減輕暈動癥

（中國AI網 2025年06月16日）減輕暈動癥可以提高虛擬現實的可用性并增加其采用率。最廣泛使用的技術是動態視場限制，通過屏蔽用戶視場的外圍區域來減輕暈動癥。然而，這種方法降低了虛擬環境的可見性。

針對這個問題，明尼蘇達大學，中佛羅里達大學，德克薩斯州立大學團隊提出外圍傳送，一種利用當前虛擬環境呈現的內容在用戶周邊視覺中創建靜止幀（Rest Fram/RF）的新技術。

具體來說，外圍區域是由一對RF camera渲染，它們的變換是根據用戶的物理運動來更新。在平移過程中應用交替傳送，或者在旋轉過程中應用快速旋轉，以令RF camera接近當前的視點變換。所以，RF camera產生的光流與用戶的物理運動相匹配，創造了穩定的周邊視圖。

在一項受試者間研究中（N = 90），團隊將外圍傳動與傳統的黑色視場限制器和不受限制的控制條件進行了比較。結果表明，外圍傳送顯著減少了不適，并允許參與者在虛擬環境中沉浸更長的時間。總的來說，相關發現表明，外圍傳送是一種很有前途的技術，VR從業者可以考慮將其添加到暈動癥緩解工具集中。

在與虛擬環境交互時，移動是最常見的任務之一。真實行走效率更高，提供更高的臨場感，但空間限制往往限制了它的應用。持續的虛擬運動通常使用手持控制器實現，并允許用戶能夠在沒有相關物理限制的情況下導航，但通常會產生暈動癥。

與虛擬平移相比，虛擬轉彎尤其會帶來更大的不適風險。個體對暈動癥的易感性差異非常大，而目前的理論尚不能完全解釋這一現象。

與連續的虛擬運動相比，離散視口控制技術，如瞬間移動和快速轉彎，可以減少暈動癥，但往往以用戶迷失方向為代價。連續運動引起的不適感通常歸因于虛運動產生的光流。

盡管光流在路徑整合中起著重要的作用，但當虛擬camera的運動偏離用戶的物理運動時，這同樣會引起暈動癥。幸運的是，不同的光流模式出現在視場的不同區域，而視覺系統以不同的靈敏度處理區域的光流。

外圍光流在姿勢控制和運動方向中起關鍵作用，而注視點光流主要用于感知運動方向。基于這一點，先前的研究人員引入了動態視場限制，以阻止虛擬運動中的周邊光流并減少暈動癥。

視場限制已成為虛擬現實應用中應用最廣泛的暈動癥緩解技術之一。盡管限制視場可以潛在地減少不適，但人為地減少視場可能產生負面影響。例如，更寬的視場可以增強沉浸感，改善深度感知，并提高任務表現。

其他視場操縱技術，如模糊和對比度降低，可以潛在地減輕暈動病，而不完全阻塞外圍視場。然而，降低周邊圖像質量可能損害用戶檢測和響應周邊刺激的能力。另外，研究還表明，模糊在減少暈動癥方面效果較差，因為外圍區域持續虛擬運動產生的一定光流會保留下來。

在這項研究中，明尼蘇達大學，中佛羅里達大學，德克薩斯州立大學團隊開發了外圍傳送，這是一種新型的暈動癥緩解技術，它使用靠近用戶的攝像頭在外圍創建靜止幀（RF）。他們應用連續傳送和快速轉向，以保持它們接近用戶的當前變換，并作為靜止幀。離散的運動允許有意義的視覺內容在外圍顯示，而不會引入可能加劇暈動癥的連續光流。

如圖1所示，在虛擬移動過程中，外圍傳送在兩個RF之間轉換，這里用底部一行黑色camera圖標表示為RF0和RF1。當虛擬移動開始時，RF1具有與頭顯相同的變換（位置和方向），而RF0的變換是根據當前虛擬運動速度和預先定義的傳送時間間隔t來預測。

當用戶在RF0和RF1之間移動時，用戶camera外圍的圖像替換為RF0和RF1之間的線性插值。另外，RF0和RF1的局部變換都以與頭顯相同的方式更新，以便它們的渲染輸出與用戶的物理運動相匹配。

如圖2所示，兩個額外的靜止幀camera RF0和RF1在主camera旁邊渲染圖像。各部件在虛擬環境中的位置如(f)所示。紅色箭頭表示用戶的移動方向。圖（a-c）為主camera、RF0和RF1的輸出。靜止幀(d)是對RF0和RF1 （b, c）渲染的圖像進行線性插值。最后，外圍傳送用靜止幀(d)的外圍區域替換(a)的外圍區域，產生如圖(e)所示的輸出。

為了評估這種技術，團隊對90名參與者進行了一項研究，比較了外圍傳送、標準視場限制器遮擋相同外圍區域和無限制控制條件。與視場限制條件和控制條件相比，外圍傳送條件下的參與者報告的不適程度更小，并且能夠在虛擬環境中沉浸的時間明顯更長。結果表明，外圍傳送是一種有前途的新型暈動癥環節技術，可以作為常用視場限制條件的替代方案。

相關論文：Peripheral Teleportation: A Rest Frame Design to Mitigate Cybersickness During Virtual Locomotion

總的來說，，外圍傳送是一種新的RF設計，用于減輕使用連續虛擬運動時的暈動癥。團隊進行了一項被試研究，比較了外圍傳送、黑色視場限制器和控制條件。當使用外圍傳送時，參與者報告的不適感更少，并且能夠在虛擬環境中沉浸更長時間。總之，外圍傳送代表了一種新的方法，虛擬現實從業者可以考慮將其添加到他們的暈動癥緩解工具集中。