[論文レビュー] Augmenting Teleportation in Virtual Reality With Discrete Rotation Angles

Dennis Wolf, Michael Rietzler+2 more|arXiv (Cornell University)|Jun 8, 2021

Virtual Reality Applications and Impacts参考文献 41被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、VRテレポート移動における物理的回転を排除するために、インプレイス（配置での回転）とテレターン（テレポート中における回転）という離散的回転技術を評価している。シミュレータ病の軽減とユーザーエクスペリエンスの向上を目的としている。結果として、45°インプレイスと離散的テレターンは連続的回転を上回り、インプレイスは直感性と高いプレゼンススコアから好まれていることが判明した。

ABSTRACT

Locomotion is one of the most essential interaction tasks in virtual reality (VR) with teleportation being widely accepted as the state-of-the-art locomotion technique at the time of this writing. A major draw-back of teleportation is the accompanying physical rotation that is necessary to adjust the users' orientation either before or after teleportation. This is a limiting factor for tethered head-mounted displays (HMDs) and static body postures and can induce additional simulator sickness for HMDs with three degrees-of-freedom (DOF) due to missing parallax cues. To avoid physical rotation, previous work proposed discrete rotation at fixed intervals (InPlace) as a controller-based technique with low simulator sickness, yet the impact of varying intervals on spatial disorientation, user presence and performance remains to be explored. An unevaluated technique found in commercial VR games is reorientation during the teleportation process (TeleTurn), which prevents physical rotation but potentially increases interaction time due to its continuous orientation selection. In an exploratory user study, where participants were free to apply both techniques, we evaluated the impact of rotation parameters of either technique on user performance and preference. Our results indicate that discrete InPlace rotation introduced no significant spatial disorientation, while user presence scores were increased. Discrete TeleTurn and teleportation without rotation was ranked higher and achieved a higher presence score than continuous TeleTurn, which is the current state-of-the-art found in VR games. Based on observations, that participants avoided TeleTurn rotation when discrete InPlace rotation was available, we distilled guidelines for designing teleportation without physical rotation.

研究の動機と目的

• テールドHMDや移動制限のあるユーザーユーザーにとっての物理的回転の限界を解消するため。
• 離散的回転間隔（インプレイスおよびテレターン）が空間的錯覚、ユーザープレゼンス、パフォーマンスに与える影響を評価するため。
• 現在の最先端技術（連続的テレターン）および物理的回転と比較して、離散的回転技術の性能を評価するため。
• 物理的回転を排除しながら使いやすさとユーザーエクスペリエンスを維持するための設計ガイドラインを導出するため。

提案手法

• 迷路的なVR環境を用いた探索的ユーザースタディ（N=12）を実施し、頻繁な回転を伴うロケーション条件をテストした。
• 2つの離散的回転技術を実装した：インプレイス（固定間隔でユーザーの位置を中心に回転）とテレターン（テレポート選択中に回転）。
• 条件ごとに回転間隔を変更：インプレイスおよびテレターンの両方で30°、45°、22.5°を設定し、連続的回転および回転なしの条件と比較した。
• パフォーマンスは回収アイテム数、プレゼンスはIgroupプレゼンス問診票（IPQ）、錯覚はシミュレータ病問診票（SSQ）で測定した。
• 3DoF（3自由度）HMDを用いて回転の影響を分離したが、6DoFへの一般化も妥当であると考えられる。
• ユーザーランキング、インタラクション時間、観察された行動を分析して、使用パターンと使いやすさのトレードオフを推察した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 異なる離散的回転間隔（30°、45°、22.5°）は、VRテレポート移動におけるユーザーパフォーマンス、プレゼンス、錯覚にどのように影響するか？
• RQ2 離散的インプレイス回転は、物理的回転と比較してシミュレータ病を軽減し、ユーザープレゼンスを向上させるか？
• RQ3 離散的テレターンは、連続的テレターンと比較して、ユーザーランキング、インタラクション時間、自己制御感にどのように差が現れるか？
• RQ4 インプレイスとテレターンの両方が利用可能な場合、ユーザーランキングのロケーション戦略は何か？
• RQ5 離散的回転技術は、座席固定またはテールドユーザーにとって物理的回転の代替として実用的であるか？

主な発見

• 45°インプレイス回転は、物理的回転と比較してユーザープレゼンスとパフォーマンスを顕著に向上させたが、空間的錯覚に顕著な増加は認めなかった。
• 45°インプレイスとテレターンなしの組み合わせが最も高いユーザーランキングを得ており、全体スコアでも現在の最先端技術を上回った。
• 離散的テレターン（22.5°）は連続的テレターンよりも好まれ、顕著に低い錯覚スコアを記録したが、インタラクション時間が延長された。
• インプレイスが利用可能な場合、参加者はテレターンを避ける傾向にあり、インプレイスがより直感的で効率的であると認識されていることが示された。
• テレターンなし条件（回転なし）は、最も短いインタラクション時間と最高のパフォーマンススコアを記録し、方向選択の最小化が効率性を向上させることを示唆した。
• インプレイスの好まれ方にもかかわらず、テレターンは使用時に良好に受け入れられ、商業的VRアプリケーションにおいて連続的回転の改善版としての可能性を示した。