日本东洋大学团队开发两种VR垂直传送新方法
新型传送方法
（映维网Nweon 2025年09月02日）在一项研究中，日本东洋大学团队提出了两种用于VR环境的新型传送方法，目标是解决传统基于抛物线的方法在跨越不同高度导航时的局限性。其中，球体投射法和穿透法均利用直线指定实现向高处位置的直观移动。一项包含22名参与者的实验表明，在高度差超过2米时，所提出方法显著优于基于抛物线的传送方法，同时在平坦地形保持相当的性能。NASA-TLX（任务负荷指数）和SUS（系统可用性量表）评估证实了其可用性的提升和认知负荷的降低，表明相关方法可以轻松集成到现有的VR应用中。
采用由内向外追踪 的虚拟现实头戴式显示器可实现精确的手部追踪，但目前的移动方法依赖于控制器。Bozgeyikli等人提出了“指向与传送 (Point & Teleport)” ，但所述方法难以处理视场被遮挡的高处目的地。一项研究表明基于抛物线的方法在通用性上较为均衡。HandWindowTeleportation方法改善了视觉理解，但被证明难以用于高处目的地。尽管Matviienko等人研究了结合线性和抛物线瞄准的3D传送方法 ，但其方法需要可见表面。
相比之下，日本东洋大学团队的研究解决了如何到达视场被遮挡的升高平台（图1 (A)）的常见挑战。在本研究中，研究人员提出了两种方法来支持在具有高度变化环境中的移动：球体投射法 (SphereBackcast) 和 穿透法 (Penetration)，目标是仅通过手部追踪实现快速准确的移动。
团队提出的两种方法如下：
球体投射法 (SphereBackcast)：当用户指定一个不可移动的位置（用户无法着陆的墙壁，或距离用户一定半径的球体区域）时，所述方法会从该位置向用户方向执行一次球体投射。射线投射过程如图1 (B) 所示。用户可以通过指定略高于目标台阶的点来移动到高处位置。本实验中，此球体半径设置为0.5米。
穿透法：当用户指定不可移动位置时，所述方法通过穿透这些位置来检查可到达的位置。射线投射过程如图1 (C) 所示。尽管球体投射 (Spherecast) 可以检测较大范围，但目标位置会发生偏移。因此，研究人员预期没有偏移的穿透法会比球体投射法更容易操作。
作为对比，研究人员使用了来自Oculus Integration的抛物线法（图1 (D)），并调整其使用相同的手势。所述方法使用抛物线轨迹定义目标位置，移动距离受水平可达范围限制。两种提出的方法均配置为允许在遵循此约束的球体范围内移动。基于先前研究的手势，传送通过拇指和食指之间的捏合动作触发。
在实验中，参与者以随机顺序使用三种传送方法。实验准备了一个具有挑战性的教程阶段，以尽量减少熟练度差异。研究人员提供了三种实验阶段模式：平坦笔直的阶段、带有平缓坡度的阶段以及带有1至4米高度台阶的阶段。各阶段外观如图1 (E) 到 (G) 所示。
参与者被要求按照显示的目标路线，快速从每个阶段的起点移动到终点。在此过程中，路线和耗时被记录并用于评估。在使用每种传送方法后，参与者通过包含NASA-TLX（NASA任务负荷指数）和 SUS（系统可用性量表）的问卷对该方法进行评估。实验结束时，参与者被要求评估哪种传送方法最容易使用。实验使用满足Meta Quest 3连接最低要求的台式电脑进行。游戏在 Unity开发。
22名参与者（年龄从青少年到40多岁，包括7名VR新手）参与了实验。使用单因素方差分析 (one-way ANOVA) 进行统计分析，然后根据F检验的方差齐性结果，选用适当的 𝑡 检验（Student’s 或 Welch’s）。图2 (a) (c) 中以 ∗, ∗∗, 和 ∗∗∗ 分别标记显著性水平（𝑝 值低于 5%、1% 和 0.1%）。
结果显示：在阶段2（平缓坡度）中，抛物线法最快（7.28秒），其次是球体投射法（8.06秒）和穿透法（9.88秒）。
然而，在阶段3（台阶）中，两种提出的方法都显著优于抛物线法（29.38秒），其中穿透法（13.85秒）和球体投射法（18.20秒）在高度差达到或超过2米时表现出更好的性能（图2 (b)）。路径精度结果显示，在阶段2和阶段3中，穿透法的误差最小。
NASA-TLX得分（越低越好）：球体投射法为25.08，穿透法为25.35，抛物线法为33.05。SUS得分（越高越好）：球体回传法为68.75，穿透法为69.20，抛物线法为64.66。
当被问及易用性时，11名参与者选择穿透法，6名选择球体回传法，5名选择抛物线法。
相关论文：Hand Gesture-Driven Vertical Teleportation: Navigating Complex Height Differences in VR
总的来说，团队为具有高度变化的VR环境重新设计并评估了基于手部追踪的传送方法。结果表明，所提出的方法，特别是穿透法，在垂直移动方面提供了显著优势，具有更高的精度和更低的认知负荷。关键贡献在于实现了对部分被遮挡的升高平台的高效导航，这是现有方法难以解决的能力。直线指定方法被证明在垂直导航中有效，同时在平坦地形上保持了相当的性能。
未来的研究应将这些原理扩展到多样化的VR环境中，并开发更复杂的垂直导航解决方案。
