VR3D游戏对血压和心率的影响

顾升学+赵悟翔

摘要：本实验旨在调查虚拟现实（VR）3D游戏的视觉体验在血压心率方面的影响。本实验选取16位大学生作为受试者，他们都对新技术比较感兴趣并且志愿参加体验VR 3D游戏。本实验通过血压计来测量血压和心率的数据，获得的数据用于分析完全浸没的VR环境对受试者的心率和血压的影响。结果表明，VR3D游戏中的恐怖情节引起部分受试者达到高风险的血压危险等级（低压≥110，高压≥180）和心率紊乱，对这些人存在比较明显的伤害。我们也可以发现，不同人对同样的VR3D游戏会引起不同的生理反应。这项工作揭示了VR3D游戏在实际应用中会造成一些人的不适，甚至会造成生理性伤害。本实验结果进一步揭示，VR3D游戏对具有高血压和心率不齐的人群具有很大的潜在威胁。

关键词：虚拟现实；血压计；危险等级；数据分析

1 引言

如今，手机，电视和电脑的普及使人们处处被显示器所包围。二维显示器已经很普遍，现在人们开始追求更加自然的立体显示。3D显示技术经过快速发展，已经开始为人们提供了前所未有的观看体验（1）。随着科技的进步和人们对立体显示的追求，我们将处于一个VR的时代，使人们生活在一个融合了真实和虚拟的世界（2）。但是我们不能仅仅着重于好的一面，而是忽视了滋扰方面。这些显示器在同时为人们提供便利的时候将是潜在的损害。通过多年的研究，人们发现生活中的各种显示器可能会导致人们各种生理不适，如肌肉疼痛和计算机视觉综合征（3）。显示引起的生理不适的原因有很多种，如观看距离、性别和环境（4）。此外，年龄差异和显示参数也值得特别关注（5）。立体显示系统和内容特征对视觉健康的影响是一个新的研究内容。在游乐场，会有特别提醒心脏病患者不要参加高度刺激的游戏，但在虚拟现实方面却没有进行相关的研究。那虚拟现实3D显示会伤害人们的其他身体方面吗？本实验就是针对虚拟现实3D游戏对实验者的血压和心率的影响进行了研究。

2 研究方法

本实验主要通过测试16名受试者在体验虚拟现实游戏时的心率和血压的变化情况来检测人体健康是否健康。本实验中使用的头盔是HTC Vive，血压计是Omron HEM-7200。受试者的血压和心率是由血压计实时测量，以准确获得心率和血压的变化趋势。血压的危险等级分为三级，如表1所示。在这个实验中，参与者被要求体验包含恐怖情节的名为“Until Dawn”的VR 3D游戏。该实验大致分为三个步骤。第一个步骤是测量参与者的视力和瞳孔距离，然后调整头盔。第二个步骤是测量实验前的心率和血压，检查参与者的健康状况。受试者参与体验游戏，通过血压计实时测量血压和心率，以获得心率和血压的整体变化趋势。第三个步骤是通过数据分析来分析参与者的风险。

3 数据测试以及结果

游戏内容设置为2分钟，并且每10秒记录一次数据。如果间隔十秒内发生强烈变化，则也会被记录。实验数据如表2所示。为了更好的数据分析，根据数据变化情况进行了分组。其中12个受试者的数据大小以及变化趋势类似，因此将其数据进行平均，取其平均值来作为一组分析。最后数值变化结果如表2所示。

4 数据分析

将各组数据中实验前数据和实验中的峰值进行比较对比，以及峰值和危险等级对比。血压峰值对比图如下图1所示。

图1可以看出不同的人群对同样的游戏内容会有非常大的差异性表现。在实验中所测得的峰值的差异比较大，1-12号的数据相差不大，他们的数据的变化值也不大，并且峰值超出血压等级线的额度也不多。而13-15号的数据变化相对变大，实验时的峰值超出血压等级线也较多。16号的数据变化最剧烈，实验峰值达到高风险等级线，已经可以体现出存在对人体健康的威胁。

5 结论

本实验研究了VR 3D游戏对血压和心率的影响。本實验共有16名大学生作为受试者参与体验VR 3D游戏，同时使用血压计测量血压和心率的变化。我们经过数据分析后发现VR 3D游戏的恐怖情景容易导致受试者血压升高和心率紊乱，而且有一部分人还会短暂达到高风险范围，对这些人存在比较明显的伤害。进一步揭示，VR 3D游戏对具有高血压和心率不齐的人群具有很大的潜在威胁。这项研究还给相应的科技工作者提供了相应的提示，及时针对虚拟现实游戏提出相应的标准要求，使科技更好地为公众服务。

参考文献：

（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.

作者简介：顾升学（1991-），男，四川大学硕士研究生，主要从事裸眼立体显示引起视觉健康方面的研究。

通讯作者简介：赵悟翔（1983-），男，四川大学博士，副教授，光学工程专业，国际信息显示学会（SID）会员。主要从事3D显示技术研究工作。