袁小建 浙江理工大學(xué)

距離知覺一直是認(rèn)知心理學(xué)的熱門領(lǐng)域，自我中心距離是近年來研究較多的方向，自我中心距離是指目標(biāo)物體到觀察者之間的距離。在真實(shí)環(huán)境中，與距離知覺相關(guān)的生理線索（雙眼輻合、雙眼視差和運(yùn)動(dòng)視差等）和光學(xué)線索（對(duì)象重疊、線條透視、對(duì)象的紋理梯度等）已經(jīng)有大量的研究成果。與真實(shí)環(huán)境不同，在虛擬環(huán)境中，自我中心距離常常被低估，并且存在很多因素影響自我中心距離知覺。本文將這些因素總結(jié)成4個(gè)方面，分別是測(cè)量自我中心距離的方法、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)因素、虛擬場(chǎng)景特征因素以及用戶自身相關(guān)的因素。在測(cè)量方法分類中，本文收集了用于測(cè)量自我中心距離感知的方法。在技術(shù)分類中，本文關(guān)注于虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的技術(shù)和參數(shù)對(duì)于距離感知的影響。在虛擬場(chǎng)景因素中，本文關(guān)注虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備渲染出的虛擬環(huán)境的特征對(duì)距離知覺的影響。在用戶自身的因素分類中，主要關(guān)注用戶的心理特征（個(gè)體差異和適應(yīng)等）對(duì)距離知覺的影響。

一、測(cè)量方法

在以往的研究中，已經(jīng)開發(fā)出了很多種用來測(cè)量主觀距離知覺的方法。這些方法分別適用于不同的虛擬現(xiàn)實(shí)硬件系統(tǒng)和具體的研究場(chǎng)景。

口頭報(bào)告法是一種常見的測(cè)量方法，該方法要求被試報(bào)告呈現(xiàn)的目標(biāo)物體到達(dá)用戶自己身體的距離，有些研究者還要求用戶閉上眼睛后口頭報(bào)告，或者閉上眼睛并向指定方向旋轉(zhuǎn)一定角度后進(jìn)行口頭報(bào)告。口頭報(bào)告法操作起來比較簡(jiǎn)單，適用的目標(biāo)物體的距離范圍也比較廣[1]。

知覺匹配法是近年常被使用的測(cè)量方法，該方法要求被試調(diào)節(jié)參考物體，使參考物體與目標(biāo)物體的自我中心距離相等，也有研究者要求被試指出目標(biāo)物體與自我身體距離的中點(diǎn)。這種方法受到手臂長(zhǎng)度的限制，無法測(cè)量距離被試較遠(yuǎn)的目標(biāo)物體[2]。

另外一種比較常用的方法是盲走法，被試觀察到目標(biāo)物體后，要求被試閉上眼睛，走到目標(biāo)出現(xiàn)的位置。因?yàn)楸辉囬]上眼睛行走具有一定的危險(xiǎn)性，需要被試多次練習(xí)并提供相應(yīng)的引導(dǎo)才能完成。這種方法適用于較遠(yuǎn)的距離[3]。

二、技術(shù)相關(guān)的因素

虛擬環(huán)境需要通過虛擬現(xiàn)實(shí)硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，不同的硬件系統(tǒng)或者硬件系統(tǒng)的不同參數(shù)可能會(huì)對(duì)自我中心距離知覺產(chǎn)生一些影響。絕大數(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景是通過頭戴顯示設(shè)備實(shí)現(xiàn)的。雖然頭戴顯示設(shè)備的FOV并不是距離低估的原因，但是綜合了頭戴現(xiàn)實(shí)設(shè)備的重量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以及戴上頭盔的感覺確實(shí)對(duì)距離產(chǎn)生影響。

在虛擬環(huán)境中，只有虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備追蹤用戶的移動(dòng)后才能提供運(yùn)動(dòng)視差。在真實(shí)環(huán)境中，非圖形深度線性（如運(yùn)動(dòng)視差）對(duì)距離感知很重要。但是在虛擬環(huán)境下，較弱或者扭曲的運(yùn)動(dòng)視差不是距離低估的原因。在短距離的研究中，發(fā)現(xiàn)雙眼視差對(duì)距離估計(jì)有影響，而在長(zhǎng)距離的研究中沒有發(fā)現(xiàn)有相關(guān)影響。

枕形失真不影響距離感知，偏角失真或者因?yàn)榉糯蠛涂s小圖像引起的失真對(duì)距離感知有影響。仔細(xì)校準(zhǔn)虛擬環(huán)境后，距離依然會(huì)被低估，所以這些失真不能解釋虛擬環(huán)境下距離低估現(xiàn)象。

雖然目前還不能證實(shí)虛擬圖形質(zhì)量對(duì)于距離知覺有顯著影響，但是更好的視覺顯示效果增強(qiáng)了用戶存在感，并且提高了用戶的使用體驗(yàn)。

三、虛擬環(huán)境特征因素

與真實(shí)環(huán)境相比，虛擬環(huán)境相對(duì)簡(jiǎn)陋，很多研究中只包含呈現(xiàn)的對(duì)象物體和有紋理的地面，缺乏圖形深度線索。在用戶使用頭戴顯示設(shè)備的虛擬場(chǎng)景中，用戶缺少用于大小比較的對(duì)象，特別是用戶看不到自己的身體。在真實(shí)環(huán)境中，用戶體驗(yàn)到不同環(huán)境之間的連續(xù)切換，例如穿過門從室內(nèi)環(huán)境轉(zhuǎn)換到室外環(huán)境，但是在虛擬環(huán)境中，通常直接向用戶呈現(xiàn)新的環(huán)境。另外在虛擬環(huán)境中，如果用戶獲知物體的大小，用戶就能夠獲得絕對(duì)的距離信息。因此改善距離估計(jì)一個(gè)方法就是將熟悉的物體添加到虛擬環(huán)境中。但是添加少數(shù)熟悉物體并沒有改善虛擬環(huán)境下的距離估計(jì)。當(dāng)將全部虛擬環(huán)境設(shè)置成與用戶看過的真實(shí)環(huán)境相一致時(shí)，用戶能夠準(zhǔn)確的估計(jì)距離。

在虛擬環(huán)境中添加虛擬人像，研究表明在當(dāng)用戶感知到虛擬人像位于自己身體的相同位置，并且能夠自由控制虛擬人像的情況下，才能有效改善距離估計(jì)。

四、用戶自身的影響因素

與其他類型的影響因素不同，該因素來自于用戶自身。例如對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)缺乏經(jīng)驗(yàn)可能影響虛擬現(xiàn)實(shí)下的距離感知。有研究表明，通過反饋和練習(xí)使用戶適應(yīng)虛擬環(huán)境有利于提高距離知覺水平。性別不會(huì)對(duì)虛擬環(huán)境下的距離產(chǎn)生影響。10歲兒童距離估計(jì)比12歲兒童距離估計(jì)更短，在20歲到30歲之間，用戶的年齡不會(huì)對(duì)距離知覺產(chǎn)生影響。

在一些虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用中，準(zhǔn)確的空間知覺至關(guān)重要。因此，在虛擬環(huán)境下，哪些是影響自我中心距離知覺的因素非常重要。該綜述在查閱了大量相關(guān)研究后，將影響因素分成4類，包括自我中心距離測(cè)量方法、技術(shù)因素、虛擬環(huán)境特征因素以及與用戶自身相關(guān)的因素。在未來的研究中首先推薦的研究方向是，用戶的虛擬人像對(duì)于距離知覺的影響，特別是虛擬肢體、虛擬肢體替代物和真實(shí)肢體對(duì)于距離知覺的影響。第二個(gè)研究方向是虛擬環(huán)境下的距離知覺偏差的有利影響?？傊?，盡可能使用高質(zhì)量的圖片，仔細(xì)調(diào)整虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的設(shè)置和呈現(xiàn)包含有規(guī)則的結(jié)構(gòu)化的地理紋理的豐富環(huán)境，有利于提高虛擬環(huán)境下的自我中心距離知覺。