研究员：连续多感官反馈可以提高VR手部重定向准确性
提供连续的多感官反馈可以提高用户对手重定向感知的准确性
（映维网Nweon 2024年10月17日）修改真实运动视觉表现的重定向方法已广泛应用于扩展交互空间和创造引人入胜的虚拟现实体验。为了获得最佳的用户体验和性能，必须指定重定向的感知并利用适当的修改参数范围。
然而，以往的研究大多集中在用户是否感知到目标，很少考察重定向的感知准确性和敏感性。另外，手重定向交互的感知和表现如何受到多感官反馈的影响尚不清楚。
所以在研究中，韩国科学技术院使用严格的心理物理学方法来指定用户对手重定向的感知准确性和敏感性，并提供可接受的重定向参数范围。团队同时在重定向过程中提供了不同的多感官反馈，以探讨其对用户感知和表现的影响。
实验结果表明，提供连续的多感官反馈和虚拟手与目标之间的距离成比例，在不改变用户感知灵敏度的情况下，这提高了用户对手重定向感知的准确性。另外，多感官反馈的使用大大提高了任务性能的精度，特别是在低增益因素下。
VR触觉研究主要有两种方法：机械和感知。首先，机械方法利用电机或振动器等致动器来增强目标感。另一方面，感知方法利用了VR头显与现实世界分离的视觉信息所产生的幻觉方面。基于视错觉的最广泛使用方法是伪触觉反馈，以及手重定向。它们主要通过操纵虚拟身体的移动幅度大于或小于真实身体的移动来触发目标感的错觉或扩大交互空间。
由于感知方法是基于修改真实运动的视觉表征，如果应用的偏移量过大，用户可能会注意到视觉和本体感觉信息之间的不一致，这将严重阻碍VR中的沉浸感和任务表现。
所以，有必要了解基于错觉的触觉反馈的感知因素，并指定用户无法检测到不一致的刺激范围。
应该考虑的重要感知因素包括目标感是否增强，用户对刺激变化的敏感性，以及对具身和临在水平的影响。特别是，涉及持续修改动作的手重定向方法需要准确表征用户的感知特征，例如PSE。PSE表示比较刺激被判断为高于或低于标准刺激的一个点，阈值范围表示用户无法可靠地检测到刺激变化的范围，由上限和下限之间的差值计算。
然而，以往的研究主要关注用户是否感知到目标感，而很少研究用户对重定向的感知准确性和敏感性。
其中，感知准确性表示用户的真实感知程度，反映在心理测量函数PSE与标准点的偏移（没有重定向）。偏移越小，感知越准确。知觉敏感度是指辨别重定向参数（增益因子）变化的能力，反映在心理测量函数的斜率和阈值范围。斜率越陡，阈值范围越窄反映较高的感知灵敏度。
为了获得最佳的用户体验和性能，精确地指定用户对重定向的感知，并利用用户无法注意到修改的参数范围至关重要。另外，为了提供更逼真的VR体验，人们正在积极开展多感官反馈的研究，并且已经证实除了视觉之外的其他感官同样可以影响增强触觉感知。相关结果表明，结合多种感官模式的反馈可能会影响用户对手重定向的感知。然而，相关研究缺乏对用户感知特征的详细分析，而且手重定向的知觉准确性和敏感性如何受到并发多感官反馈的影响尚有待探讨。
为了为未来的VR应用设计更有效的手重定向方法，有必要了解多感官反馈对人类在VR中的感知和表现的影响。所以，韩国科学技术院团队希望明确手重定向的感知特征，并验证并发多感官反馈如何改变用户的感知和表现。
在实验中，被试在虚拟现实中执行一个简单的手接触任务，同时虚拟手的位置重新映射。重要的是，实验提供了与虚拟手与目标距离成比例的连续感官反馈，包括无、视觉、视觉+听觉、视觉+触觉、视觉+听觉+触觉，从而观察其对用户感知准确性和重定向敏感性以及任务表现的影响。
首先，研究人员通过推导每个实验条件的心理测量函数来验证多感官反馈对重定向感知的影响，从而获得PSE从标准点（精度）和阈值范围（灵敏度）的偏移量。
他们将无反馈条件与视觉反馈条件进行比较，然后将单峰反馈（视觉）条件与双峰反馈（视觉+听觉、视觉+触觉）和三峰反馈（视觉+听觉+触觉）条件进行比较。
其次，通过比较不同实验条件下的精度误差和任务完成时间，验证并发多感官反馈对任务性能的影响。
基于结果，团队准确地指定了用户对手部重定向的感知准确性和敏感性，并提供了在VR应用中优化用户体验和性能的重定向参数范围。
实验结果表明，提供连续的多感官反馈和虚拟手与目标之间的距离成比例，在不改变用户感知灵敏度的情况下，这提高了用户对手重定向感知的准确性。另外，多感官反馈的使用大大提高了任务性能的精度，特别是在低增益因素下。
