El conflicto de vergencia-acomodación ( VAC ), también conocido como conflicto de acomodación-vergencia , es un fenómeno visual que ocurre cuando el cerebro recibe señales que no coinciden entre la vergencia y la acomodación del ojo . Esto ocurre comúnmente en dispositivos de realidad virtual , dispositivos de realidad aumentada , películas 3D y otros tipos de pantallas estereoscópicas y autoestereoscópicas . El efecto puede ser desagradable y provocar fatiga visual.
Se pueden distinguir dos respuestas oculares principales: vergencia de los ojos y acomodación. Ambos mecanismos son cruciales en la visión estereoscópica. La vergencia o rotación independiente hacia adentro/hacia afuera de los ojos se utiliza para fijar los objetos y percibirlos como únicos. La respuesta de vergencia incorrecta puede provocar visión doble. La acomodación es el mecanismo de enfoque del ojo y se activa para producir una imagen nítida en la retina. Ambos mecanismos están vinculados neuronalmente formando el reflejo de acomodación-convergencia [1] de los ojos. Se puede distinguir una distancia de vergencia — distancia de un punto hacia el cual ambos ojos convergen, y una distancia de acomodación — distancia de una región en el espacio hacia la cual el enfoque o el poder refractivo del cristalino se ha ajustado para producir una imagen nítida en la retina.
En condiciones normales, el sistema visual humano espera que las distancias de vergencia y acomodación coincidan. Al visualizar la mayoría de las imágenes o visualizaciones artificiales en 3D, las distancias de vergencia y acomodación en su mayor parte no coinciden. El sistema visual humano no ha evolucionado para ver cómodamente este tipo de imágenes artificiales en 3D, por lo que VAC puede suponer una sensación muy desagradable para el espectador. [2] [3] [4]
El VAC se encuentra a menudo al ver estereogramas , películas en 3D o realidad virtual (VR). Puede provocar fatiga visual y dolores de cabeza al poco tiempo; Es uno de los principales contribuyentes a la enfermedad de la realidad virtual . El fenómeno puede hacer imposible enfocar objetos cercanos al ojo en realidad virtual, lo que limita el desarrollo de software de realidad virtual. [5]
El VAC es muy difícil de superar a la hora de diseñar nuevos tipos de pantallas 3D . [5]
Las personas que juegan videojuegos en 3D a menudo han reportado fatiga visual después o que el efecto 3D es desorientador. Esto se debe al VAC. [6] No existe un consenso sólido sobre el alcance del daño visual, si corresponde, que puede ocurrir debido a la sobreexposición a VAC. Aunque este es el caso, los usuarios de dispositivos estereoscópicos clásicos afirman que no pueden mirar la pantalla 3D durante un largo periodo de tiempo. [7]
El conflicto entre vergencia y acomodación se puede cuantificar; normalmente, comparando la potencia óptica necesaria para enfocar objetos a la distancia de vergencia con la potencia óptica necesaria para enfocar objetos a la distancia de acomodación. [8] En este contexto, la potencia óptica es igual al recíproco de la distancia, con unidades de dioptría (m −1 ). Por tanto, la diferencia entre el recíproco de la distancia de vergencia y el recíproco de la distancia de acomodación caracteriza la extensión de VAC.
En el ejemplo de un casco de realidad virtual, la distancia de acomodación corresponde a la distancia del plano de la imagen virtual. A menudo, la óptica está diseñada para colocar una pantalla virtual entre 2 metros y el infinito. Es decir, para una visualización virtual a una distancia de 2 metros, la distancia de acomodación del objetivo expresada en dioptrías sería 0,5 D. Por el contrario, la distancia de vergencia en una visualización estereoscópica puede cambiar libremente según la ubicación del contenido objetivo. Por ejemplo, un objeto virtual mediante disparidad binocular se puede colocar a una distancia de 30 cm, correspondiente a 3,33 dioptrías. En tal caso, la magnitud del VAC para una persona con visión normal sería 3,33-0,5=2,83 dioptrías.
El conflicto de vergencia-acomodación se debe a factores de la fisiología humana como el reflejo de acomodación . VAC ocurre cuando el cerebro humano recibe señales que no coinciden entre vergencia y acomodación . [9] [10] [11] [12] A menudo causa dolores de cabeza y fatiga visual. [13] El conflicto vergencia-acomodación es una de las principales causas del malestar por la realidad virtual . [14]
La mayoría de las personas pueden tolerar cierta medida de VAC, sin que se noten efectos adversos. Si bien depende de cada persona en particular y de la distancia de visión, un VAC de alrededor de 0,4 dioptrías [8] está dentro de los límites de comodidad de la mayoría de las personas.
El conflicto vergencia-acomodación puede tener efectos permanentes en la vista. Se recomienda que los niños menores de seis años eviten las pantallas 3D que causan VAC. [12] Los prototipos Meta Half Dome abordaron el problema con lentes de enfoque variable que igualaban la profundidad focal con la profundidad estereoscópica de vergencia. [15] El primer prototipo utilizó voluminosos actuadores mecánicos para reenfocar la lente. El tercer prototipo utilizó una pila de 6 capas de lentes de cristal líquido donde cada capa se podía encender y apagar aplicando un voltaje, y esto crea 64 planos focales discretos. [16] Actualmente no existen productos de producción que utilicen esta tecnología.
Todos los cascos de realidad aumentada (AR) y VR de primera generación son dispositivos de enfoque fijo que pueden causar VAC. Ejemplos populares de estos dispositivos incluyen Oculus Quest 2 , HTC Vive , Valve Index y Microsoft HoloLens . El VAC se puede experimentar acercando mucho un objeto virtual a los ojos en el auricular y tratando de enfocarlo. [17]
No todas las visualizaciones 3D causan el conflicto de vergencia-acomodación. Se están desarrollando nuevos tipos de pantallas que no causan VAC, como las pantallas holográficas y las pantallas de campo luminoso . [9]
VAC también se puede experimentar al utilizar otras tecnologías, que incluyen:
Las empresas de hardware de realidad virtual y realidad aumentada suelen pedir a los desarrolladores de software que no muestren contenido virtual demasiado cerca del usuario en los dispositivos. [19] [20] Sin embargo, esto es sólo una mitigación de software y muchas veces el efecto aún se puede notar.
La solución al conflicto vergencia-acomodación es evitar mirar cualquier cosa que cause el fenómeno. En VR y AR, desde la década de 2010 se han desarrollado nuevos tipos de pantallas que pueden minimizar o eliminar VAC a niveles que no son problemáticos. Estas pantallas incluyen pantallas varifocales, multifocales, [21] holográficas, de espejo y de campo luminoso. [22]
Las pantallas varifocales son un concepto explorado principalmente en soluciones de visualización de realidad virtual. El principio básico se basa en ajustar dinámicamente la distancia focal de las pantallas en función de la dirección de la mirada. La técnica requiere una solución de seguimiento ocular y medios para modular la distancia focal de una pantalla. La modulación de una distancia focal puede ser, por ejemplo, el accionamiento físico de la pantalla en relación con una óptica de ocular fijo, alternativamente puede ser la utilización de elemento(s) de lente varifocales [23] [24] . Si bien el enfoque varifocal mitiga o resuelve por completo la VAC, no puede transmitir señales realistas de enfoque monocular. Para intentar añadir realismo, estas técnicas se basan en técnicas de procesamiento de imágenes para simular señales de enfoque.
Las pantallas multifocales son otra forma de superar la VAC. El principio de funcionamiento se basa en la disponibilidad de múltiples planos focales de imagen (pantallas), que desde la perspectiva del espectador están disponibles simultáneamente en todo momento. Esto brinda la capacidad de acomodar los ojos dentro del rango disponible de distancias focales y percibir señales realistas de enfoque monocular (imagen borrosa) de manera similar a las condiciones de visualización naturales. Esencialmente, las pantallas multifocales discretizan la dimensión de profundidad y dividen o cortan el contenido 3D según la configuración disponible de planos de profundidad para minimizar VAC. El tema de las pantallas multifocales ha sido generosamente investigado durante al menos varias décadas, [25] [26] sin embargo, sólo existe una oferta limitada de pantallas multifocales cercanas al ojo disponibles comercialmente.
Las visualizaciones de campos luminosos son una de las mejores formas de resolver el conflicto entre vergencia y acomodación. [22] Comparten características con pantallas de imágenes integrales .
CREAL, un fabricante de pantallas de ojo cercano para auriculares/gafas AR, desarrolló una tecnología de visualización de campo de luz que proyecta los rayos de luz tal como existen en el mundo real. De esta manera, el contenido virtual tiene una profundidad real, y cada ojo puede cambiar de enfoque de forma natural entre los objetos virtuales, desde cerca del infinito.
SeeReal Technologies , un fabricante de pantallas para dispositivos móviles con capacidad 3D, afirma que sus pantallas pueden generar imágenes que no tienen alojamiento fijo. [27] La empresa desarrolló la pantalla utilizada en el teléfono inteligente Takee 1 . [28] Sin embargo, la solución de SeeReal requiere seguimiento ocular , lo que puede limitar las capacidades 3D de las pantallas, como el campo de visión del efecto 3D. [ cita necesaria ]
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