為了開發更穩定和有效的重定向行走系統，持續評估不同的系統因素是如何影響用戶對重定向的敏感性十分重要

（中國AI網 2025年06月26日）為了開發更穩定和有效的重定向行走系統，持續評估不同的系統因素是如何影響用戶對重定向的敏感性十分重要。在一項研究中，馬里蘭大學和普渡大學團隊研究了重定向行走旋轉增益與用戶在虛擬現實移動過程中的姿勢和注視數據模式之間的相關性。他們進行了心理物理實驗來測量用戶對重定向行走旋轉增益的敏感性，并在實驗過程中收集注視和姿勢數據。

采用多層次模型，團隊研究了虛擬現實系統和不同因素對生理信號的影響。特別地，他們探索了重定向增益、試驗持續時間、試驗次數和參與者性別對姿勢搖擺、注視速度、以及掃視和眨眼頻率的影響。

結果表明，一般來說，生理信號與重定向增益的強度、試驗持續時間和試驗次數顯著正相關。注視速度與試驗持續時間呈負相關。另外，他們測量了用戶在光線充足和昏暗的虛擬照明條件下對旋轉增益的敏感度。結果表明，重定向行走檢測閾值無顯著差異。

在虛擬環境中自然行走對于為用戶提供舒適的沉浸式虛擬現實體驗非常重要。重定向行走是一種非常有前景的自然移動界面，允許用戶探索比可用物理環境更大的虛擬空間。重定向行走的工作原理是，當用戶在物理環境中移動時，通過虛擬環境向虛擬camera的軌跡添加難以察覺的旋轉和平移（由增益控制）。

為了令重定向行走最為有效，通常更希望添加的運動足夠小，以使用戶無法察覺。如果不是這樣，用戶通常會感到暈動癥的癥狀，或者在虛擬環境中難以控制自己的運動。為了避免這種情況，研究人員測量了在用戶能夠可靠地感知到重定向之前可以注入的最大強度。通常建議增益不應超過這個閾值，以避免給用戶帶來不適。

對于重定向行走閾值在不同系統配置和不同測量方法下的變化規律，業內已有大量的研究。從先前研究中可以得出的一個主要結論是，重定向行走的感知閾值高度可變，取決于系統和用戶因素：閾值的變化取決于性別、視場、實現水平、重定向行走暴露量、音頻反饋和用戶個人情況。

隨著科學的進步，頭顯的技術能力越來越好；例如，先進的頭顯可以支持高動態范圍成像、變焦光學元件和視網膜分辨率顯示等功能。所以，為了開發更穩定和有效的重定向行走系統，持續評估不同的系統因素是如何影響用戶對重定向的敏感性十分重要。在這項研究中，馬里蘭大學和普渡大學團隊評估和測量了顯示亮度如何影響用戶對旋轉增益的敏感性。

通常，重定向行走閾值是通過心理物理實驗來測量。對于一個參與者來說，這通常需要幾個小時，并且可能非常重復和疲勞，而不同的心理物理擬合方法在相同的實驗條件下會產生不同的結果，或者可能對感知失誤非常敏感。

重定向行走閾值的高度可變性與用于測量它們的心理物理方法不兼容，系統配置的微小變化可能產生不同的閾值，需要重新運行漫長的心理物理校準過程，以確保應用的重定向增益保持在用戶的檢測閾值以下。因此，為了使重定向行走在現實世界的消費者設置中成為一個更可用的界面，我們必須開發更好的方法來快速準確地估計虛擬移動期間重定向行走增益的不可感知性。

生理信號可能是這個問題的一個潛在解決方案。大量研究表明，用戶在VR中的感知體驗與其生理信號之間存在聯系。同樣，人類視覺界的研究人員已經表明，注視行為可以為估計觀察者對場景內容的參與程度提供信息。然而，盡管越來越多的證據表明生理信號可以用于推斷用戶的主觀體驗和內部狀態，但研究人員尚未證明重定向行走增益與任何生理信號之間的直接關聯。

所以在這項研究中，研究人員同時測量了生理信號（注視和姿勢數據）如何與重定向強度相關，以及系統因素如何影響相關信號。研究人員對研究顯示亮度特別感興趣，因為頭顯的出現和先前的研究表明，亮度可以影響感知，注視模式和姿勢控制。

在這項研究中，團隊通過研究重定向行走增益強度與各種系統因素中用戶生理信號模式之間的相關性，向更有效和準確地估計重定向行走增益可感知性邁出了第一步。他們進行了一項心理物理實驗，以測量用戶在明亮和昏暗顯示亮度水平下對重定向行走旋轉增益的感知閾值，并在實驗過程中記錄生理信號（注視和姿勢數據）。

團隊第一個主要貢獻是測量了旋轉增益閾值如何作為虛擬內容亮度的函數而變化。他們測量了不同亮度條件下的感知閾值，以觀察旋轉增益的可感知性如何根據虛擬內容的光照水平而變化。

團隊第二個主要貢獻是對重定向行走旋轉增益強度與注視和姿勢數據模式之間的相關性進行了初步調查。為了提高研究結果的適用性，研究人員選擇注視和姿勢數據，因為所述生理信號在大多數現代消費者頭戴式設備中都很容易獲得，而其他信號通常需要集成額外的傳感器。他們將研究局限于旋轉增益，因為與曲率和平移增益相比，旋轉增益允許在用戶開始感知它們之前應用更大范圍的增益。研究結果表明，注視和姿勢穩定性與重定向行走系統的特性顯著相關，并且在光敏條件下檢測閾值沒有顯著變化。

具體來說，他們觀察到：

在光照良好和光照不足的虛擬照明條件下，重定向行走旋轉增益的檢測閾值沒有顯著差異。

旋轉增益強度與姿勢和注視的生理信號之間存在微小但顯著的相關性。

相關論文：Sensitivity to Redirected Walking Considering Gaze, Posture, and Luminance

https://arxiv.org/pdf/2503.15505

在這項研究中，團隊研究了生理信號（注視和姿勢）與重定向行走增益之間的相關性，同時探索照明條件對用戶對重定向行走敏感度的影響。根據第一個假設，團隊發現姿勢穩定性、注視速度、眨眼和掃視頻率與重定向過程中VR環境的各種因素顯著相關。

與第二個假設相反，實驗顯示亮度對重定向行走閾值沒有顯著影響。這一結果有助于增加重定向行走閾值和影響因素的知識體系，以及以生理信號形式的重定向行走耐受性的潛在信號。

當然，這項研究存在一定的局限性。例如，很難確切地知道生理數據中的哪些模式是由于重定向行走或由于參與者在實驗過程中自然感受到的暈動癥造成。然而，重定向行走通常會增加用戶的暈動癥，所以在實踐中，解開重定向行走和暈動癥對生理信號模式的影響可能并不重要。

另外，參與者偏向于年輕人。最后，記錄和分析的生理信號只是VR過程中可以記錄的潛在可用信號的一個子集。研究僅限于姿勢和注視數據，因為這是在大多數現代頭戴式設備中很容易獲得的生物信號，但心率或皮膚電導等其他信號同樣可能是有用的相關信號。未來的工作應該研究重定向行走與其他信號的相關性，如皮膚電反應、瞳孔測量和心率。