[論文レビュー] Resolution deficits drive simulator sickness and compromise reading performance in virtual environments

Jialin Wang, Xinru Cheng+2 more|arXiv (Cornell University)|Jan 6, 2026

Virtual Reality Applications and Impacts被引用数 0

ひとこと要約

この研究は、エンドツーエンドの有効解像度（logMAR）がXRにおける読書パフォーマンスとシミュレーター酔いの主要な要因であり、0 logMARが転換点であることを示しています。VRとVSTの両方のモードで解像度が悪化するほど劣化が見られ、言語を跨ぐクロスモードの曲線が提供されています。

ABSTRACT

Extended reality (XR) is evolving into a general-purpose computing platform, yet its adoption for productivity is hindered by visual fatigue and simulator sickness. While these symptoms are often attributed to latency or motion conflicts, the precise impact of textual clarity on physiological comfort remains undefined. Here we show that sub-optimal effective resolution, the clarity that reaches the eye after the full display-optics-rendering pipeline, is a primary driver of simulator sickness during reading tasks in both virtual reality and video see-through environments. By systematically manipulating end-to-end effective resolution on a unified logMAR scale, we measured reading psychophysics and sickness symptoms in a controlled within-subjects study. We find that reading performance and user comfort degrade exponentially as resolution drops below 0 logMAR (normal visual acuity). Notably, our results reveal 0 logMAR as a key physiological tipping point: resolutions better than this threshold yield naked-eye-level performance with minimal sickness, whereas poorer resolutions trigger rapid, non-linear increases in nausea and oculomotor strain. These findings suggest that the cognitive and perceptual effort required to resolve blurry text directly compromises user comfort, establishing human-eye resolution as a critical baseline for the design of future ergonomic XR systems.

研究の動機と目的

• XR HMDs (VR and VST) におけるエンドツーエンドの有効解像度が読書パフォーマンスと快適性に与える影響を特定する。
• VRとVSTの両方で解像度をlogMARで制御する言語切替可能な読書テストとしてXR-Readを開発する。
• logMARと読書指標およびシミュレーター酔い症状を対応付ける基準曲線を導出し、XRシステム設計を導く。

提案手法

• VRとVST acrossで有効解像度をlogMARで正確に制御するXR-Readを導入する。
• VRとVSTを横断した4つの有効解像度（0.00, 0.22, 0.40, 0.60 logMAR）を用いた同最高測定内研究を英語と中国語で実施し、VRとVSTを横断。
• 読書パフォーマンス指標：MRS，CPS，RA，ACC、およびシミュレーター酔い（SSQ）を測定。
• VRレンダリングスケールをlogMAR目標へキャリブレーションし、VSTブラーをlogMARレベルに一致させてキャリブレーション。
• 解像度、言語、表示モード間の効果を評価する非パラメトリック統計（Friedman検定およびWilcoxon事後検定）を使用。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 RQ1: 有効解像度（logMAR）はHMDsの読書パフォーマンス指標（MRS、CPS、RA、ACC）にどのように影響するか。
• RQ2 RQ2: これらの効果は表示モード（VR vs. VST）および言語（英語 vs. 中国語）を横断して一般化するか。
• RQ3 RQ3: 有効解像度はシミュレーター酔いとどう関連し、快適性の実用的な作動点を導出できるか。

主な発見

• 有効解像度が読書パフォーマンスと快適性を推進する。MRS、CPS、RA、ACCの各指標で劣化が生じ、VRでより大きな効果を示す。
• 読書パフォーマンスと快適性は解像度が悪化するにつれて単調に低下し、0.00から0.60 logMARへの単調なA→Dパターンを示す。
• 0 logMAR（通常視力）ではほぼ裸眼視に近いパフォーマンスで酔いは最小限だが、解像度が低下すると吐き気と眼動ストレスが増大する。
• VR条件ではACC、CPS、MRS、RAに対して中程度から大きい効果量の解像度効果が顕著に見られる。VSTは類似するが効果は小さく、効果量も小さい。
• クロス言語（英語 vs. 中国語）結果は、解像度駆動の読書指標の低下とSSQ症状の増加を一貫して示している。
• この研究は、レンダリング予算とタイポグラフィ決定を導くためのlogMARを読書パフォーマンスとSSQ症状へマッピングする一般的な参考曲線を提供する。