本研究聚焦一个物理空间时在VR中的移动体验,探索如何保持用户沉浸感与协作效率的同时最小化空间失同步效应的负面影响
研究提出一种支持多人同地协作虚拟移动机制,用户场景中的协同行为移动自由度。

2023.11-2025.03
VR大空间虚拟移动技术研究

无论是《消失法老》还是《永恒圣母院》,验证VR空间技术交互中的巨大商业潜力,成为领域标杆案例。值得注意的是,随后大量跟进同类产品交互设计陷入明显同质化。尽管用户共享同一物理空间,之间互动形式极为单一,往往只是同步行走、共同景,缺乏深入协作交流机制(图1)。

图1 常见的VR大空间体验模式

进一步来看,当前VR空间体验虽然视觉广虚拟世界,用户活动范围依然严格受限于现实场地物理边界,难以支持真正意义个性探索路径动态任务结构。换句话说,在“无限”虚拟空间中,用户体验往往是“有限”的。

视频1 混合移动技术实机演示

基于这样的现状,我提出了“流空间”的概念:它是一种适配于同地VR的交互系统,能够让用户规避物理环境尺寸对其虚拟移动的限制,也即在有限的物理环境中体验到无限的虚拟内容。在“流空间”方案下,用户可以自由选择脱离队伍,自由移动;也可以随时选择融入团体,与其他用户在同一个空间中密切合作。

“流空间”系统实现的第一个挑战,是应对物理环境虚拟空间移动天然限制。为此,引入真身行走与传送相结合的混合移动技术用户处的活动区域内,系统优先支持自然步行,实现沉浸身体移动体验;用户移动目标超出物理空间边界时,系统无缝切换传送机制,允许用户瞬时方式跨越距离(视频1)。通过这种结合方式,用户既能保持空间身体感知方向感,也能突破现实场地虚拟行动自由限制,在“有限现实”获得“接近无限”虚拟移动体验。

空间”系统面临第二个挑战,因引入传送机制而导致的空间失同步问题共享虚拟环境中,用户传送行为打破他人之间物理相对位置关系,从而造成虚拟空间中的错位。例如,原本现实相邻人,可能其中一人进行传送虚拟空间相距远;反之,虚拟相近人,物理可能彼此阻挡。这种空间错位不仅削弱用户虚实对应认知,需要协作交流场景引发混乱不适。

为此,我设计并实现了“空间重校准”机制。当系统检测到空间失同步发生时,会在用户的头显中即时渲染一个与现实物理场景相对应的“校准环境”。这一临时环境可视化地呈现用户当前物理位置与目标虚拟位置之间的关系,帮助用户建立空间映射认知,并通过引导其在现实中进行必要的身体移动,使其回到正确的位置(视频2)。通过这一机制,用户可以在不中断体验的前提下,恢复虚实同步,保障多人协作的连贯性与空间交互的准确性。

视频2 空间重校准机制实机演示

在两个核心机制设计完成后,我在Unity中开发了对应的示例场景以及联机功能,并在学院内25㎡的空地部署了VR大空间的追踪环境(图2),进行用户测试的开展。

图2 搭建的大空间VR测试环境

用户测试围绕一项模拟救援沉浸协作任务展开:三人组成急救需要虚拟废墟城市寻找、救治转运伤员,分别担任运输员、医疗工程角色。任务过程中,成员需要复杂环境独立移动完成各自职责,需要关键节点进行高效配合,例如清理障碍、同步抢救共同搬运。这种不断行动团队协作之间切换需求,虚拟移动系统灵活空间同步提出要求。通过“空间”引入混合移动空间校准机制,用户得以顺畅完成任务流程,维持沉浸协作效率。测试覆盖25用户,系统评估功能提供关键反馈(图3)。

图3 测试记录