幕后：将摄影和剪辑概念适应于虚拟现实导航

文献标题

Behind the Scenes: Adapting Cinematography and Editing Concepts to Navigation in Virtual Reality

文献信息

• 主题领域: 虚拟现实 (VR) 导航与用户体验优化
• 关键词: 虚拟现实, 导航, 摄影艺术, 多目标优化, 用户参与

研究背景与问题

• 发现的问题或挑战:

  1. 虚拟现实中，使用“传送”这一导航方式虽然减轻了VR眩晕症（如恶心、方向感丧失等），但会降低用户的空间意识，导致错过环境中的重要信息。
  2. 现有的导航改进研究多关注任务完成的效率（比如目标选择的准确性），却较少探索如何提升用户体验的非工具性（非任务导向）维度。

• 重要性:

  • 空间意识的降低会导致任务完成效率下降；更高的用户参与度和环境美学吸引力能显著提升VR的使用体验。
  • 如何在不影响用户控制感和不引发VR眩晕症的情况下优化VR导航体验，是增强VR应用广度的重要研究方向。

• 研究动机与相关工作:

  • 现有研究在持续运动（smooth locomotion）和间断运动（如传送）的改进上做出了一定努力，但鲜有研究关注引入电影剪辑艺术中的“连续性规则”对VR导航的潜在优势。
  • 本研究通过电影中的剪辑规则（如30度规则、三分法）来提升VR传送导航的审美和用户体验。

解决方案

• 方法或解决方案:
  提出了一种名为 ACTIVE（Adaptive Cinematic Teleportation In Virtual Environments）的新型传送导航方法，将电影剪辑规则引入VR传送，以动态调整用户的相机位置和方向，从而增强场景的美学吸引力和用户体验。

• 创新之处:

  • 重新定义传送: 将传送视为电影中的“剪辑点”（cut），并利用连续性剪辑规则，使两次传送的衔接更流畅并提升视觉体验。
  • 优化方法: 通过Von Mises分布将电影剪辑规则转化为优化目标，实时计算最佳的相机调整。
  • 多目标优化: 同时考虑多个规则（例如三分法、前进方向等）以确定最优的相机角度和位置。

• 实施步骤与关键技术:

  1. 传送触发: 用户选定目标位置并触发传送。
  2. 相机重新定位: 使用30度规则和“头部空间”调整相机位置。
  3. 相机重新定向: 根据剪辑规则（如三分法、180度规则）计算最优角度并调整相机方向。

研究成果

• 具体成果:

  1. 提出了 ACTIVE 这一结合电影剪辑规则的 VR 导航模型。
  2. 通过实验验证，ACTIVE 可显著提升 VR 的美学吸引力和用户参与度，用户体验总分提升了8.6％。
  3. 在用户对环境实体的记忆准确性、VR 眩晕症和存在感（Presence）上，ACTIVE 和传统传送方法没有显著差异。

• 优势（相比现有解决方案）:

  • 提升了传送后场景的视觉吸引力和一致性，同时没有削弱用户的控制感或引发额外的眩晕症。
  • 解决了传统传送方法中用户需要大量重新调整视角的不足。

• 实验与评估结果:

  • 用户参与度: 在“用户参与量表”（UES）中，ACTIVE 在“美学吸引力”维度的得分提升了17.6%。
  • 用户记忆力: 尽管用户对虚拟场景实体的回忆未显著改善，但未对记忆负面影响。
  • 眩晕症: ACTIVE 和传统传送在“眩晕症问卷”（SSQ）的结果上无统计学显著差异。
  • 维度评价: 用户通过“存在感问卷”表达了对 ACTIVE 的高控制感，无显著负面体验。

• 局限性与未来方向:

  • 局限性:
    1. 依赖手动标注虚拟环境的实体和路径向量，提高工作量。
    2. 实验仅使用了单一设置的虚拟环境，可能无法涵盖复杂或非线性场景的适用性问题。
    3. 缺少对用户视线/注意力的实时跟踪数据。
  • 未来方向:
    1. 自动化标注环境实体和路径向量，提升方法的可扩展性。
    2. 拓展不同类型环境（如游戏、文化遗产展示、沉浸式电影）验证ACTIVE的通用性。
    3. 结合眼动追踪技术，更深入地分析用户注意力的变化。

总结

ACTIVE 提供了一种创新的VR传送导航方法，通过引入电影拍摄和剪辑规则显著提升了VR场景的美学吸引力，且不影响用户控制感或增加VR晕动症的风险。这项研究为在虚拟现实中构建更高用户参与度的导航体验奠定了基础。