研究员基于PICO优化VR驾乘体验，通过改善速度感知减轻晕动症

来自英国和加拿大的人机交互专家团队利用PICO头显开发了一个能够在车乘VR中利用平移增益和衰减控制用户对速度感知的系统。结果表明，这可以提高游戏趣味性，或者允许乘客更容易专注于阅读或工作等任务，同时减轻晕动症的可能性。

晕动症是由前庭系统感知的物理运动与眼睛所看见的画面不匹配引起。

目前诸如奥迪和宝马等汽车厂商，以及微软和苹果等厂商都有在研究XR驾乘体验。通过将车辆的物理运动与头显内感知到的运动相匹配，可以减少或消除旅行中的晕动症。

但对于由英国格拉斯哥大学和加拿大KITE研究所组成的团队，他们希望研究是否可以以控制用户的感知速度，以快于或慢于汽车行驶速度的速度来提供VR体验。

他们的研究成果是名为PassengXR的运动平台。系统以平移增益和衰减原理作为基础，然后将汽车的运动传递给VR头显，并在阅读/生产力任务期间或者游戏期间增加（1.5倍 -9.5倍）或降低（0.66 - 0.14倍）虚拟速度。

团队调查了乘客对速度操纵的感知程度，它是如何影响晕动症，以及它是否改变了汽车行驶的感知速度或距离。

在平移增益方面，半米的步伐可以转换为虚拟空间中5米的移动，而这通常不会引起晕动症。在平移衰减中，这个过程在相反的方向工作，将现实世界中的大运动缩小为较小的虚拟运动。

格拉斯哥大学计算机科学学院的格雷厄姆·威尔逊（Graham Wilson）说道：“VR技术正被越来越多的人接受，并开始用于娱乐和生产力应用中，但它依然会让一些人感到不舒服，尤其是在车内。将现实世界中的动作精确映射到虚拟世界中可以很好地减少恶心感，但它限制了用户可以拥有的体验类型，并减少了体验可以创造的感觉范围。如果一款基于动作的游戏总是在交通灯处停下来或开始，它就很难让人觉得有趣。同样，如果你在高速公路上行驶时感到分心，你就很难集中精力写电子邮件。

他补充道：“平移增益和衰减具有非常大的潜力，可以在旅行中扩大VR体验的范围。在这项研究中，我们着手探索如何在现实世界中实现这种潜力。”

在研究的第一阶段，17名戴着PICO VR头显的研究参与者以每小时50公里的速度在格拉斯哥西端一段2公里长的道路上行驶，并提供类似于典型城市旅行的体验。在PICO头显里，他们会看到一条虚拟的城市街道，而上面叠加一系列的文字。被试需要在穿过真实的城市街道时阅读相关文字，然后回答基于内容的多项选择题。

他们的感知速度设定为与车辆的运动相匹配，然后在三个小时的过程中移动得更快或更慢。在快于现实世界的研究中，他们的虚拟速度在四段时间内从72公里/小时加速到338公里/小时，比现实世界快7倍。在比现实慢的研究中，他们以较低的速度穿过虚拟城市，从32公里/小时降至7公里/小时，仅为实际速度的14%。

参与者报告称，研究的加速部分并没有让他们感到更不舒服。当然，在速度较慢的实验中，他们更能意识到晕动症，但与速度匹配或加速的实验相比，他们感到更安全、更放松、更能集中注意力。

在第二阶段，实验被试需要开玩一款射击游戏。他们在游戏中的速度被设置为与现实世界的速度相匹配。然后，每隔300米，它就会在感知到的更快和更慢的运动范围内发生变化，从真实速度的14%到950%。

研究人员表示：“在这里，参与者告诉我们，他们最喜欢研究中‘荒唐的速度’部分，他们觉得这有助于增加游戏的兴奋感和强度，但这又不会让他们感到恶心。”

然而，在感知速度之间切换会降低他们的游戏乐趣。

在研究的两个部分中，参与者都表示他们对自己在现实生活中走了多远的感知受到他们在虚拟现实中移动的快慢影响。

团队总结道，这项研究可以帮助推动将平移增益和衰减应用于车载VR体验的未来发展。他们的见解包括，更快的虚拟速度会让玩家在游戏中感到更愉快，而较慢的虚拟体验可以增加放松感，使其更适合生产力应用。研究小组建议，感知速度的变化应该在车辆停止而不是行驶期间进行。

研究人员解释道：“这项研究首次表明，乘客对速度的感知可以显著改变而不会比将真实运动与虚拟运动相匹配的系统更让他们感到不适，而且感知到的速度可以引起兴奋或放松，这是目前系统无法做到的。当然，这项研究有局限性。例如，我们的研究路线故意是一条直线，而不是一条更复杂的路线。但这是了解我们如何操纵虚拟体验，为旅行者提供额外的沉浸感，同时控制晕动症的重要第一步。”