影响VR空间压缩的因素(摘抄)

大量研究表明,多方面的因素都会影响空间压缩的程度。雷纳等人(Renner, Velichkovsky, & Helmert,2013)的一篇综述总结了四大类影响VR空间压缩的因素,分别是测量因素、技术因素、环境因素与个体因素。
(1)测量因素。
事实上,不同测量方法测出的空间压缩程度存在很大差异。测量人的距离感知通常有两类方法,一类是基于运动的测量方法,一类是基于口头报告的测量方法。基于运动的测量方法中最常用的是盲走法(blindfolded walking)——要求被试闭上眼睛,从起点走到目标位置,以被试最终行走的距离来衡量被试的距离感知。基于口头报告的测量方法则是让被试报告目标距离的具体长度。研究显示,依据后者测量的距离只有真实距离的70%,而用盲走法测量的距离与真实距离非常接近(Loomis & Philbeck,2008)。
这两类方法也被用于测量VR中的空间压缩程度。同样,尽管两种方法都能测出VR中空间压缩的程度,但使用基于运动的测量方法比使用基于口头报告的测量方法有更准确的距离估计。另外,改变一些刺激因素(比如VR画面的品质),仅会影响基于口头报告的测量方法,而不影响盲走法这类基于运动的测量方法(Kunz et al.,2009)。这或许是因为基于运动的测量方法和基于口头报告的测量方法所对应的心理过程不同,但也可能是因为前者对空间感知偏差不敏感。
(2)技术因素。
这里说的技术因素包括VR显示设备、图像品质、光学扭曲等方面的因素。在显示设备方面,不少研究都发现VR设备为用户提供的视场大小对VR中的空间压缩程度有显著影响。比如琼斯等人(Jones et al.,2012)发现,被试使用对角视场为150°的头戴式显示器时,要比使用对角视场仅为60°的头戴式显示器时,对距离的估计更准。克莱因等人(Klein et al.,2009)也发现,被试使用更大视场的洞穴式立体显示系统时,要比使用单面大屏幕有更准确的距离估计。而纳西利等人(Naceri et al.,2010)发现,使用单面大屏幕时的距离估计又好于使用头戴式显示器时的距离估计。但是,所有的VR显示设备均会导致不同程度的空间压缩现象。

VR中的图像品质是一个涵盖较广的概念,涉及VR的渲染风格(真实性渲染/非真实性渲染)、使用的视觉素材类型(全景图片/3D模型)以及视觉素材的精细程度等。有研究发现,被试在真实性渲染的VR环境中,使用盲走法进行距离判断的准确性要显著高于在内容相同的非真实性渲染环境中的距离判断(Interrante, Ries, &Anderson,2006; Phillips et al.,2006)。在这两项研究中,被试所处的VR环境与其所处的真实环境完全相同,结果发现,在真实性渲染的VR环境中的距离估计与在真实环境中的距离估计一致。
由于VR头盔中的光学棱镜的作用,使用VR头盔后呈现的画面可能存在几何扭曲。许多研究表明,这种几何扭曲会影响被试距离估计的准确度。另外,VR中模拟的用户眼高与用户的实际眼高不匹配时,也会影响被试的距离估计(Bruder, Pusch, & Steinicke,2012;Kellner et al.,2012; Kuhl, Cream-Regehr, & Thompson, 2006; Steinicke, Bruder, & Kuhl,2011; Zhang et al.,2012)。还有研究显示,VR中的瞳孔间距(interpupillary distance,简称IPD)会影响空间压缩。威廉森等人(Willemsen et al.,2005)的研究发现,对于5—10米的深度距离,瞳孔间距对空间压缩效应没有影响,但在15米的深度距离发现了瞳孔间距的影响。
(3)环境因素。
研究显示,增加环境的复杂性可以削弱空间压缩效应。比如苏迪克等人(Surdick et al.,1997)的研究发现,视角线索(包括线性透视、缩短法和纹理梯度)比其他视觉线索对VR中的深度压缩有更显著的帮助。地面的纹理形式也对距离感知有很大影响,比如竖直线构成的纹理要比水平线构成的纹理帮助更大(Thomas et al.,2002),砖形纹理比地毯式纹理和草地纹理更有帮助(Sinai et al.,1999)。在虚拟的室外场景中的距离判断要比在虚拟的室内场景中的距离判断更准确(Bodenheimer et al.,2007)。这一“室外—室内”距离判断差异在真实世界中同样存在(Lappin, Shelton, & Rieser,2006;Witt et al.,2007)。
(4)个体因素。
个体因素包括VR环境经验、感受立体视的能力、年龄、人格特质等。很多研究探讨了VR环境经验对距离压缩的影响,集中使用各种反馈(视觉、听觉或触觉反馈)来训练被试在VR中的距离判断。结果一致发现,感觉反馈与练习可以提高距离判断的准确度。感受立体视的能力可以使用专门的测试来衡量。安布鲁斯特等人(Armbrüste et al.,2008)的研究发现,在立体视测试中得分高的被试,其在VR中表现出的空间压缩效应也越强。普卢姆特等人(Plumert, Kearney,& Cremer,2004)的研究发现,在使用想象步行的方法进行的距离估计中,10岁的孩子估计的距离,比12岁的孩子以及成年人估计的距离更短。而菲利普斯等人(Phillips et al.,2012)的研究发现,“接受性”这一人格特质(比如更能接受对自我的改变)与空间压缩效应的强度也有关联。
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