How to Reduce VR Sickness?

研究人员发现,在虚拟现实头显中加入一个虚拟鼻可以减少使用者的VR晕动症症状,如恶心和头晕。

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Just Add a Virtual Nose

IN THE 1950S, the Navy(海军特战队) introduced a simulator that taught pilots to fly a helicopter(直升机) from the comfort of a virtual cockpit

(驾驶舱). They could take off, navigate bumpy air and land without ever leaving the ground. 

It was a breakthrough that allowed an increasing number of pilots to train without the risk of crashing. 

But the sim wasn’t all that comfortable, and a significant number of pilots felt sick as hell(见鬼) while using it.


It wasn’t motion sickness per se, though the symptoms were comparable: Dizziness, nausea, sweating, disorientation(方向迷失). 

Researchers of the day dubbed(绰号)this physiological phenomenon “simulator sickness,” an early ancestor of the flu-like

(感冒症状) symptoms some feel after strapping(捆扎) on virtual reality headsets today.


Eliminating simulator sickness is a major interest of the burgeoning(迅速发展的) VR industry, but so far there hasn’t been a clear answer. 

Home remedies include drinking alcohol, while companies like Oculus Rift are exploring better positional tracking and improved display resolution. But researchers at Purdue University(美国珀杜大学)believe they’ve found a way to reduce the negative physical effects of virtual reality by using something that’s right in front of your face. 

“We’ve discovered putting a virtual nose in the scene seems to have a stabilizing effect,” 

says David Whittinghill, an assistant professor in Purdue University’s Department of Computer Graphics Technology. 

That’s right, Whittinghill says placing a schnoz(大鼻子)in the lower center of a headset’s screen has been shown to reduce the effects of simulator sickness by 13.5%.


Simulator sickness is still being studied, but researchers often point to sensory(感官的) conflict a primary cause. 

This theory states that a dissonance(不和谐) between what your eyes see on screen and the kind of motion 

your body feels can lead to disorientation and feelings of nausea. 

Say you’re riding a virtual roller coaster. As you creep up the coaster’s first big hill, your eyes will register an upward incline, but your vestibular system—the tubes of liquid in our ears that help us to gauge our position in the world—remains unchanged.

 “Our bodies don’t like that,” says Whittinghill.


Whittinghill and his team of students (Bradley Ziegler, James Moore, and Tristan Case) say anecdotal evidence shows a fixed reference point(固定参考点) in a frame, like car dashboards and cockpits, tend to reduce feelings of simulator sickness. 

It got them thinking about the nose as a natural reference point and how it’s conspicuously(显著的) absent from goggle-like(像护目镜一样的) virtual reality headsets.

In the small study, the team had 41 participants use various VR applications (one simulation of walking around a Tuscan villa, 

another of riding a roller coaster). Half played the games with the virtual nose, the other half played without. Whittinghill found participants with the nose were able to play the Tuscan villa game for 94.2 seconds longer than those playing without, while time played on the roller coaster game increased by 2.2 seconds.


“That’s not enough,” says Whittinghill. But it is a promising(前途光明的) start, 

particularly because the participants playing with the virtual nose didn’t even notice it was there. 

“It’s a big honking(巨型的) nose,” he says. “It never occurred to us that they wouldn’t perceive(察觉到) it, 

but they were almost universally baffled(迷惑的) about what we were even talking about.” 

Whittinghill says this is likely a result of “change blindness(失明)” 

a perceptual(知觉) phenomenon that allows our perceptual system to ignore objects that we see over and over again. 

Whittinghill’s theory is that the nose’s proximity to our eyes leads our brains to filter out its presence. 

“It’s likely to be hitting those same sensory neurons,” he explains. 

“I’m just guessing the neurons are saying no, this isn’t a real object, I’m going to subtract this from my perception.”

 

Regardless of whether that explanation is right,

 it bodes well for game designers who might be leery(猜疑的) of sticking a nose in the center of an assiduously crafted(精巧制作的) world. 

At the same time, Whittinghill says the findings raise more questions than they answer.

 Would the results be better if the nose matched the ethnicity(种族特征) of the user? 

What happens if you change the position or size?  Does it have to be a nose at all? 

If nothing else, the study points to the interesting design challenges involved in developing the new medium.

 

Eventually, Whittinghill wants to compile(编辑) enough data to make accurate predictions about how sick a game might make any given player. 

“I can see people going to a website to answer a few questions about themselves to get some idea of their susceptibility(感受性),” 

he says, adding that it would require information about weight, age and vision. 

Think of it as a virtual reality addition to sit alongside the preexisting content ratings system for video games or a more personalized version of the Samsung Gear’s “comfort rating.” 

Someday next to “Kids,” “Mature,” and “Adult Only,” we might see something like: Nausea Rating: 7/10. Or: Your Nose Must Be This Big to Ride.

 

内容概要:本文围绕直流微电网中带有恒功率负载(CPL)的DC/DC升压转换器的稳定控制问题展开研究,提出了一种复合预设性能控制策略。首先,通过精确反馈线性化技术将非线性不确定的DC转换器系统转化为Brunovsky标准型,然后利用非线性扰动观测器评估负载功率的动态变化和输出电压的调节精度。基于反步设计方法,设计了具有预设性能的复合非线性控制器,确保输出电压跟踪误差始终在预定义误差范围内。文章还对比了多种DC/DC转换器控制技术如脉冲调整技术、反馈线性化、滑模控制(SMC)、主动阻尼法和基于无源性的控制,并分析了它们的优缺点。最后,通过数值仿真验证了所提控制器的有效性和优越性。 适合人群:从事电力电子、自动控制领域研究的学者和工程师,以及对先进控制算法感兴趣的研究生及以上学历人员。 使用场景及目标:①适用于需要精确控制输出电压并处理恒功率负载的应用场景;②旨在实现快速稳定的电压跟踪,同时保证系统的鲁棒性和抗干扰能力;③为DC微电网中的功率转换系统提供兼顾瞬态性能和稳态精度的解决方案。 其他说明:文中不仅提供了详细的理论推导和算法实现,还通过Python代码演示了控制策略的具体实现过程,便于读者理解和实践。此外,文章还讨论了不同控制方法的特点和适用范围,为实际工程项目提供了有价值的参考。
内容概要:该论文介绍了一种名为偏振敏感强度衍射断层扫描(PS-IDT)的新型无参考三维偏振敏感计算成像技术。PS-IDT通过多角度圆偏振光照射样品,利用矢量多层光束传播模型(MSBP)和梯度下降算法迭代重建样品的三维各向异性分布。该技术无需干涉参考光或机械扫描,能够处理多重散射样品,并通过强度测量实现3D成像。文中展示了对马铃薯淀粉颗粒和缓步类动物等样品的成功成像实验,并提供了Python代码实现,包括系统初始化、前向传播、多层传播、重建算法以及数字体模验证等模块。 适用人群:具备一定光学成像和编程基础的研究人员,尤其是从事生物医学成像、材料科学成像领域的科研工作者。 使用场景及目标:①研究复杂散射样品(如生物组织、复合材料)的三维各向异性结构;②开发新型偏振敏感成像系统,提高成像分辨率和对比度;③验证和优化计算成像算法,应用于实际样品的高精度成像。 其他说明:PS-IDT技术相比传统偏振成像方法具有明显优势,如无需干涉装置、无需机械扫描、可处理多重散射等。然而,该技术也面临计算复杂度高、需要多角度数据采集等挑战。文中还提出了改进方向,如采用更高数值孔径(NA)物镜、引入深度学习超分辨率技术等,以进一步提升成像质量和效率。此外,文中提供的Python代码框架为研究人员提供了实用的工具,便于理解和应用该技术。
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