VR3D游戲對血壓和心率的影響

顧升學+趙悟翔

摘要：本實驗旨在調查虛擬現實（VR）3D游戲的視覺體驗在血壓心率方面的影響。本實驗選取16位大學生作為受試者，他們都對新技術比較感興趣并且志愿參加體驗VR 3D游戲。本實驗通過血壓計來測量血壓和心率的數據，獲得的數據用于分析完全浸沒的VR環境對受試者的心率和血壓的影響。結果表明，VR3D游戲中的恐怖情節引起部分受試者達到高風險的血壓危險等級（低壓≥110，高壓≥180）和心率紊亂，對這些人存在比較明顯的傷害。我們也可以發現，不同人對同樣的VR3D游戲會引起不同的生理反應。這項工作揭示了VR3D游戲在實際應用中會造成一些人的不適，甚至會造成生理性傷害。本實驗結果進一步揭示，VR3D游戲對具有高血壓和心率不齊的人群具有很大的潛在威脅。

關鍵詞：虛擬現實；血壓計；危險等級；數據分析

1 引言

如今，手機，電視和電腦的普及使人們處處被顯示器所包圍。二維顯示器已經很普遍，現在人們開始追求更加自然的立體顯示。3D顯示技術經過快速發展，已經開始為人們提供了前所未有的觀看體驗（1）。隨著科技的進步和人們對立體顯示的追求，我們將處于一個VR的時代，使人們生活在一個融合了真實和虛擬的世界（2）。但是我們不能僅僅著重于好的一面，而是忽視了滋擾方面。這些顯示器在同時為人們提供便利的時候將是潛在的損害。通過多年的研究，人們發現生活中的各種顯示器可能會導致人們各種生理不適，如肌肉疼痛和計算機視覺綜合征（3）。顯示引起的生理不適的原因有很多種，如觀看距離、性別和環境（4）。此外，年齡差異和顯示參數也值得特別關注（5）。立體顯示系統和內容特征對視覺健康的影響是一個新的研究內容。在游樂場，會有特別提醒心臟病患者不要參加高度刺激的游戲，但在虛擬現實方面卻沒有進行相關的研究。那虛擬現實3D顯示會傷害人們的其他身體方面嗎？本實驗就是針對虛擬現實3D游戲對實驗者的血壓和心率的影響進行了研究。

2 研究方法

本實驗主要通過測試16名受試者在體驗虛擬現實游戲時的心率和血壓的變化情況來檢測人體健康是否健康。本實驗中使用的頭盔是HTC Vive，血壓計是Omron HEM-7200。受試者的血壓和心率是由血壓計實時測量，以準確獲得心率和血壓的變化趨勢。血壓的危險等級分為三級，如表1所示。在這個實驗中，參與者被要求體驗包含恐怖情節的名為“Until Dawn”的VR 3D游戲。該實驗大致分為三個步驟。第一個步驟是測量參與者的視力和瞳孔距離，然后調整頭盔。第二個步驟是測量實驗前的心率和血壓，檢查參與者的健康狀況。受試者參與體驗游戲，通過血壓計實時測量血壓和心率，以獲得心率和血壓的整體變化趨勢。第三個步驟是通過數據分析來分析參與者的風險。

3 數據測試以及結果

游戲內容設置為2分鐘，并且每10秒記錄一次數據。如果間隔十秒內發生強烈變化，則也會被記錄。實驗數據如表2所示。為了更好的數據分析，根據數據變化情況進行了分組。其中12個受試者的數據大小以及變化趨勢類似，因此將其數據進行平均，取其平均值來作為一組分析。最后數值變化結果如表2所示。

4 數據分析

將各組數據中實驗前數據和實驗中的峰值進行比較對比，以及峰值和危險等級對比。血壓峰值對比圖如下圖1所示。

圖1可以看出不同的人群對同樣的游戲內容會有非常大的差異性表現。在實驗中所測得的峰值的差異比較大，1-12號的數據相差不大，他們的數據的變化值也不大，并且峰值超出血壓等級線的額度也不多。而13-15號的數據變化相對變大，實驗時的峰值超出血壓等級線也較多。16號的數據變化最劇烈，實驗峰值達到高風險等級線，已經可以體現出存在對人體健康的威脅。

5 結論

本實驗研究了VR 3D游戲對血壓和心率的影響。本實驗共有16名大學生作為受試者參與體驗VR 3D游戲，同時使用血壓計測量血壓和心率的變化。我們經過數據分析后發現VR 3D游戲的恐怖情景容易導致受試者血壓升高和心率紊亂，而且有一部分人還會短暫達到高風險范圍，對這些人存在比較明顯的傷害。進一步揭示，VR 3D游戲對具有高血壓和心率不齊的人群具有很大的潛在威脅。這項研究還給相應的科技工作者提供了相應的提示，及時針對虛擬現實游戲提出相應的標準要求，使科技更好地為公眾服務。

參考文獻：

（1）WangQionghua. 3D display technologies and devices[M]. Beijing： Science Press，2011，3～7

（2）Biocca， Frank. Communication in the age of virtual reality[M]. Routledge， 2013，3～6

（3）LIE， IVAR. VDT work， oculomotor strain， and subjective complaints： an experimental and clinical study[J]. Ergonomics， 1994， 37（8）： 1419～1433.

（4）Winterbottom， Mark. Lighting and discomfort in the classroom[J]. Journal of Environmental Psychology， 2009， 29（1）： 63～75.

（5）Wang， Qin. Relationship between age differences and display parameters on visual comfort for autostereoscopicdisplay[J]. Journal of the Society for Information Display， 2015， 23（2）： 69～75.

作者簡介：顧升學（1991-），男，四川大學碩士研究生，主要從事裸眼立體顯示引起視覺健康方面的研究。

通訊作者簡介：趙悟翔（1983-），男，四川大學博士，副教授，光學工程專業，國際信息顯示學會（SID）會員。主要從事3D顯示技術研究工作。