建模拟，像她这样的开发者需要理解并实现代表光散射方式的物理方程。

　　拉希尔解释说：“在游戏环境中，如果你身处在一个包含大气层的星球上，实际上的情况是，某个人或某支团队破解了一个非常长的大气方程来重建光线在这个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，观察复杂的粒子光散射，以及复制月球上发生的视觉效果。”

　　在一个实验中，拉希尔要求学生被试体验三个不同的模拟世界：地球环境，月球环境，以及一个采用假想大气层的月球表面。

　　每个被试都需要使用大型弧形屏幕显示器和诸如Oculus Rift这样的VR头显，并对所有三种环境中的距离和坡度进行评估。

　　采用大屏幕显示器和VR头显的原因是，目前尚不清楚完全沉浸式头显在测量深度感知方面是否优于常规屏幕。

　　拉希尔说道：“这些头显已经取得了长足的进步，但因为如果你正在研究深度感知，关于其实际优点方面的文献存在很多相互矛盾的证据。我正在努力看看我们能做什么，如果可以，我希望能够提高它们的实用性。”

　　理解人类在太空中是如何感知世界正变得越来越重要，尤其是美国国家航空航天局最近宣布计划在未来十年重返月球(以及潜在的火星)。

　　拉希尔指出：“如果我们要派遣宇航员执行长时间的太空任务，我们需要找到有助于防止他们低估实际距离的工具，从而确保他们不会在这一过程中消耗氧气等必需资源。”