We use cookies to improve your experience with our site.

克服虚拟现实中的空间限制——重定向行走技术综述

Overcoming Spatial Constraints in VR: A Survey of Redirected Walking Techniques

  • 摘要:
    研究背景 在虚拟现实中,行走交互技术因能给予用户更沉浸、更自然的体验而受到广泛关注。然而,如何使用户于有限的物理空间中漫游更广阔的虚拟空间,这一问题使行走技术面临巨大挑战。重定向行走技术作为虚拟现实系统中一种重要的中间层技术,能够通过重新映射用户在虚拟环境中的运动,使用户的物理和虚拟运动产生差异,从而可能突破空间限制、允许更大范围的漫游。通过运用重定向增益、使用重定向方法、利用感知和环境因素等方式,重定向行走技术可以增强用户在虚拟现实中的行走交互体验,对促进虚拟现实技术的未来发展具有巨大潜力。
    目的 本研究综述了学术界在重定向行走技术上的重要成果和最新进展。通过多个主题的全面探索和讨论,本综述阐述了重定向行走技术对于虚拟现实交互的重要实用意义。本综述致力于帮助虚拟现实领域的研究者、开发者和工业界从业人员加深对重定向行走技术的认识,并为相关主题的研究和开发提供参考。
    方法 本研究分四个主题综述了重定向行走领域的研究工作: (1)引导用户的重定向增益。该部分内容以重定向增益这一重定向行走技术中的重要概念为中心,分三个子章节,分别探讨重定向增益的概念和类型、重定向增益的感知阈值和影响感知阈值的因素。 (2)重定向行走控制方法。该部分内容归纳了用于实现重定向行走控制的四类方法:即时型方法、预测型方法、预置型方法和显式重定向方法。 (3)利用感知和环境因素的重定向行走技术。该部分内容探索了作为广义重定向行走技术的感知类和环境操纵类技术,具体包括扫视盲视抑制技术、虚拟环境操纵技术、干扰物技术和触觉反馈技术。 (4)重定向行走技术的评价和衡量。该部分内容总结了对于重定向行走技术的评价和衡量类工作,包括重定向行走方法的评估、重定向行走方法的评价指标和重定向行走技术效果的探讨。
    结果 本综述共引用237篇重定向行走技术相关工作。通过对于这些现有工作的阐述和探讨,本综述发现了重定向行走技术当前面临的一些问题和挑战,并指出该技术在如下方向上可能的未来发展: (1)深入研究重定向增益等感知技术,实现隐式而有效的操纵。 (2)充分利用用户的多感官,以合适的感知信号/刺激实现重定向。 (3)研究自适应和个性化的重定向行走方法,提升重定向效果。 (4)开发多人协同虚拟现实环境下的重定向行走方法,适应于元宇宙概念发展下未来虚拟现实在线应用的场景。 (5)结合重定向行走技术和其他漫游技术,提升交互体验。 (6)将重定向行走技术落地于大规模的现实工业应用场景。
    结论 本综述全面地总结和讨论了重定向行走技术在发展历程中的重要成果和最新进展,强调了其对于突破虚拟现实中的空间限制及增强用户沉浸感和安全性方面的重要作用。通过分析这些现有研究,本综述指出了重定向行走技术在未来发展上的方向和机遇,为研究者和开发者提供了启示。若能突破现存的挑战,重定向行走技术将进一步为用户带来灵活而高效的沉浸漫游体验,在未来多种场景的虚拟现实应用中发挥更大的作用。

     

    Abstract: As the virtual reality (VR) technology strives to provide immersive and natural user experiences, the challenge of aligning vast virtual environments with limited physical spaces remains significant. This survey comprehensively explores the advancements in redirected walking (RDW) techniques aimed at overcoming spatial constraints in VR. RDW addresses this by subtly manipulating users’ physical movements to allow for seamless navigation within constrained areas. The survey delves into gain perception mechanisms, detailing how slight discrepancies between virtual and real-world movements can be utilized without user awareness, thus extending the effective navigable space. Various RDW control algorithms for gain-based RDW are analyzed, highlighting their implementation and effectiveness in maintaining immersion and minimizing perceptual disturbances. Furthermore, novel methods extending beyond traditional gain-based techniques are discussed, showcasing innovative approaches that further refine VR interactions. The practical implications of RDW in enhancing safety and reducing physical collisions in VR environments are underscored, alongside its potential to improve user experience by aligning virtual exploration more closely with natural human behavior patterns. Through a thorough review of existing literature and recent advancements, this survey provides a systematic understanding for researchers, developers, and industry professionals. It underscores the importance of RDW in the future of VR, emphasizing RDW's role in making VR more accessible and practical across various applications, from education and training to therapy and entertainment. The paper concludes with a forward-looking perspective on the continued evolution and potential of RDW in revolutionizing virtual reality experiences.

     

/

返回文章
返回