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使用不同的HMD技术估算VR疾病和用户体验：评估研究
Andrej Somrak , Iztok Humar , M. Shamim Hossain , Mohammed F. Alhamid , M. Anwar Hossain , Jože Guna
摘 要：本文介绍了虚拟现实技术对VR疾病和用户体验影响的用户研究结果。在我们的研究中，参与者观看了两个不同的全景（360）视频，一个是放松内容（海滩剪辑），另一个是动作内容（过山车视频剪辑）。在四个不同的头戴式显示器（HMD）上观看视频，在2D电视上观看视频作为参考显示器。为了评估VR疾病不适水平，我们使用了模拟器疾病问卷（SSQ），并且为了用户体验，使用了用户体验问卷（UEQ）。为了快速评估VR疾病不适水平，还使用了主观痛苦量表（SUDS）。最终发现SUDS与总SSQ得分之间以及总SSQ得分与SSQ-D得分之间存在很强的相关性。VR疾病不适水平（通过SSQ和UEQ问卷评估）和用户体验（通过UEQ问卷调查评估）之间显示的负相关性表明VR疾病症状的存在影响用户体验。
关键词：虚拟现实；VR疾病；晕屏症；用户体验；用户研究
1 介绍
虚拟现实（VR）是一项在不久的将来有望改变工作，娱乐，通信，教育和生活方式的技术。过去五年，在第二波VR浪潮中，VR技术迅速发展，出现了大量的产品和制造商。除了技术成熟度和经济可行性之外，用户体验、可用性、可访问性和面向健康的效果对于用户采用至关重要。
根据LaValle [1] ，VR被定义为一种通过使用人工感官刺激诱导生物体中的目标行为，而生物体很少或根本没有干扰意识的技术。在VR中没有影响前庭刺激的外力，至少应有一种视觉运动控制机制，可以产生一致的视觉和前庭信息 [2]。
第二波VR浪潮开始于2012年，一种名为Oculus Rift的设备被成功开发，这是最成功的Kickstarter项目之一。它由VR爱好者Palmer Luckey制作，他在家庭车库中开发了头戴式显示器（HMD）。公司两年后被Facebook收购，设备仍然享有参考设备的地位。
VR技术正在产生重要的经济影响。高盛（Goldman Sachs）[3]的一份报告预测，到2015年VR市场的收入将接近800亿美元，拥有3.15亿用户。Pipper Jaffray 投资银行[4]的另一份报告预测，VR和增强现实耳机的市场在2025年可能价值620亿美元，估计销售5亿部耳机，虚拟现实头戴式耳机的内容到2025年可能产生54亿美元。
消费者市场的 VR 目前主要用于游戏和娱乐（观看360视频和直播活动），但范围非常广泛，适合在工业和商业环境中使用。VR用于训练和模拟 [5,6]，以增加用户在一个人的故事中所感受到的同理心，并从沉浸式新闻中发展出来 [7,8]。VR是工业4.0的一部分，它主要用于原型的开发 [9,10]，它是一个很好的教育工具[11]，它在医学和医疗保健方面具有很大的潜力[12,13,14,15,16]。事实上，随着医疗和计算机技术的快速发展，医疗系统正面临着使用这些技术的重大变化和改进（VR、认知计算、大数据、机器学习、深度学习、数据可视化、可穿戴设备、物联网、智能服装和其他） [17,18,19,20]。其他使用VR的领域还有：营销[21]，房地产和建筑[22,23]，艺术[24]，社交和远程协作[25]，旅游[26]，可视化大量数据[27,28]，VR电影等。
用户VR体验的关键是涉及多种感官的多模态交互。人类的大脑必须整合实时视觉、听觉、前庭和本体感受输入，以便在VR环境（VE）中产生引人入胜且引人入胜的沉浸感[29]。显示器及其对人类视觉系统的影响是VR最重要的部分，因为在使用VR HMD时，它完全沉浸在虚拟世界中。为了获得令人信服的体验，必须刺激其他人类感官（听觉，触觉，味觉，嗅觉），以获得最佳的沉浸感和存在感。为此，设备如触觉设备，正在使用带有振动器、触觉背心、全向跑步机和其他装置的控制器。此外，手势识别系统和光学眼睛跟踪技术在用于消费者市场的VR设备领域中变得越来越重要。
通过HMD，沉浸式房间（CAVE）和大型监视器可以体验虚拟现实，这也可以提供有趣的沉浸式体验。甲分类当前VR显示装置的是：
bull;便携式设备：
∘用手机作为显示和处理单元（Samsung Gear VR，Google Cardboard，Zeiss VR One等）;
∘独立便携式VR设备（Oculus Go，Lenovo / Google Mirage Solo，Pico Goblin等）;
bull;有线设备：
∘通过有线连接到强大的计算机进行操作（Oculus Rift，HTC Vive，HTC Vive Pro，OSVR等）;
∘连接到游戏机的设备（Sony PlayStation VR）;
bull;沉浸式房间 - CAVE（C-自动虚拟环境）;
bull;大型显示器。
在体验VR时，用户可能会出现类似晕动病的症状，这种疾病称为VR Sickness（Cybersickness）。这些症状仅由光流引起，因此VR疾病是一种视觉诱发的晕动病（VIMS）。VR疾病（实际上是所有形式的晕动病）的确切原因尚未完全明了[39]。感觉冲突理论[30]预测VR疾病的症状是由视觉，前庭和本体感觉信号之间的差异引起的，这些信号提供有关身体方向和运动的信息。如果一个人实际上没有移动，他们的本体感觉和前庭器官就不会提供自我运动的线索。这些相互矛盾的信号可能导致感觉上的差异，并最终导致VR疾病。其他理论是对假定中毒事故（毒药理论）的进化反应，或维持稳定姿势的长期冲动（姿势不稳定理论）[31]。
VR疾病的症状包括不适、冷漠、恶心、嗜睡、定向障碍、眼睛疲劳和疲劳。影响VR病的因素已被广泛研究 [29,31,32,33]，并且是：用户的性别，年龄，VR暴露的持续时间，硬件问题（运动到光子延迟，闪烁，光学）扭曲，跟踪错误），习惯，疾病，疲劳，视野（FOV），使用（主动/被动，站立/座位），聚散 - 调节冲突等
我们可以通过主观自我报告或客观生理测量来评估VR疾病症状的存在。最常用的主观措施之一是由Kennedy等人介绍的模拟器疾病问卷（SSQ）[34]。因为SSQ使用相对简单的评分方法[35] ，所以单独的SSQ可能足以确定用户是否患有VR疾病症状。
SSQ调查问卷的替代方案是单项恶心或晕动病问卷，适用于快速评估VR疾病不适水平。他们有一个共同的方法，要求参与者评估0到10级的恶心或不适感。其中一个问卷是遇险量表（SUDS）的主观单位，由Wolpe和Lazarus [36]开发。SUDS调查问卷可用作衡量情绪和身体不适的指标。它易于理解并经常用于暴露治疗，恐惧症和其他焦虑症的研究，尤其是创伤后应激障碍（PSTD）和恐慌症[37]。另一个单项替代品是视觉模拟量表（VAS），由Boylan等人使用[38]。评估主观不适程度。恶心概况调查问卷也被广泛使用。它专
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资料编号：[2142]
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