加州大学研究驾乘VR体验的晕动症因素：速度和坐姿
探究了汽车乘客在使用VR时的晕动症影响因素
（映维网Nweon 2024年12月10日）苹果，索尼，奥迪，丰田，宝马和大众等都有探索XR技术在汽车领域的应用。但对于相关用例，晕动症是一个问题。在一项研究中，美国加州大学的研究人员探究了汽车乘客在使用VR时的晕动症影响因素。
实验结果显示，更快的驾驶速度会显著提高晕动症的评分。与收缩线索（代表反向自我运动）和平移线索（代表横向自我运动）相比，扩展视觉线索（代表前向自我运动）会造成更高的晕动症评分。另外，团队将斜倚姿势（30度）作为一种可能减轻症状的因素进行了探索，但没有发现显著的作用。
“Vection”一词被定义为“自我运动的虚幻感”。当误导的视觉信号传达运动感并掩盖了前庭信号，这种现象就会发生。尽管在自然世界中诱导vection的情况相对较少，但VR提供了大量可以体验vection的场景。
尽管vection在特定应用是一种理想的体验，但有研究表明，它与视觉诱发的晕动症有关。
目前有两种主要的理论来解释晕动症：一种是由视觉引起，另一种是由其他原因引起。感觉冲突理论是对晕动症的主要解释，亦即视觉信号表明运动，而前庭信号表明没有运动。姿势不稳定理论则认为，晕动症是由于无法根据运动或感知到的运动调整姿势以及由此产生的感觉-运动冲突造成。
然而，感觉运动冲突并不能解释所有视觉诱发的晕动症，对vection和晕动症研究的回顾发现，vection和晕动症之间的关系十分复杂，有研究发现两者之间存在正相关，而其他研究认为两者之间没有关联。
然而，有理由相信性别和暴露是导致晕动症易感性的重要因素。研究发现，女性患晕动症的几率和严重程度高于男性。其中，重要的是要考虑潜在的生理特征驱动晕动症的症状。在另一方面，暴露和特定刺激证明会影响晕动症的发病率和严重程度。在短期内，晕动症会随着暴露时间的增加而增加，但多天内重复暴露（例如超过10次暴露），对这种刺激的长期习惯则证明可以减少随后晕动症的发生率。这强调了晕动症机制的复杂性，以及在vection和晕动症研究中控制个体特征（如性别和顺序效应）的重要性。
姿态和相对于重力的位置对vection的影响值得进一步研究。有证据表明，在主观视觉垂直（SVV）的估计过程中，倾斜和姿势变化会影响前庭线索的“权重”，所以当特定模式的相关线索更可靠时，参与者就更依赖于它们。当视觉线索的可靠性降低时，参与者在评估表面倾斜度等模糊感知时倾向于更多地依赖其他方式，如触觉线索。
一系列的研究表明，当身体（头部）平躺（例如倾斜90到180°）时，与直立时相比，对方向的感知更不准确。鉴于所述发现，我们可以合理地假设，姿势的改变（如坐直或斜倚）可能会通过前庭信号的感觉重加权来影响vection和/或晕动症的主观体验。
大多数vection研究使用简单的径向运动刺激（例如白色点从黑色显示器的中心径向扩展），但这并不是导致自我运动虚幻体验的唯一运动刺激。很少有研究积极地比较不同运动方向的vection大小。
有研究尝试确定晕车和晕动症的客观行为和生理关联。研究人员已经检查了眼动、姿势摇摆和脑电图反应来作为可能与vection相关的因素，但结果好坏参半。然而，由于研究人员往往无法获得客观测量或尚未得到充分验证，所以大多数vection研究采用主观测量。
针对所述问题，美国加州大学的研究人员展开了自己的研究，并旨在通过结合头部运动行为的客观测量。
实验参与者在被动虚拟驾驶模拟中体验了vection诱导刺激的一致呈现。在这种情况下，”被动“是指不提供前庭提示并且不允许用户控制虚拟车辆（例如，通过方向盘控制器）的实现。
头显允许重复测量设计，并收集期间的头部运动数据和用户自我报告测量。这项研究记录了头部运动模式随时间的变化，并作为VR体验中行为的隐含指标。通过在三个轴检查头部随时间的运动，团队探索了可哪些运动模式倾向于与晕动症相关，以及所述模式是否代表典型或非典型运动。
在实验1 （N = 52）中，操纵驾驶速度、姿势（坐直或斜倚30°）以及VR视点与重力的对齐（例如对齐或向上/向下倾斜30°），目的是发现在保持vection强度和存在的情况下，姿势和视觉前庭错位是否可以减轻疾病的影响。
在实验2 （N = 36）中，团队研究了驾驶速度和驾驶方向（正向、倒车或横向），目的是检验与倒车和横向的自我运动相比，正向的自我运动是否更容易引起晕动症。
在实验1中，团队发现更快的速度和更高的可用视觉运动线索会导致更引人注目的vection感。更高的速度同时增加了晕动症。在实验2中，团队发现正向自运动比反向或横向自运动更能产生vection。
在这两个实验中，情绪波动和临场感评分之间存在很强的正相关，但晕动症和情绪波动之间或晕动症和临场感之间没有相关性。
另外，研究人员开发了一种基于头部运动速度和位置随时间变化的行为检测指标。在对实验中头部运动数据的综合分析中，他们发现沿偏航轴的规范运动与vection和晕动症相关。
两个实验都证实了虚拟驾驶速度在vection大小和晕动症中起着重要作用。他们表示：“尽管目前的研究只调查了两种速度，但这为将vection评级和发病率作为速度函数建模打开了大门。未来的研究可以通过提出更广泛的速度变化来调查速度和vection/晕动症之间的关系是线性的还是非线性的。”
令人惊讶的是，实验1没有显示姿势对任何因变量的影响。尽管这对vection和晕动症背景下的感觉重新加权想法提出了挑战，但对于这一无效结果有数种可能的解释。未来的实验可以通过引入更广泛的姿势条件来检验这一点，包括完全倾斜。
目前的研究观察到姿势和对齐之间的相互作用，所以在视觉线索更容易获得的情况下，vection更引人注目。当参与者的视点与camera的方向一致时（不管他们相对于现实世界的方向如何），他们的vection等级评分更高。未来的研究可以进一步研究这一点，通过测试视觉线索在更大范围内相对于重力的位置和方向可用性的影响。
实验1和实验2的结果与大量的vection研究结果一致，均表明速度对vection大小有正向影响。然而，速度对晕动症的主要影响仅在实验1中观察到。目前尚不清楚为什么速度对晕动症的影响没有在实验2中被复制，特别是考虑到这两个研究有相同的条件。
实验2表明，与向后和横向运动相比，向前运动（扩大视觉线索）导致更强的vection强度和更高的晕动症评分。在日常生活中，高速的反向运动非常罕见，这就解释了为什么沿这条轴的错觉程度会降低。
相关论文：Factors affecting vection and motion sickness in a passive virtual reality driving simulation
在解释这项研究的结果时，应该考虑到几个潜在的局限性。首先，这项研究没有使用运动模拟器平台。所以，结果只能泛化到不模拟前庭/真实运动线索的模拟。其次，这项研究涉及的是被动的自我动作呈现，而不是自我导向的交互式体验。尽管这一限制允许更可控的运动刺激呈现，但它限制了将这项研究结果泛化到现实驾驶场景的能力。
当前数据集的另一个潜在限制是缺乏眼动数据。考虑到先前的研究已经证明了在驾驶过程中眼睛和头部运动之间的功能关系，所以团队假设参与者正在看着与头部指向的大致方向，但由于没有记录，所以无法证实。
最后，应该指出的是，考虑到现有的研究已经确定了情境信息、期望和合理性对晕动症体验的影响，呈现的方法可能潜在地影响了自我运动的认知期望。由于在目前的研究中只有两种速度，参与者最有可能区分“快”和“慢”，并无意识地实现对适当自我运动/恶心感的期望。
