洛桑联邦理工学院推出VR晕动症标准化评估框架
一个标准化的评估框架
（映维网Nweon 2025年07月16日）研究虚拟现实中的晕动症通常需要大量的资源来创建VR环境和管理其他与实验相关的方面。另外，不同研究中虚拟现实内容的细微差异可能导致相互矛盾的结果。
为了应对所述挑战，瑞士洛桑联邦理工学院团队提出了一个标准化的评估框架，以促进晕动症的研究。团队的主要目标是实现一致和可比较的晕动症相关实验。通过建立这个共同的基础，研究人员可以更好地评估和比较各种因素对晕动症的影响。
晕动症已经成为阻碍虚拟现实技术广泛采用的一个重要障碍。晕动症的不良影响，如恶心、头晕和全身不适，不仅会降低沉浸式虚拟现实体验，而且会限制用户接触虚拟现实的时间。
晕动症研究领域面临着一个持续的挑战：是在众多研究中发现了相互矛盾的结果。尽管已经发表了大量研究晕动症影响因素、减少晕动症技术和预测模型的论文，但不一致的结果使得未来研究的前景复杂化，阻碍了获得清晰的见解和指导。例如，在研究性别对晕动症的影响时，研究得出了不同的结果。有的研究表明，女性比男性更容易晕动症。但其他研究表明，性别之间的易感性没有显著差异。类似的冲突同样出现在年龄、过去的经历和对晕动症的可控性等因素的影响方面。
在瑞士洛桑联邦理工学院团队的调查中，他们发现在采用相同的生理测量方法的研究中会出现不同的结果。例如，一项研究报告称晕动症更严重的人心率更低。但其他研究发现，经历晕动症的参与者心率会增加。有趣的是，有人观察到，在不同的受试者中，心率既有增加的，又有减少的。
相比之下，一项研究没有发现心率和晕动症之间的显著相关性。同样，对于评估晕动症减少技术的研究，如视场减少等，同样呈现出不一致的报告结果。
晕动症研究结果的不一致性可归因于三个关键方面：实验设置、人为因素和硬件设置。首先，实验环境的变化，例如使用不同的虚拟现实刺激，会导致不同程度的晕动症。VR体验中呈现的内容对诱发晕动症的程度有很大影响。然而，由于缺乏一个成熟的框架或全面的VR游戏数据库，研究人员往往不得不开发自己的VR游戏或从现有的VR游戏中进行选择，从而导致研究之间的差异。
其次，由于个体易感性的差异，入选研究的参与者之间的个体差异显著影响最终结果。性别、过去经历和晕动症史等因素可能在决定晕动症的程度方面起着至关重要的作用。然而，以前的研究论文要么缺乏对个体因素的详细报告，要么没有充分控制它们，这对结果的解释或比较增加了另一层复杂性。最后，硬件设置的差异，例如使用的VR头显类型，生理传感器的质量和定位，都会对研究结果产生影响。
在以前的研究中遇到的一个重大挑战是，关于所使用的虚拟现实应用和收集的数据的细节和透明度提供不足。大多数论文只提供VR游戏的视频或截图，很少提供他们定制游戏的开放访问。这种透明度的缺乏极大地阻碍了研究结果的可重复性，并进一步阻碍了跨多项研究结果的综合。
举个例子，有一项研究认为，在晕动症方面缺乏性别差异可能是因为VR内容不够强大，不足以引起相当程度的晕动症。认识到科学研究透明度的重要性，解决这一限制并促进VR应用的开放访问至关重要。因此，通过建立VR刺激的标准化框架，确保详细报告和控制人为因素，以及保持一致的硬件设置来解决相关问题，对于提高我们对晕动症的理解和促进更可靠和可类比的研究成果至关重要。
考虑到研究人员对参与者的选择和硬件应用具有独家控制权，瑞士洛桑联邦理工学院团队的主要目标是承担标准化框架的设计。所述框架旨在减轻VR内容的显著差异，促进研究成果之间的改进比较，更重要的是，减少延长的开发周期。通过这样做，团队希望提高结果的一致性和可靠性，使得能够更全面地了解晕动症及其相关因素。
- 抽象：隐藏不必要的实现细节，只暴露相关的接口。这允许框架的用户在更高的层次上与它交互，简化了使用并减少了潜在的复杂性。模块化和关注点分离：促进可重用性和可维护性。每个组件都应该有定义良好的职责，以便在不影响系统其他部分的情况下更容易添加或更新功能。
- 可扩展性：适应未来的需求或变更。设计时要考虑到灵活性，允许开发人员添加新的特性或功能，而无需进行重大的重写或中断。
- 先进的实验控制：在科学研究或测试环境中设计复杂和全面的实验条件，参数和变量管理。
- 最小编码：促进快速和容易的新功能的创建。
实验设置包括一个用户界面（UI）控制面板，用于实验设置，内置语音快速晕动症问卷和数据记录系统，用于数据分析。框架的默认功能包括两个不同主题的基本游戏，在虚拟环境中控制运动的选项，减少视觉晕动症的技术，以及测试不同场景安排的灵活性。它适用于不同版本的Unity游戏引擎，并支持各种当前的头显设备，允许研究设置的多功能性。另外，框架设计为可扩展，具有合并新特性的能力，优先考虑用户友好性，并维护易于维护和未来增强的可读代码。
图1总结了框架结构。团队同时列出了一系列的术语来帮助理解技术背景。
- Extension：在这个框架中，Extension是一个抽象类，通过将其作为组件添加到“GameObject”中，为现有的“Monobehaviour”添加新功能。这是一个通用类型，它将“Monobehaviour”扩展为类型参数，允许它绑定到一个特定的“Monobehaviour”，并在场景中显示游戏对象的所有可用扩展。
- Preset：在这个框架中，“Preset”与每个扩展直接关联，并作为类型参数给出，主要是为了创建自定义编辑器。Preset的目的是包含可能希望为相关扩展共享或保存的所有参数。“Preset”本质上是“Script- ableObjects”，它们具有与各自扩展相匹配的类型参数，允许简单地创建预设的各种变体。
- Presettable：在这个框架中，“Presettable”指的是能够定义为“Preset”的对象。
- ScriptableObjects：“ScriptableObjects”在Unity是数据容器，允许开发者创建自定义的，可重用的，可序列化的数据对象，可以很容易地在Unity编辑器中共享和修改。
团队同时提出了设置窗口的全面概念设计，其中包括CSAF 2.0的四个主要类别，即实验，环境，视觉和运动。除此之外，他们提供了两个演示场景，以便于框架的初始化。Presettable所属的类别可以称为选项，因为相关功能构成了用户可以在实验中添加、删除或更改的选项。无论它们是否包含在当前场景中，框架的默认选项在设置窗口中按其名称显示。如果场景没有一个选项的扩展对象，则它可以创建，然后从同一个窗口修改。
另外，可以创建新的扩展或预设来为实验添加新的选项。在VR应用中，典型的运动可以分为被动和主动两种类型。为了方便研究人员进入这个框架，除了在VR游戏中发现的传统交互式元素外，团队结合了两个基本场景。
相关场景可以通过在Unity项目的asset层次中搜索它们各自的名称（“硬币”或“射击”）来轻松访问。“硬币”场景提供了一种主动的运动方式，类似于经典的《马里奥》游戏，用户使用控制器导航并收集散落在整个环境中的硬币。硬币的生成是通过框架内的预设脚本进行管理的，从而导致硬币的随机分布。另一方面，“射击”场景采用被动运动风格，灵感来自著名的VR游戏《Pistol Whip》。在这种情况下，用户不能直接控制自己的运动，而是在进行射击任务时体验预先定义的运动路径。
相关论文：Cybersickness Assessment Framework(TestBed): Towards a Standardization of Experiments
总的来说，团队提出了CS Assessment Framework2.0，这个评估框架的目标是通过提供核心实用程序和共同的实验环境设置来协助晕动症研究。它包含几种运动方法，减少视觉引起的晕动症的技术，环境定制，最重要的是可以通过集中界面定制的框架工作。
团队提供了一系列旨在减少晕动症的视觉技术，从而为研究人员提供了更多样化的实验选择。另外，额外的运动技术的集成成为可能，因为它们可以很容易地纳入其中。另外，他们引入了一种新的被动运动实验，进一步丰富了框架的功能和实验范围。同时，个人敏感性测试及其独特的场景可用。最后，提出的数据标准化应有助于超越现有框架的开源研究。通过分享记录良好的开源实现，研究人员可以验证并建立在彼此的工作基础之上，促进集体努力来开发更实用和有效的技术。
因此，展望未来，瑞士洛桑联邦理工学院团队强调鼓励研究人员提供他们晕动症研究的全面细节。通过这样做，我们可以共同努力克服晕动症带来的挑战。
