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  • VR中的Redirection

    在虚拟现实(Virtual Reality,VR)中,很重要的一点就是用户的在虚拟环境中的漫游(navigation)。除了固定视点的VR电影,一般的VR应用,特别是游戏或者其他交互式的应用,都会依赖于用户在虚拟环境中不断的移动、改变视角来带来探索的体验。当下VR应用中,最流行的漫游方式有两种:一种是使用“传送门”,比如玩家用手柄在3D空间中直接选择目的地,系统就会把玩家直接传送到被选择的地方;一种是一比一的实际的移动,用户在房间里走一步,在虚拟的环境中就走一步,这一般需要更强一些的硬件支持,比如HTC Vive的Lighthouse定位器,并且需要较大的实际空间。两种方式可以结合起来,短距离内的移动使用一比一的移动方式,长距离的移动使用传送门的方式。

    VR系统中一个很大的问题或者挑战就是,在有限的实际空间下,如何让玩家能进行虚拟空间里的无限漫游。今天要说的Redirection(又叫directed walking)1就是一个有趣的解决思路。Redirection是“重定向”的意思。它的目的是让玩家在有限的空间内能够“无限地行走”,而不会撞墙。

     Bruder et al. 2015

    那它是如何实现的呢?请看上图1,图中玩家在虚拟环境中走直线,然而在实际环境中,他走的是一个曲线,这样当他快要走到房间尽头时,他已经调转了方向,避免了撞墙。原来系统当监测到用户离墙边越来越近时,就会缓慢地偏移整个的虚拟环境,让用户自主地调整了他的行走方向,形成路径的偏移,来避免走到房间尽头。其实它的本质就是让用户自己在无意识的情况下,走回房间中间,不要走出现实区域。例如南加州大学的MxR实验室1曾给记者做了一个实验,让记者带上oculus头戴,在虚拟现实中从一个科幻走廊的一头,走向另一头。记者一直以为自己走的是直线,但是当他完成体验取下头盔的时候才发现,自己已经几乎转向了完全相反的方向2

    当然这只是一个例子。下面来列举一下当前学者们提出的一些redirection的方法:

    1. 通过旋转,改变玩家的前进方向3。其中,迈阿密大学的Hodgson等人指出了两种思路4。第一种是steer-to-center,即是让玩家在过程中,始终向物理空间的中心偏移。第二种是steer-to-orbit,刚刚所举的例子就符合这一种类型,即是当玩家靠近空间边缘时,让玩家偏移回房间内部,好像在物理环境中绕圈一样。Hodgson等人的研究指出,steer-to-center的方式比较适合相对开放、广阔的虚拟环境4,而steer-to-orbit对于相对封闭的虚拟环境更为合适3

    Bruder et al. 2015

     2. 巧用物体将用户带离(redirection metaphor)

    旋转:变化的门,旋转的书架;

    传送:传送光,飞鸟(将用户带离),电梯。

    3. 巧妙设计空间

    不可能的空间:重叠的房间x

    动态生成的走廊。

    4. 其他的奇思妙想

    圆柱形的墙和无限的走廊y


    1 南加州大学 MxR实验室。http://projects.ict.usc.edu/mxr/

    2 Tested 专访USC MxR实验室。https://www.youtube.com/watch?v=XOxmMurUv3Q。last accessed Jan 10th, 2018

    3 Bruder, Gerd, Paul Lubas, and Frank Steinicke. "Cognitive resource demands of redirected walking." IEEE transactions on visualization and computer graphics 21.4 (2015): 539-544.

    4 Hodgson, Eric, Eric Bachmann, and Tyler Thrash. "Performance of redirected walking algorithms in a constrained virtual world." IEEE transactions on visualization and computer graphics 20.4 (2014): 579-587.

    5 Hodgson, Eric, and Eric Bachmann. "Comparing four approaches to generalized redirected walking: Simulation and live user data." IEEE transactions on visualization and computer graphics 19.4 (2013): 634-643.

    x Paludan, Anders, et al., Investigating spatial illusions in virtual reality environments, https://www.youtube.com/watch?v=T6Zrjz_hu8I&feature=youtu.be

    y Matsumoto et al., Siggraph 2016 Unlimited corridor: redirected walking techniques using visuo haptic interaction. https://www.youtube.com/watch?v=THk92rev1VA&feature=youtu.be

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