尽管在为虚拟现实 (VR) 设计时需要考虑大量因素（有些是传统人机界面常见的，有些是空间环境独有的），但作为一名开发者，用户交互的一个方面尤其让我感兴趣：VR 设计师应该如何使用户在虚拟环境中移动？VR 是一种空间计算机界面，与空间世界交互意味着在其中移动，这带来了独特的设计挑战和机遇。
自从 20 世纪 60 年代头戴式 VR 问世以来，虚拟现实晕动症（属于更广泛的模拟器晕动症范畴）一直是 VR 设计师面临的问题。多种因素导致了与 VR 晕动症相关的不适/恶心感。了解我们的大脑如何感知和解释物理世界中的运动可以帮助 VR 设计师避免在虚拟世界中引起用户不适。利用我们掌握的所有技术和非技术工具可以帮助我们创造更好的用户体验。
运动诱发的 VR 晕动症源于前庭系统和视觉系统之间的冲突。虽然这种感觉类似于晕车或晕船，但实际上正好相反。为了理解原因，让我们快速了解一下人类大脑如何感知运动。
了解前庭系统
人体前庭系统位于内耳，由两组主要组成部分构成：三个半规管，用于测量沿三个轴的角加速度；以及两个耳石器官，它们协同工作以测量沿三个维度的横向加速度。
内耳中的“硬件”类似于虚拟现实头显中的运动跟踪硬件组件，这些头显可以是 3DoF（三个自由度——仅旋转跟踪）或 6DoF（六个自由度——旋转和位置跟踪）。
除了使用前庭系统感知运动外，我们还从视觉视野中接收运动线索。小时候，我们主要依靠视觉系统来获取运动线索。随着我们成熟，我们学会校准前庭系统以匹配视觉刺激。视觉视野内运动引起的运动感称为“视觉诱导运动感”。视觉诱导运动感的典型例子是，当您坐在静止的火车上时，您误将相邻火车的移动当作您的火车向相反方向移动的感觉。
我们的视觉和前庭系统提供的运动感知之间的冲突（即，当一个系统告诉我们我们正在以某种方式移动，而另一个系统告诉我们不同的情况时）会导致不适和恶心。如果我们身处汹涌波涛中的船舱下层，或者在汽车后座看书，我们的前庭系统会感知到运动，但没有相应的视觉刺激，我们就会开始感到恶心。我们被告知要看向地平线，因为它重新建立了我们的视觉和前庭输入之间的奇偶性。
这对 VR 设计有何意义？
当 VR 用户在虚拟世界中经历人为加速时，他们会体验到视觉运动感（视觉诱导运动感），但没有相应的前庭刺激，这可能会导致与虚拟现实晕动症相关的不适和恶心，其方式与上述前庭运动诱发的冲突非常相似。人为加速在 VR 中引起不适和恶心的风险已经使一些开发者避开了因感知加速而可能引起不适的移动解决方案，转而采用诸如瞬移之类的不会涉及人为加速的移动解决方案。
然而，自从商业 VR 头显发布两年半以来，越来越多的流行 VR 应用程序正在实施各种形式的涉及一定程度加速的人工运动。诸如竞技 VR 射击游戏 Onward 和探索性应用程序 Google Earth VR 之类的应用程序允许用户通过将控制器指向他们希望行进的方向来移动。一些 VR 游戏，例如 The Climb 和 Lone Echo，使用户能够通过抓住环境并将自己拉过环境来移动。竞技赛车游戏 Sprint Vector 让用户能够通过结合手臂挥舞、抓取和手控滑翔，以高速在曲折的环境中移动。同样，即将推出的 VR 游戏 Stormland 和 Population: One 允许用户采用控制器控制的移动、攀爬和飞行相结合的方式在他们的环境中移动。
那么，发生了什么？
这些人工移动技术之所以有效的一个线索可能在于我们如何解决更传统的视觉诱导运动感/前庭冲突形式。在与一位听力学博士（碰巧也是我的母亲）讨论我关于 VR 移动的经验时，她提到了一种她的患者报告用于管理自身因前庭问题导致的不稳定性的工具：高帮运动鞋。
为什么高帮运动鞋会有帮助？
除了前庭和视觉系统之外，我们的大脑还会处理有时被称为 躯体感觉 的东西。这包括触觉和本体感觉（大脑对来自关节和肌肉的刺激的解释，以确定身体在空间中的位置和相对运动）。对于前庭疾病，来自高帮运动鞋在患者脚踝上的感觉的额外躯体感觉反馈可以帮助提高稳定性，尽管他们的前庭输入不可靠。这也可能是当因酒精引起的前庭不稳定（“眩晕”）而卧床不起时，将一只或双脚放在地面上可以缓解症状的原因。
同样，在 VR 的情况下，需要用户实际移动身体以控制虚拟世界中的人工运动的人工移动技术可以帮助他们的大脑克服前庭冲突。当他们用手臂指向行进方向或抓住虚拟物体将自己拉过虚拟环境时，他们会向大脑发送躯体感觉信号，这些信号与他们接收到的视觉刺激相匹配，尽管来自前庭系统的刺激不足。
还有理由认为，新型移动方式比我们已经熟悉并且对它们应该有何感觉有特定期望的移动方式（例如走路）更不容易引起恶心。对于新的和不熟悉的移动方式，大脑可能会服从来自视觉系统的输入，因为对于那种类型的移动应该有什么感觉，没有现有的前庭模型。因此，移动类型越新颖（例如，像超人一样飞行与走楼梯），用户可能会感觉越舒适。
重点
在 VR 应用程序中实施移动时，设计师应注意 VR 中的人工运动可能产生前庭冲突的方式以及这对用户可能产生的影响。设计师应将此挑战视为发挥创造力并试验移动方案的机会。如果用户报告某种移动方式会引起恶心，设计师可以利用用户的躯体感觉线索作为输入，或者考虑新的或不熟悉的空间移动方式。对于任何类型的 VR 移动，用户之间的敏感度差异很大。设计师应注意与各种用户进行测试，并包括用户可定义的舒适度选项，以适应所有敏感度的人。
Mike Harris 将在 All Things Open 大会上演讲“打破规则的学习：为 VR 的未来而设计”，大会将于 10 月 21 日至 23 日在北卡罗来纳州罗利举行。
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