袁小建 浙江理工大學(xué)

距離知覺一直是認知心理學(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物體到觀察者之間的距離。在真實環(huán)境中，與距離知覺相關(guān)的生理線索（雙眼輻合、雙眼視差和運動視差等）和光學(xué)線索（對象重疊、線條透視、對象的紋理梯度等）已經(jīng)有大量的研究成果。與真實環(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個方面，分別是測量自我中心距離的方法、虛擬現(xiàn)實技術(shù)因素、虛擬場景特征因素以及用戶自身相關(guān)的因素。在測量方法分類中，本文收集了用于測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)實設(shè)備的技術(shù)和參數(shù)對于距離感知的影響。在虛擬場景因素中，本文關(guān)注虛擬現(xiàn)實設(shè)備渲染出的虛擬環(huán)境的特征對距離知覺的影響。在用戶自身的因素分類中，主要關(guān)注用戶的心理特征（個體差異和適應(yīng)等）對距離知覺的影響。

一、測量方法

在以往的研究中，已經(jīng)開發(fā)出了很多種用來測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)實硬件系統(tǒng)和具體的研究場景。

口頭報告法是一種常見的測量方法，該方法要求被試報告呈現(xiàn)的目標物體到達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告，或者閉上眼睛并向指定方向旋轉(zhuǎn)一定角度后進行口頭報告?？陬^報告法操作起來比較簡單，適用的目標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，使參考物體與目標物體的自我中心距離相等，也有研究者要求被試指出目標物體與自我身體距離的中點。這種方法受到手臂長度的限制，無法測量距離被試較遠的目標物體[2]。

另外一種比較常用的方法是盲走法，被試觀察到目標物體后，要求被試閉上眼睛，走到目標出現(xiàn)的位置。因為被試閉上眼睛行走具有一定的危險性，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)實硬件系統(tǒng)實現(xiàn)，不同的硬件系統(tǒng)或者硬件系統(tǒng)的不同參數(shù)可能會對自我中心距離知覺產(chǎn)生一些影響。絕大數(shù)虛擬現(xiàn)實場景是通過頭戴顯示設(shè)備實現(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)實設(shè)備的重量、轉(zhuǎn)動慣量以及戴上頭盔的感覺確實對距離產(chǎn)生影響。

在虛擬環(huán)境中，只有虛擬現(xiàn)實設(shè)備追蹤用戶的移動后才能提供運動視差。在真實環(huán)境中，非圖形深度線性（如運動視差）對距離感知很重要。但是在虛擬環(huán)境下，較弱或者扭曲的運動視差不是距離低估的原因。在短距離的研究中，發(fā)現(xiàn)雙眼視差對距離估計有影響，而在長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，偏角失真或者因為放大和縮小圖像引起的失真對距離感知有影響。仔細校準虛擬環(huán)境后，距離依然會被低估，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虛擬圖形質(zhì)量對于距離知覺有顯著影響，但是更好的視覺顯示效果增強了用戶存在感，并且提高了用戶的使用體驗。

三、虛擬環(huán)境特征因素

與真實環(huán)境相比，虛擬環(huán)境相對簡陋，很多研究中只包含呈現(xiàn)的對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)備的虛擬場景中，用戶缺少用于大小比較的對象，特別是用戶看不到自己的身體。在真實環(huán)境中，用戶體驗到不同環(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的距離信息。因此改善距離估計一個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。當將全部虛擬環(huán)境設(shè)置成與用戶看過的真實環(huán)境相一致時，用戶能夠準確的估計距離。

在虛擬環(huán)境中添加虛擬人像，研究表明在當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。

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。例如對虛擬現(xiàn)實缺乏經(jīng)驗可能影響虛擬現(xiàn)實下的距離感知。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。性別不會對虛擬環(huán)境下的距離產(chǎn)生影響。10歲兒童距離估計比12歲兒童距離估計更短，在20歲到30歲之間，用戶的年齡不會對距離知覺產(chǎn)生影響。

在一些虛擬現(xiàn)實的應(yīng)用中，準確的空間知覺至關(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肢體對于距離知覺的影響。第二個研究方向是虛擬環(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，仔細調(diào)整虛擬現(xiàn)實設(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。