VR寻路设计：链接导航界面与空间学习和认知映射

文献标题

Designing for Wayfinding in VR: Linking Navigation Interfaces to Spatial Learning and Cognitive Mapping

出版信息

• 主题领域: 虚拟现实导航、空间学习以及复杂环境中的认知地图构建。
• 关键词: 虚拟现实，路径寻找，空间学习，认知地图构建，虚拟运动技术，传送，连续转向，网络晕动症，用户体验，导航界面。

背景与问题

• 问题/挑战: 很少有研究系统性地探讨虚拟运动技术（VLTs）和视点转换如何影响复杂室内环境中的空间学习、认知地图构建和导航表现。
• 重要性: 理解虚拟运动技术的影响对于医疗、培训和康复等领域至关重要，这些领域需要精准的导航和空间知识。
• 动机与相关研究: 之前的研究探讨了传送和连续转向等虚拟运动技术，但研究结果不一致且通常局限于户外或抽象的虚拟空间。虚拟运动技术对认知地图构建和用户体验在现实复杂室内环境中的影响尚未充分研究。

解决方案

• 提出的方法: 使用高保真虚拟现实平台模拟医院环境，评估结合连续和离散运动与视觉转换技术（闪烁、隧道）的四种虚拟运动技术。
• 创新点:
  1. 在现实且生态有效的虚拟现实平台中系统比较多种运动和转换技术。
  2. 两阶段设计（探索阶段和基于任务的路径寻找阶段），评估不同任务需求下的导航表现和空间学习。
  3. 综合多种结果测量，包括行为表现、空间学习和用户体验（网络晕动症、临场感、可用性）。
  4. 为特定应用定制的虚拟现实导航系统设计指南的开发。
• 过程与关键技术:
  • 四种虚拟运动技术条件：无转换的传送（TP-N）、带闪烁的传送（TP-B）、无隧道的连续转向（CS-N）和带隧道的连续转向（CS-T）。
  • 参与者（N=142）在医院式虚拟现实环境中进行探索和基于任务的阶段，完成路径寻找任务、绘制草图地图、指向和距离估算。
  • 用户体验通过模拟器晕动症问卷（SSQ）、MEC空间临场感问卷（MEC-SPQ）和系统可用性量表（SUS）进行评估。

结果

• 具体发现:
  • TP-B支持最快的任务完成时间，但减少了对环境细节的接触。
  • CS-T提高了指向准确性，表明更好的配置知识，但导航速度较慢。
  • 网络晕动症水平在不同条件之间没有显著差异，但与较差的空间学习结果（如指向误差、草图地图准确性）相关。
• 相较基线的优势:
  • TP-B在转换期间最小化了迷失方向，同时保持了速度。
  • CS-T通过连续的光流保持了空间更新，有助于认知地图构建。
• 实验/评估:
  • 在高保真医院虚拟现实环境中进行探索和基于任务的阶段。
  • 测量导航表现（时间、距离）、空间学习（指向、距离估算、草图地图）和用户体验（网络晕动症、临场感、可用性）。
• 局限性与未来工作:
  • 参与者多样性有限（年轻、高学历、以亚洲人为主的样本）。
  • 虚拟现实暴露时间较短；未评估空间知识保留的长期效果。
  • 排除了自然运动方法，如实际行走。
  • 部分因子设计；并未测试所有运动–转换组合。
  • 研究结果可能无法推广到其他虚拟现实领域（如游戏、户外导航）。

总结

本研究系统性地评估了四种虚拟运动技术在高保真医院虚拟现实环境中的导航表现、空间学习和用户体验。带闪烁的传送（TP-B）支持快速导航，而带隧道的连续转向（CS-T）增强了空间学习。网络晕动症在不同条件之间没有显著差异，但对空间认知产生负面影响。这些发现为设计针对特定应用（如医疗培训和认知康复）的虚拟现实导航界面提供了基于证据的指导。未来工作应关注参与者多样性、长期效果以及额外的运动方法。