Невидимые шаги в виртуальности: как незаметно корректировать перемещения в VR

от

Автор: Денис Аветисян

Новое исследование показывает, что точки телепортации в виртуальной реальности можно слегка изменять, не вызывая у пользователей замешательства, открывая возможности для более естественной навигации и взаимодействия.

Пока крипто-инвесторы ловят иксы и ликвидации, мы тут скучно изучаем отчетность и ждем дивиденды. Если тебе близка эта скука, добро пожаловать.

Купить акции "голубых фишек"
Расположение стен в комнатах демонстрирует влияние условий телепортации: в условиях большого телепорта помещения располагаются иначе, чем в условиях малого телепорта, что указывает на адаптацию структуры к различным масштабам перемещения.
Расположение стен в комнатах демонстрирует влияние условий телепортации: в условиях большого телепорта помещения располагаются иначе, чем в условиях малого телепорта, что указывает на адаптацию структуры к различным масштабам перемещения.

Определены пороги восприятия, позволяющие корректировать местоположение телепортации в VR без снижения пользовательского опыта.

Несмотря на широкое распространение телепортации как метода перемещения в виртуальной реальности, ее перцептивные границы остаются малоизученными. В исследовании ‘Perceptually-Guided Adjusted Teleporting: Perceptual Thresholds for Teleport Displacements in Virtual Environments’ были определены пороги незаметного смещения конечных точек телепортации для пользователей. Полученные данные показали, что небольшие корректировки направления и дальности телепортации возможны без осознания пользователем, особенно при перемещении назад и на большие расстояния. Открывает ли это новые возможности для адаптивных систем навигации и управления социальным взаимодействием в виртуальной реальности?

Иллюзия Присутствия: Вызовы Виртуальной Локомоции

Традиционные методы перемещения в виртуальной реальности, такие как телепортация, зачастую нарушают ощущение присутствия и могут вызывать так называемую «симуляторную болезнь». Это связано с тем, что мозг получает противоречивую информацию: визуально пользователь перемещается в пространстве, но вестибулярный аппарат, отвечающий за равновесие, не фиксирует соответствующих физических изменений. В результате возникает диссонанс, проявляющийся в виде головокружения, тошноты и общего дискомфорта. Неспособность синхронизировать визуальные и вестибулярные сигналы подрывает иллюзию погружения и препятствует формированию полноценного опыта присутствия в виртуальном мире, ограничивая потенциал VR-технологий в различных сферах применения — от развлечений до профессионального обучения и реабилитации.

Сохранение пространственной осведомленности во время и после телепортации является критически важным для обеспечения комфортного и захватывающего опыта в виртуальной реальности. Исследования показывают, что внезапная смена визуальной перспективы без соответствующего вестибулярного сигнала может дезориентировать пользователя, вызывая дискомфорт и даже укачивание. Эффективные методы телепортации стремятся минимизировать этот разрыв, используя различные визуальные подсказки, такие как сохранение периферического зрения или постепенное затуманивание изображения во время перемещения. Ключевым аспектом является предоставление пользователю возможности предвидеть и подготовиться к смене позиции, что позволяет мозгу согласовать визуальную информацию с внутренним ощущением движения. Таким образом, поддержание непрерывности пространственного восприятия существенно повышает уровень погружения и позволяет избежать неприятных ощущений, связанных с нарушением вестибулярного аппарата.

Эффективная навигация в виртуальной реальности требует учитывать существующее у пользователя пространственное понимание и минимизировать когнитивные искажения. Исследования показывают, что при перемещении в виртуальном пространстве, мозг активно использует ранее сформированные ментальные карты окружения. Резкие или неестественные методы перемещения, игнорирующие эти карты, приводят к диссонансу между ожидаемым и фактическим положением, вызывая дезориентацию и даже тошноту. Разработчики стремятся к созданию систем, которые плавно интегрируют виртуальное движение с существующими когнитивными представлениями, например, за счет сохранения визуальных ориентиров или использования предсказуемых траекторий. Успешные решения позволяют пользователю ощущать себя естественно и комфортно в виртуальном мире, не испытывая чувства отчуждения или когнитивной перегрузки, что является ключевым фактором для достижения эффекта полного погружения.

Современные методы перемещения в виртуальной реальности зачастую не обеспечивают полного соответствия между физическими ожиданиями пользователя и виртуальным движением, что приводит к ощущению отчуждения и снижению эффекта присутствия. Исследования показывают, что несоответствие между вестибулярным аппаратом, визуальной информацией и проприоцепцией — ощущением положения тела в пространстве — вызывает когнитивный диссонанс. Данный разрыв между физическим опытом и виртуальным представлением о движении проявляется в виде дискомфорта, дезориентации и даже укачивания, препятствуя полному погружению в виртуальную среду. Разработка методов, учитывающих естественные паттерны человеческого движения и минимизирующих расхождения между физическим и виртуальным опытом, представляется ключевой задачей для создания действительно иммерсивных и комфортных VR-систем.

Корректированная Телепортация: Новый Подход к Навигации

Представляется техника «скорректированной телепортации», заключающаяся в незначительной корректировке конечной точки телепортации пользователя, основываясь на его начальном направлении взгляда. Данный метод предполагает внесение изменений в вектор телепортации, которые не воспринимаются пользователем сознательно. Смещение рассчитывается на основе угла, под которым пользователь смотрит в момент активации телепортации, и применяется к координатам целевой точки, обеспечивая небольшую, но предсказуемую корректировку конечного положения.

Метод регулируемой телепортации использует как прямые, так и обратные корректировки целевой точки назначения. Прямые корректировки незначительно смещают финальную позицию в направлении взгляда пользователя перед телепортацией, а обратные — компенсируют потенциальные расхождения между предполагаемой и фактической ориентацией. Эти корректировки, как правило, не превышают нескольких миллиметров и предназначены для создания незначительных, практически незаметных изменений в векторе телепортации, что позволяет избежать резких скачков и дискомфорта при перемещении.

Манипулирование точкой назначения телепортации осуществлялось с целью незаметного воздействия на внутреннюю пространственную модель пользователя. Данный подход предполагает внесение небольших корректировок в финальную позицию перемещения, не вызывающих сознательного восприятия изменений. Целью является постепенное согласование виртуальной точки приземления с ожидаемым местоположением пользователя, что позволяет оптимизировать его внутреннее представление о пространстве без привлечения осознанного внимания и, как следствие, снизить когнитивный диссонанс.

Основной принцип корректировки телепортации заключается в согласовании виртуальной точки приземления с предполагаемым местоположением пользователя, что направлено на снижение когнитивного диссонанса. Этот подход предполагает, что незначительное смещение точки назначения телепортации, основанное на первоначальном направлении взгляда пользователя, позволяет уменьшить расхождение между ожидаемым и фактическим положением в виртуальном пространстве. Минимизация этого расхождения способствует более плавному и естественному восприятию телепортации, поскольку снижает необходимость в сознательной переоценке пространственной ориентации после перемещения. Таким образом, корректировка телепортации направлена на оптимизацию внутреннего представления пользователя о пространстве и повышение комфорта при использовании системы телепортации.

Захваченные позиции камеры демонстрируют смещение назад на 1,5 м (оранжевый контур), отсутствие смещения (зеленый контур) и смещение вперед на 1,5 м (красный контур).
Захваченные позиции камеры демонстрируют смещение назад на 1,5 м (оранжевый контур), отсутствие смещения (зеленый контур) и смещение вперед на 1,5 м (красный контур).

Определение Порогов Восприятия и Экспериментальная Среда

Для точного определения порога восприятия, при котором пользователи замечали незначительные корректировки целевой точки телепортации, был использован психофизический метод восходящего/нисходящего лестницы. Данный метод предполагает последовательное изменение величины корректировки: в случае успешного обнаружения пользователем изменения, величина уменьшалась, а в случае неудачи — увеличивалась. Этот процесс продолжался до достижения стабильного уровня, позволяющего определить минимальную величину корректировки, которую пользователь мог надежно различить. Использование психофизической лестницы позволило получить статистически достоверные оценки порогов восприятия для каждого участника эксперимента, минимизируя влияние случайных факторов и индивидуальных особенностей.

Исследование проводилось с использованием виртуальной среды, разработанной в движке Unity, и визуализации посредством шлема виртуальной реальности Oculus Quest 3. Участники эксперимента перемещались в этой среде посредством телепортации, что позволило создать контролируемые условия для изучения восприятия небольших смещений в пункте назначения. Данная платформа обеспечила возможность точной симуляции и регистрации перемещений, а также визуального представления изменений в виртуальном пространстве для каждого участника.

Эксперименты проводились с использованием двух дистанций телепортации: короткой (2,5 м) и длинной (9 м), для оценки влияния дистанции на чувствительность к восприятию небольших смещений. Использование двух различных дистанций телепортации позволило установить, как расстояние между исходной и конечной точками телепортации влияет на способность участников замечать небольшие корректировки в направлении перемещения. Данный подход позволил выявить, существует ли корреляция между дистанцией телепортации и минимальным смещением, которое может быть воспринято пользователем, что важно для оптимизации точности и комфорта систем виртуальной реальности.

В ходе экспериментов были установлены базовые пороги восприятия смещений при телепортации. Для больших расстояний телепортации (до 9 метров) пользователи обнаруживали смещения в обратном направлении при отклонениях до 1.64 метра, а в прямом направлении — до 0.98 метра. При меньших расстояниях телепортации (2.5 метра) соответствующие пороги восприятия снижались до 1.33 метра в обратном направлении и до 0.75 метра в прямом направлении. Эти значения определяют минимальную величину смещения, которую испытуемые могли надёжно зафиксировать в ходе телепортации.

Для учета индивидуальных различий в пространственной ориентации участников эксперимента использовалась шкала Санта-Барбары для оценки чувства направления (Santa Barbara Sense of Direction Scale). Данная шкала представляет собой стандартизированный инструмент, позволяющий количественно оценить способность человека к построению и поддержанию когнитивной карты окружающего пространства, а также к запоминанию местоположений и направлений. Полученные данные по шкале использовались в качестве ковариаты при анализе результатов психофизического эксперимента, что позволило контролировать влияние индивидуальных способностей к пространственной ориентации на восприятие корректировок при телепортации.

Представленная ступенчатая процедура демонстрирует сходимость при пороге в <span class="katex-eq" data-katex-display="false">1.67</span>.
Представленная ступенчатая процедура демонстрирует сходимость при пороге в 1.67.

Влияние на Пространственное Восприятие и Перспективы Развития

Исследование показало, что применение скорректированной телепортации способно значительно снизить расхождение между намеренным и фактическим местоположением назначения в виртуальной реальности, тем самым усиливая ощущение присутствия. Данная техника, за счет незначительной корректировки, позволяет пользователю воспринимать перемещение как более плавное и естественное, минимизируя диссонанс между визуальным и вестибулярным восприятием. Это, в свою очередь, приводит к более глубокому погружению в виртуальную среду и повышению реалистичности взаимодействия, что особенно важно для приложений, требующих высокой степени вовлеченности и правдоподобия.

Исследование показало, что незначительная корректировка процесса телепортации в виртуальной реальности способна заметно улучшить ориентацию пользователя в пространстве и снизить вероятность дезориентации при перемещении. Данная манипуляция, заключающаяся в едва заметном смещении конечной точки телепортации, позволяет мозгу более эффективно интегрировать визуальную информацию и вестибилярные ощущения, что в свою очередь способствует формированию более устойчивого ощущения присутствия и контроля над перемещением. В результате, пользователи испытывают меньше дискомфорта и лучше сохраняют представление о своем местоположении в виртуальном окружении, что особенно важно для длительного и комфортного взаимодействия с VR-контентом.

Исследование выявило обратную зависимость между уровнем пространственного мышления (СOT) испытуемых и их способностью замечать незначительные корректировки при телепортации на большие расстояния в виртуальной реальности. Участники с более развитыми навыками пространственной ориентации демонстрировали меньшую чувствительность к задним смещениям при телепортации, что указывает на то, что их мозг эффективнее компенсировал эти корректировки, сохраняя ощущение целостности пространства. Данный эффект особенно заметен при телепортации на значительные расстояния, где даже небольшие смещения могут вызвать дискомфорт или дезориентацию. Полученные данные позволяют предположить, что адаптация системы телепортации к индивидуальным способностям пользователя, учитывающим уровень его пространственного мышления, может значительно улучшить общее восприятие виртуальной среды и минимизировать негативные эффекты телепортации.

Исследование выявило обратную зависимость между опытом использования виртуальной реальности и способностью участников замечать незначительные корректировки при телепортации на небольшие расстояния. В частности, пользователи с более обширным опытом в VR демонстрировали существенно меньшую чувствительность к смещениям, вносимым в процесс телепортации, что указывает на адаптацию когнитивных механизмов, ответственных за пространственную ориентацию. Предполагается, что накопленный опыт позволяет мозгу более эффективно компенсировать небольшие несоответствия между предполагаемым и фактическим местоположением после телепортации, снижая вероятность возникновения дискомфорта или дезориентации. Данный феномен может быть использован для оптимизации систем телепортации, обеспечивая более плавный и реалистичный опыт перемещения в виртуальных средах, особенно для опытных пользователей.

Разработанная методика корректировки телепортации обладает значительным потенциалом для применения в социальных VR-средах. В виртуальных мирах, где взаимодействие с другими пользователями становится всё более реалистичным, поддержание согласованного ощущения пространства является ключевым фактором для создания убедительного опыта. Использование данной технологии позволяет уменьшить расхождения между предполагаемым и фактическим местоположением после телепортации, что способствует более естественному восприятию виртуальной среды и снижает вероятность дезориентации. Это, в свою очередь, улучшает качество социальных взаимодействий, позволяя пользователям более комфортно и правдоподобно взаимодействовать друг с другом в виртуальном пространстве, как если бы они находились в одной и той же физической локации.

Дальнейшие исследования направлены на применение скорректированной телепортации в динамически изменяющихся виртуальных средах. Особое внимание уделяется изучению влияния данной технологии на снижение ощущения вторжения в личное пространство. Предполагается, что тонкая настройка телепортации позволит пользователям более комфортно взаимодействовать с другими аватарами, минимизируя дискомфорт, вызванный неожиданным сближением или нарушением границ. Исследователи планируют оценить, как скорректированная телепортация может улучшить социальное взаимодействие в виртуальной реальности, создавая более реалистичное и приятное ощущение присутствия и взаимодействия с другими участниками.

Исследование, представленное в данной работе, демонстрирует, как тонкие корректировки в пунктах назначения телепортации могут оставаться незамеченными для пользователя. Это открытие подтверждает идею о том, что структура определяет поведение, ведь даже небольшие изменения в базовых параметрах системы — в данном случае, в координатах телепортации — могут существенно повлиять на восприятие и навигацию в виртуальной среде. Как однажды заметил Алан Тьюринг: «Можно сказать, что машина думает, если она способна удивлять». В данном исследовании, возможность незаметно корректировать перемещения пользователя, действительно, удивляет и открывает новые горизонты для более интуитивного и естественного взаимодействия с виртуальной реальностью.

Куда Далее?

Исследование, представленное в данной работе, выявляет неожиданную податливость восприятия при перемещениях в виртуальной реальности. Однако, следует признать, что тонкая настройка точек телепортации — лишь первый шаг. Возникает вопрос: насколько далеко можно зайти, прежде чем эта «подстройка» перестанет быть незаметной и превратится в манипуляцию? Более того, предложенный подход, безусловно, эффективен в лабораторных условиях, но его устойчивость к индивидуальным особенностям пользователей и динамике сложных социальных взаимодействий требует дальнейшей проверки.

Попытки упростить навигацию в VR путем «незаметной» корректировки перемещений напоминают попытки удержать воду в решете. Проблема не в том, чтобы скрыть искажение, а в том, чтобы создать систему, которая изначально не требует его. Более перспективным представляется изучение границ самого восприятия пространства — не как статичной характеристики, а как динамической конструкции, формирующейся в процессе взаимодействия с окружающей средой. Ведь в конечном счете, элегантность любой системы определяется не сложностью её механизмов, а ясностью её принципов.

Следующим этапом представляется не просто оптимизация существующих методов телепортации, а разработка принципиально новых подходов к навигации в виртуальной реальности, основанных на глубоком понимании когнитивных процессов, лежащих в основе восприятия пространства и движения. Иначе говоря, необходимо не обманывать восприятие, а создавать среду, которая естественно соответствует его законам.

Оригинал статьи: https://arxiv.org/pdf/2601.09632.pdf

Связаться с автором: https://www.linkedin.com/in/avetisyan/

Смотрите также:

2026-01-15 15:29