【元宇宙】缓解 VR 中的晕屏症：眼手协调任务、沉浸感和游戏技能的影响

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抽象的

晕动症仍然是虚拟现实 (VR) 应用面临的重大挑战，尤其是在高度沉浸式的环境中。本研究考察了沉浸感、任务表现和个体差异对 VR 暴露多个阶段的晕动症症状的影响。47 名 18-45 岁的参与者完成了一项受试者内设计，其中包括虚拟现实晕动问卷 (CSQ-VR) 和 Deary-Liewald 反应时间 (DLRT) 任务。晕动症症状分四个阶段进行评估：VR 沉浸之前和之后，以及旨在诱发晕动症的 12 分钟过山车之旅之前和之后。结果显示，过山车之旅后症状显著增加，在乘坐后的任务中部分恢复。乘坐和 VR 沉浸后进行的眼手协调任务减轻了恶心以及前庭和眼球运动症状，表明任务参与在缓解晕动症方面起着关键作用。症状严重程度的关键预测因素包括晕动症的易感性和游戏体验，尤其是第一人称射击 (FPS) 游戏的熟练程度，这与晕动症的强度降低有关。虽然任务参与减少了后期的症状，特别是恶心和前庭不适，但沉浸后整体晕动症水平仍然较高。这些发现强调了任务时间安排、个体差异和沉浸式体验设计在制定缓解晕动症和增强 VR 环境中用户体验的策略方面的重要性。

1. 简介

近年来，虚拟现实 (VR) 在娱乐业之外的各个领域越来越有用和适用，因此其人气迅速飙升。这种人气飙升在很大程度上归功于更易于访问的头戴式显示器 (HMD)（例如 Meta Quest 1 和 2）的发布，这使得 VR 在研究中的应用更具吸引力。VR 的一些用途十分广泛，包括培训医疗专业人员、通识教育和技能学、工程和产品设计、预测消费者行为、提高运动成绩、改善老年人的幸福感，以及协助心理学研究和实验和某些疾病（如精神分裂症或注意力缺陷多动症）的心理筛查。

然而，文献中最常讨论的 VR 应用研究的一个普遍障碍是网络晕动症。网络晕动症或虚拟现实引起的症状和影响 (VRISE) 指的是一系列症状，通常包括迷失方向、头晕、恶心、失衡和/或眼球运动紧张和疲劳。网络晕动症不应与模拟器晕动症混淆。虽然它们确实有相似之处，但网络晕动症往往会导致用户出现更多的迷失方向症状，如头晕、眩晕或全身不适，而模拟晕动症则会导致更多的眼球运动症状，如眼睛疲劳或头痛。它也不同于晕动症，晕动症的主要促成因素是前庭刺激，而网络晕动症主要是由视觉刺激引起的。

感官冲突理论是试图解释 VR 负面后果的最常见理论之一。该理论认为前庭系统和视觉系统提供的信息存在差异。这提供了一种不同于人们基于过去经验形成的感官预期的体验。人类在佩戴 HMD 时从视觉系统接收运动信息时会感到不适，但身体保持静止，这意味着尽管人们对此有所期待，但前庭系统并未提供任何运动信息。这种感官冲突是造成 VRISE 的原因。包含更复杂的自我运动的视觉信息会导致更激烈的冲突和更多的晕屏症状。晕屏对 VR 的适用性构成了威胁，因为它会给很多人带来负面体验，甚至可能导致其中一部分人完全拒绝这项技术。在本文中，我们旨在探索 VR 中完成的任务如何缓解晕屏症状。此外，我们还将探讨个人因素（例如游戏习惯和退出 VR 的行为）如何影响晕动症的体验，以及对反应时间可能产生的负面影响。

1.1. VR 中的眼手协调任务

在 VRISE 的缓解过程中，可能发挥重要作用的是参与者在 VR 中被要求执行的任务。适应虚拟环境可能意味着用户之后需要重新适应物理世界，以减少负面症状。可能会发生重新校准过程，在此过程中，用户只需保持闲置状态并等待症状消退；这种缓解策略称为自然衰减。或者，另一种选择是让用户完成一项活动来帮助他们缓解症状。Champney 等人报告称，钉入洞任务（一种眼手协调任务）可以帮助缓解会话结束后 VR 引起的不适。该任务的目的是向参与者提供感官信息，通过让他们将 25 个钉子放入钉板上的孔中来减少触觉和视觉冲突，从而有助于纠正视觉空间扭曲并平衡他们的感官。

多年后，Curtis 等人进行了一项实验，让参与者在完成会引起晕动病的 VR 任务后等待 15 分钟以待症状消退，或者完成虚拟的钉子进洞任务。在第二种情况下，任务要求参与者使用控制器将钉子放入带有吸管状孔洞的板子中，如果板子完成或 15 分钟过去，任务就会结束。两种情况下的症状均显著改善，之间没有显著差异。自然衰退、眼手协调任务、虚拟自然衰退（待在空闲的虚拟环境中而不移动）和虚拟眼手协调任务也已作为可能的缓解方法相互测试。在另一项研究中，尽管虚拟眼手协调任务对症状的减轻影响最小，但它仍具有与其他缓解方法相当的效果。

然而，眼手协调任务对网络晕动症的潜在缓解作用尚未得到彻底探索。例如，虽然之前研究中使用的 Deary-Liewald 反应时间任务涉及眼手协调，但其减轻网络晕动症症状的潜力从未得到系统研究。VR 版 DLRT 需要视觉刺激与参与者的物理和虚拟身体运动同步，这可能在缓解症状方面发挥重要作用。尽管眼手协调任务很重要，但它在多大程度上缓解了网络晕动症仍不清楚。文献中的这一空白为我们提供了一个机会来研究这类任务是否会干扰或减轻网络晕动症症状以及在多大程度上干扰或减轻网络晕动症。解决这一空白对于制定更有效的策略来管理 VR 中的网络晕动症至关重要，尤其是对于新手用户。了解这些影响可以为专业环境中的 VR 使用提供更好的指导，并为优先考虑用户舒适度和参与度的 VR 应用程序设计提供信息。

1.2. 退出 VR

Kourtesis 等人最近进行的一项研究得出了一些有趣的结果，关于要求参与者评估其晕动症症状的特定时间间隔的重要性，即进入 VR 之前、在 VR 内以及退出 VR 之后。摘下 VR 头显后，晕动症评分与在 VR 环境中的评分相比显著下降。具体而言，恶心和前庭症状评分下降，而眼球运动症状在沉浸后保持稳定。作者认为这一发现可能非常重要，因为大多数研究中的晕动症评分通常发生在摘下 VR 头显之后，而不是在沉浸过程中。这意味着，之前的研究可能低估了晕动症的影响，可能是因为退出 VR 后报告的评分较低。

此外，另一项研究根据参与者使用的设备类型测试了不同程度的沉浸感，并根据晕动症评分进行了比较。低沉浸感组使用单视场屏幕的电脑完成分配的任务，半沉浸感组使用 CAVE 系统，全沉浸感组佩戴 VR 头盔。对照组不使用任何设备。全沉浸感组的晕动症评分是三者中最高的，这一发现进一步说明，在 VR 环境中比在沉浸感较低的虚拟环境中或完全在虚拟环境之外更容易产生晕动症。

退出 VR 环境的瞬间仍未得到充分研究。Knibbe 等人让 24 名参与者进入四个不同的 VR 场景，持续 10 分钟，然后采访他们摘下 VR 头显后发生的事情。这项研究的结果表明，退出 VR 是一个短暂而强烈的过程，用户会感到迷失方向或感觉刺激快速变化。这种过渡体验还包括参与者对时间、空间和控制的感知方式的改变。对现实世界的重新适应可能是动态的，随之而来的感官适应可能解释了参与者在退出虚拟世界时为何会体验到不同的或强度更低的特定晕屏症状。

综上所述，最近的研究结果表明，虚拟环境中的自我报告与现实世界中的自我报告之间可能存在差异。之前的文献中关于研究人员决定测量网络晕动症的实验时间点存在很大差距。大多数研究只允许参与者在 VR 体验之前和之后评估他们的不适感，或者像的情况一样，研究人员不得不要求参与者口头给出网络晕动症评级，这可能会影响保持沉浸感。据我们所知，只有两项研究在其方法论中详细解释了一种允许参与者在不让他们退出 VR 体验的情况下评估他们的不适感的方法。讨论 VR 环境中的评分可能比体验结束后的评分更为强烈的可能性很重要。要做到这一点，需要进行更多的研究，包括在沉浸过程中更频繁的评分。

1.3. 晕屏和反应时间

反应时间可以定义为从刺激开始到反应开始之间的时间。各种因素都会对反应时间产生负面影响，例如年龄、睡眠不足、疾病和饮酒。对于晕机症状也有类似的报道，恶心评分与反应时间增加 20-50 毫秒相关。基于这些结果，有人认为虚拟环境会由于感觉冲突而导致空间定向障碍，人们会花费更多的注意力来处理这个问题而不是反应时间任务。在中，参与者佩戴带有游戏手柄或自行车测功仪的 HMD 来控制 VR 导航。另一组使用自行车测功仪进行导航，在大电视屏幕上体验 VR，第四组作为对照组，不参与任何活动（每组 20 名参与者）。VR 活动包括在岛上骑自行车，在不同路径上骑行之间，参与者填写视觉全息图上呈现的 SSQ。VR 活动总共持续了 10 分钟。虽然所有 VR 条件都显示与控制条件相比反应时间显著增加，但晕动症程度与反应时间增加之间的相关性非常弱。这使作者得出结论，似乎存在由视觉运动适应虚拟环境引起的一般 VR 后效，无论自我感知的晕动症程度如何，都会导致反应略有下降。此外，在一项 VR 刺激较少的研究中，参与者被要求玩一款简单的 Minecraft VR 游戏 15 分钟。然而，并未报告反应时间显著增加。

在另一个方法框架内，Szpak 等人要求参与者在 VR 体验之前和之后玩 VR 网球游戏并完成 CANTAB 五项选择反应时间测试和 SSQ。与对照组相比，VR 组的反应时间有所增加，但仅限于测试的认知部分，而非运动部分。不过，这种增加与 SSQ 分数无关。另一方面，Kourtesis 等人决定测量 VR 环境中的反应速度，包括注意力速度（记录为眼睛到达目标所需的时间）和运动速度（计算为眼睛到达目标后直到参与者的手按下正确按钮的剩余时间）。结果表明，晕机症起着重要作用，对注意力速度有很大影响，但对运动速度影响较小。作者认为，整体反应时间的增加主要是由于注意力速度的下降。

了解晕屏症如何影响反应时间等认知功能至关重要。然而，之前的研究结果仍然存在矛盾。大多数研究发现，接触虚拟环境后反应时间会增加，但目前尚不清楚这是否主要归因于晕屏症因素。

1.4. 人口统计和晕屏症

年龄似乎会影响晕动症的强度，尽管证据并不一致。一些研究表明，老年人更容易出现严重的晕动症，这常常导致他们由于不适而过早退出 VR 模拟。老年人的这种脆弱性与姿势不稳定等因素有关，姿势不稳定可能会随着年龄的增长而恶化，并增加晕动症的风险。然而，其他研究表明，老年人可能较少出现晕动症，这可能是由于身体状况的差异。有趣的是，针对年轻人群的研究并未发现年龄是晕动症严重程度的重要预测因素。这些相互矛盾的研究结果强调需要对不同年龄组进行进一步研究，以更好地了解年龄如何影响晕动症。

性别在晕屏症中也扮演着微妙的角色，不同的研究得出了不同的结论。一些研究表明，女性可能对晕屏症更敏感，这表明可能存在性别差异。然而，其他研究并未发现性别之间存在显著差异，这表明社会因素可能影响报告行为——从历史上看，女性报告健康症状的频率更高，而男性可能由于传统上对男子气概的期望而少报这些症状。心率和脑电图等客观生理指标通常显示出可忽略不计的性别差异，这与自我报告数据表明的性别敏感性形成鲜明对比 。

让问题更加复杂的是，最近的研究质疑生理性别是否会显著影响 VR 不适感。当 VR 头戴设备经过适当调整，尤其是瞳孔间距 (IPD) 时，晕屏症的性别差异将基本消失，这表明 VR 设备的贴合度和定制化比固有的性别差异更为重要。此外，先前的研究表明，游戏体验可能会影响晕屏症，当考虑到对数字环境的熟悉程度时，性别之间的差异会减小。

1.5. 易患晕动症和晕电脑症

尽管晕动病和晕电脑病分别是由不同的刺激（身体运动和视觉运动）引起的，但它们的临床症状却相似，尤其是在晚期阶段。受生理和心理因素复杂相互作用的影响，个体对晕动病的敏感性差异很大。值得注意的是，前庭系统和躯体感觉系统在这种变化中至关重要 。前庭系统功能障碍可以降低晕动病的发生率，而对躯体感觉输入的依赖性增加可能会增加易感性 。这种差异延伸到 VR，个体的晕动病史与更严重的晕电脑病有关，这表明两种疾病在易感性上存在潜在的相似性。

晕动症与晕动症类似，受生理和感觉处理因素的影响，不同个体的晕动症易感性模式也不同。晕动症易感性问卷 (MSSQ) 已被证实可用于评估晕动症，该问卷基于个体的身体运动体验，强调了前庭系统的作用。然而，晕动症的增多导致了专门评估工具的开发，例如视觉诱发晕动症易感性问卷 (VIMSSQ)，该问卷侧重于屏幕暴露（包括智能手机和 HMD）导致的晕动症易感性。

尽管早期研究中观察到 MSSQ 对晕动症强度的预测能力有限（可能是因为它被用来排除 MSSQ 分数较高的参与者），但我们的最新研究将其确定为晕动症的重要预测因素 [ 20 ]。根据先前研究的建议，我们的研究提出将 MSSQ 与 VIMSSQ 相结合可以更全面地了解晕动症和 VIMS 易感性。这种综合方法可以增强对晕动症强度的预测，并有助于确定对晕动症的一般易感性还是对晕动症的特定敏感性在晕动症症状和强度中起着更重要的作用。

1.6. 技术体验和晕屏症

随着技术的进步，越来越多的人从台式电脑转向移动设备进行日常数字活动。虽然台式电脑仍用于执行复杂的任务，但智能手机已成为互联网浏览、电子邮件和媒体编辑等许多功能的首选设备。这种转变是由智能手机的便携性和易用性推动的。

在我们之前的研究中，单凭计算机使用经验并不能很好地预测晕屏症。然而，研究表明，接触任何屏幕都可能导致视觉引起的晕屏症，包括智能手机。经常使用智能手机可能有助于减少晕屏症，因为它可以让用户逐渐适应动态的视觉内容，增强他们的感官适应能力。我们最新的研究也支持了这一观点，研究表明频繁使用智能手机与较低的晕屏强度有关。这表明，随着智能手机变得越来越普及，经常使用智能手机可能有助于减轻晕屏症。

此外，拥有 丰富 VR 经验的人通常表示晕屏症的发生率较低，这可能是由于随着时间的推移逐渐习惯所致。定期和多样化地使用 VR 可以增强对晕屏症的抵御能力，尽管不同研究的结果有所不同。虽然一些研究表明经验丰富的 VR 用户的抵御能力有所增强，但其他研究表明并没有显著差异 。Jasper 等人和 Kourtesis 等人最近的研究并没有发现这种抵御能力的有力证据，可能是因为他们的样本中 VR 用户体验缺乏多样性。这凸显了在研究晕屏症时需要考虑个人的技术体验差异。

1.7. 游戏体验和晕屏

越来越多的研究表明，玩游戏与降低晕动症强度有关。值得注意的是，我们之前的研究已将游戏体验确定为降低晕动症强度的重要预测因素，并通过研究游戏频率和游戏熟练程度强调了游戏体验的保护作用。这些研究结果表明，长时间玩游戏可能会让用户适应虚拟环境和复杂的动作提示，从而减轻晕动症。

然而，文献中的研究结果存在不一致，因为一些 VR 游戏玩家尽管有游戏背景，但仍然会感到晕动症。这些研究结果表明游戏体验与个人晕动症易感性之间存在复杂的关系，这意味着游戏体验的细微方面可能会显著影响其对晕动症的影响。

游戏类型多种多样，包括动作游戏、第一人称射击游戏 (FPS) 和角色扮演游戏 (RPG)，这些游戏会显著影响玩家的生理和生化状态，并提高各种认知能力每种游戏类型对视觉处理、空间导航和心理运动协调的独特要求可能会增强个人对晕屏症的抵抗力，并通过特定的游戏体验进行量身定制。

视觉上节奏快的游戏，尤其是动作类和 FPS 类游戏，让玩家沉浸在需要管理多个同时出现的视觉刺激并对动态 360 度场景中的突然变化做出快速反应的环境中。此类游戏涉及大量摄像头旋转，其中视觉旋转振荡和移动与晕动症症状的出现密切相关。定期接触这些具有挑战性的环境可能会增强认知弹性和对视觉诱发的晕动症的适应能力。

研究进一步表明，沉浸感水平（尤其是在第一人称 VR 体验中）会显著影响 vection，而 vection 是导致晕动症的关键因素。虽然第一人称视角会增强沉浸感，但由于感官冲突增加，也可能加剧晕动症的强度 。 因此，参与动作和 FPS 等视觉快节奏游戏所带来 的 认知益处可能是 独特 而持久的，有可能使经常玩游戏的人具备对 vection 的适应能力，从而降低晕动症的强度。

1.8. 研究目标

从这篇简短的文献综述中可以清楚地看出，关于晕动症仍有许多悬而未决的问题。可能影响晕动症发生率的因素，例如 VR 任务、退出 VR 的行为以及晕动症对反应时间可能产生的不利影响，都具有科学意义。此外，正在进行的研究探索了个人差异（例如技术熟练程度、年龄、性别以及对晕动症和 VIMS 的先天易感性）如何影响晕动症的症状和强度。此外，还需要更深入地研究不同类型的游戏如何影响晕动症方面，因为不同类型的体验存在很大差异。因此，本研究的研究目标在以下假设和研究问题中进一步阐述：

前提1：

完成任务后，晕屏症状的分数会比任务前低。

氢键2：

与后 VR 相比，VR 中的晕屏症状评分会更高。

假设3：

参与者的反应时间在乘坐和使用 VR 后会变差。

假设4：

对晕动病和/或 VIMS 的敏感性将是网络晕动症强度的重要预测因素。

要点5：

参与者的人口统计数据并不能显著预测晕屏症状的强度。

问题6：

计算机、智能手机、游戏和/或虚拟现实体验将预测网络晕动症症状的强度。

虽然文献没有提供各种游戏类型对晕动症具体影响的确切证据，但初步观察表明，快节奏的动作游戏和 FPS 游戏可能会产生习惯效应，从而有可能降低晕动症症状的强度。考虑到这种可能性，我们的研究问题如下：

问题1：

动作和/或 FPS 游戏类型是否可以预测较低强度的网络晕动症症状？

2.材料和方法

2.1. 参与者

参与者通过两种不同的渠道招募：（1）我们通过雅典国立和卡波迪斯特里安大学的电子邮件地址列表联系了尽可能多的学生，邀请他们参与一项关于 VR 晕屏症的研究。我们还在校园里分发传单。（2）对不属于我们机构的参与者使用滚雪球抽样。这使得我们的样本中有一半是心理学学生。本研究得到了雅典国立和卡波迪斯特里安大学研究伦理委员会的批准。

总共有 48 人参与了这项研究。然而，一名参与者由于在乘坐后不久不适感加剧而不得不退出，不想继续。这样，我们的样本就剩下 47 名参与者，其中包括 24 名女性和 23 名男性。平均年龄为 27.4 岁（18 至 45 岁；SD = 5.78）。受教育年限平均值为 16.8 年（SD = 2.04；最小值 = 12，最大值 = 23）。我们还收集了有关技术素养的基本信息，89.3% 的样本报告说他们至少对电脑有一定的技能，并且每天都会使用一台电脑。 此外，93.6% 的人报告说他们至少对智能手机有一定的技能，并且每天都会使用一部智能手机。大多数样本从未使用过 VR（68.1%）或一生中只使用过一次或几次（21.3%）。在参与者中，48.9% 的人报告游戏活动较多，51.1% 的人报告游戏活动较少或没有游戏活动。

2.2. 措施

Deary–Liewald 反应时间测试用于测量反应时间，它由两个在网页浏览器页面上进行的任务组成。在简单反应时间任务 (SRT) 中，要求参与者观察一个空白框，每当框内出现“X”字母时，尽快按下空格键。在选择反应时间任务 (CRT) 中，向参与者展示四个并排放置的空白框。每只手的两根手指必须放在四个键盘按钮上，这四个按钮与屏幕上白框的顺序相同。每当其中一个按钮中出现“X”字母时，参与者必须尽快按下与正确框相对应的按钮。还使用了 DLRTT 的 VR 版本。模拟中的参与者必须直立并使用虚拟控制器，伸出双臂并在白框变成蓝色时立即触摸它。当呈现四个白框时，遵循相同的程序。

尽管模拟器晕动症问卷得到广泛认可，但我们还是采用了虚拟现实晕动症问卷 (CSQ-VR)，因为正如 Kourtesis 等人所证明的那样，它在测量晕动症方面具有卓越的心理测量特性。与为模拟器晕动症开发的 SSQ 不同，CSQ-VR 专门针对晕动症，更适合评估虚拟现实引起的症状和影响 (VRISE)。CSQ-VR 包括六个 7 点李克特量表问题，每个问题有两个条目用于评估恶心以及前庭和眼球运动症状（例如，“您是否经历过迷失方向，例如思维混乱或眩晕？”评分从 1：完全没有到 7：极其强烈）。值得注意的是，CSQ-VR 还有一个 3D 版本，专为在虚拟环境中使用而设计，让参与者在沉浸式体验中完成问卷。此功能可在不影响沉浸感的情况下持续评估晕屏症状，从而提供更准确的实时体验测量。CSQ-VR 的卓越心理测量特性和在 VR 沉浸感期间捕捉症状的能力使其成为本研究的理想工具。

为了收集人口统计信息，包括性别、年龄、教育程度以及之前的计算机、智能手机和 VR 体验，我们使用了一份定制问卷。这份问卷之前曾在我们的研究中使用过，它通过将每个变量两个问题的答案相加来确定每个变量的分数，每个问题都采用 6 点李克特量表进行评分。第一个问题评估参与者使用计算机、智能手机和 VR 的熟练程度，答案包括“5：非常熟练”。第二个问题评估用户与这些平台互动的频率；答案示例包括“4：每周一次”。此外，经过验证的游戏技能问卷 (GSQ) 用于进一步探索不同游戏类型的熟练程度和频率，也使用 6 点李克特量表，其评分和答案与技术技能类似。

本研究结合了 MSSQ和 VIMSSQ的简化版，以评估晕动症和 VIMS 易感性。MSSQ 评估儿童期（12 岁之前）和成年期（过去 10 年内）在不同交通或娱乐方式中晕动症的经历，得出三个分数：儿童 MSA、成人 MSB 和总分 MSSQ。VIMSSQ 侧重于视觉设备引起的恶心、头痛和眼疲劳等症状，为 MSSQ 预测网络晕动症提供了补充评估。

2.3. 程序

到达后，参与者被告知图 1中概述的研究程序，并同意签署正式同意书。该表格包括有关研究目的、使用的不同问卷和 VR 任务的明确信息。它强调收集的数据完全是匿名的，参与完全是自愿的，他们可以随时离开实验室。他们还被告知，如果他们的症状太严重，无法继续留在虚拟环境中，他们应该立即通知研究人员终止该过程。

图 1. 晕屏症评估设计协议。

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问卷是使用谷歌表单创建和填写的。参与者首先填写人口统计问卷和 MSSQ、VIMSSQ 和 GSQ。之后，测试完成顺序如下：CSQ-VR、DLRT、CSQ-VR。预沉浸阶段结束后，参与者被要求站起来，并被告知如何佩戴 HMD。随后在 Steam Lab 应用程序内部进行校准，以确保 HMD 和瞳孔距离适合每个人。然后，参与者收到控制器，任务开始。使用 HTC Vive Pro 头显，配备 3.5 英寸 AMOLED 显示屏、每只眼睛 2880×1600 像素分辨率、90 Hz 刷新率、110° 视野和 3D 空间声音。这种硬件超出了防止晕屏的要求，确保任何晕屏都是由于设计的加速度而不是硬件限制造成的。VR 软件遵循已被证明可以最大限度减少晕屏症状的指导原则。

具体来说，虚拟环境是使用 Unity3D 游戏引擎开发的，并结合了多种高级功能来增强真实感并保持性能。我们使用 SteamVR SDK 进行交互设计，它促进了直观的手部动画并提供触觉反馈以增加沉浸感。环境内的照明使用轻量级渲染管道 (LWRP) 配置，采用烘焙灯来优化渲染效率。纹理和网格也使用 MeshBaker 包进行了广泛的烘焙和优化，这大大减少了绘制调用并保持一致的 120 Hz 刷新率，这对于最大限度地减少网络晕动症至关重要。此外，还使用 Steam Audio 集成了空间音频反馈，确保逼真且身临其境的音景能够动态响应用户在虚拟空间中的位置和动作。这种全面的设置旨在创造稳定且引人入胜的虚拟现实体验，最大限度地减少与性能相关的不适并增强整体用户体验。

口头指示通过 Amazon Polly 传递，声音清晰自然，不会干扰参与者的沉浸感。除了口头指示外，还提供了视频和书面指南，涵盖如何完成 CSQ-VR 的 VR 版本和 DLRT 任务的 VR 版本。虚拟环境是使用 Unity3D 游戏引擎开发的，遵循了以前的晕屏症研究中使用的方法。SteamVR SDK 增强了环境内的交互，使用虚拟手/手套进行直观的参与，允许基于触摸的操作而不是按下按钮，从而创建更自然的用户体验。因此，环境配置为可以通过简单的基于触摸的操作而不是按下按钮来启动和确认交互，从而增强了用户体验的自然性。

为了消除与性别或种族相关的潜在偏见，虚拟手套被设计成中性的，正如先前研究所建议的那样。实验设计由 bmlTUX SDK管理，该 SDK 可以轻松地以 CSV 格式导出数据，并简化了实验方案。

VR 中的流程如下：参与者收到有关如何填写问卷的说明，填写 CSQ-VR，收到有关如何完成 DLRT 任务的说明，完成后再次填写 CSQ-VR。初始基线评估阶段持续约 25 分钟。随后是 12 分钟的过山车之旅。在乘坐过程中，参与者站在一个向前移动的平台上，平台上采用简约的黑白设计，以减少干扰并避免影响网络晕动症发作的无关变量。根据之前的研究，该游乐设施的设计模拟了过山车，让参与者接触各种线性和角加速度。动画轨迹主要向前移动，在末端沿 z 轴反向移动。加速顺序是经过精心规划的：从 z 轴上的线性加速度开始，然后是 z 轴和 y 轴上的角加速度，然后是 z、x 和 y 轴上的综合角加速度。接下来是滚动轴角加速度、强化的 z 轴线性加速度、偏航轴角加速度和极端的 y 轴线性加速度，最后是 z 轴反转。骑行结束后，参与者按顺序完成相同的教程和任务序列 — CSQ-VR、DLRT 和 CSQ-VR。然后，沉浸感结束。

参与者小心地摘下 VR 头盔后，他们被要求立即坐在电脑前，并按顺序再次完成 CSQ-VR、DLRTT 和 CSQ-VR。实验期间，CSQ-VR 总共完成了八次。这是为了确保我们记录了晕屏率强度的所有可能波动。CSQ-VR 也是在退出沉浸后立即填写的，这使其更容易监测可能由于沉浸阶段的变化而导致的任何变化。实验结束后（大约 1 小时后），参与者会收到富含电解质的饮料以减轻任何挥之不去的症状，并被要求在晕屏不良影响非常强烈时在实验室中再呆几分钟，直到感觉好些时才离开。

2.4. 统计分析

所有统计分析均使用 R 编程语言在 RStudio 环境中进行。使用了以下 R 包：psych 用于t检验和相关性分析，ggplot2 用于数据可视化，lme4 用于重复测量方差分析和混合效应回归模型，emmeans 用于事后比较，bestNormalize 用于数据归一化。

2.4.1. 描述统计和正态性检验

计算描述性统计数据以提供样本特征的总体摘要。使用 Shapiro-Wilk 检验评估正态性，结果显示多个变量不符合正态性（p < 0.001）。为了解决这个问题，使用 bestNormalize 包对数据进行转换，该包应用了最佳转换，随后将所有数值变量转换为 z 分数，以便使用参数检验。

2.4.2. 重复测量方差分析（H1 和 H2）

为了评估任务前后 (H1) 以及 VR 会话前后的网络晕动症分数的变化，进行了重复测量方差分析。因变量是 CSQ-VR 分数，自变量是任务阶段（任务前 vs. 任务后）和沉浸阶段（VR 前、骑行前、骑行后、VR 后）。使用线性混合效应模型，将参与者 ID 作为随机效应纳入以解释重复测量。使用 emmeans 包进行事后成对比较，并使用 Bonferroni 校正来调整多重比较。

2.4.3. 配对样本

t

采用配对样本t检验来评估 H3，比较 VR 体验前后 PC 版 DLRT 任务的表现，以及 VR 骑行前后 VR 版 DLRT 任务的表现。这些测试检查了晕屏是否会导致反应时间发生变化，无论是在接触 VR 任务和骑行之前还是之后。

2.4.4. 混合效应回归模型（H4–H6 和 RQ1）

混合效应回归模型用于研究 H4、H5、H6 和 RQ1，评估各种预测因素（如晕动症易感性、VIMS 易感性、人口统计学特征和技术经验）对网络晕动症症状强度的影响。参与者 ID 被纳入随机效应，以解释个体内的重复测量。

模型比较基于调整后的 R 2和 F 统计量。选择 R 2值较高且 F 统计量显著的模型作为最佳拟合模型。具体如下：

• 对于 H4，我们检查了晕动病和 VIMS 的易感性是否可以预测整体晕动病强度。

• 对于 H5，年龄和性别等人口统计因素被测试为晕动症强度的预测因素。

• 对于 H6，评估了之前使用电脑、智能手机、游戏和 VR 的经验对网络晕动症症状的影响。

• 对于 RQ1，我们测试了动作或 FPS 游戏类型是否可以预测较低水平的网络晕动症症状。

我们的方法论考虑了多种变量作为模型中的潜在预测因素。具体来说，对于旨在衡量晕屏症各个子类别强度的混合效应回归分析，我们纳入了性别、教育、年龄、计算经验、智能手机应用经验、之前的 VR 经验和游戏经验（包括各种子类型）等因素。模型开发遵循系统性和渐进性的过程：

单预测因子模型：最初，单个模型每次只用一个预测因子构建。根据调整后的 R 2和 F 统计量对这些模型进行比较，以确定哪个预测因子对晕屏强度的影响最大。

二元预测模型：在下一阶段，构建了具有两个预测因子的模型。保留单预测因子模型中表现最佳的预测因子，并从剩余变量中添加第二个预测因子。彻底评估每个双预测因子模型，并将表现最佳的模型与最佳单预测因子模型进行比较，以评估拟合度的改善情况。

迭代模型开发：此步骤涉及一个迭代过程，其中将前几轮中最强的预测因子与新预测因子相结合。这种方法一直持续到添加更多变量不再导致模型性能显著改善，如调整后的 R 2和 F 统计量所示。如果早期迭代中的较简单模型表现出优于较复杂模型的性能，则保留较简单的模型。最终，通过这种系统方法选出的最终最佳模型代表了所有考虑的预测因子的最佳组合，并提供了对晕屏强度的最可靠解释。

3.结果

3.1. 描述统计

数据集的描述性统计数据详细见表1和表 2。在技术使用方面，参与者对计算机和智能手机非常熟悉。然而，他们对 VR 的经验要少得多，这表明他们对 VR 的熟悉程度不如其他形式的技术。游戏体验数据显示，参与者的熟练程度差异很大。这种多样性也体现在特定的游戏类型中，如第一人称射击游戏、角色扮演游戏、动作游戏和解谜游戏，这些游戏类型可能会影响参与者对 VR 环境的感知和处理方式，因为通过游戏培养的认知技能存在差异。关于晕动病的敏感性，从儿童到成年，分数有明显的变化，这表明随着年龄的增长，晕动病的敏感度可能会降低。视觉诱发的晕动病敏感性分数通常较低，但参与者之间的差异很大。

表 1. 人口统计、计算经验、智能手机经验、VR 经验、游戏经验和类型熟练程度的描述性统计数据。

Μ 标准差 最低限度 最大限度 年龄 27.4 5.78 18 四十五 教育年限 16.8 2.04 12 23 计算XP 10.1 1.78 4 12 智能手机 XP 10.5 1.14 8 12 虚拟现实XP 2.53 1.02 2 7 GSQ—总计 24.5 11.5 12 59 体育游戏技巧 3.85 2.22 2 10 FPS 游戏技巧 4.55 3.01 2 11 角色扮演游戏技能 4.09 2.93 2 12 动作游戏技能 4.21 2.69 1 12 策略游戏技巧 3.32 2.20 2 11 益智游戏技巧 4.49 2.60 2 10 MSA-儿童 6.39 4.83 0 18 MSB-成人 4.45 4.61 0 18 MSSQ 总分 10.8 8.79 0 三十六 维吾尔族多巴胺 3.47 4.41 0 17

注：XP = 经验；GSQ = 游戏技能问卷；FPS = 第一人称射击；RPG = 角色扮演游戏；MS = 晕动症；MSSQ = 晕动症易感性问卷；VIMSSQ = 视觉诱发晕动症易感性问卷。

表 2. 每个时间点的 CSQ 和 DLRT 分数的描述性统计数据。

体能测验 Μ 标准差 最低限度 最大限度 前 VR 前任务 7.62 1.92 6 15 VR 任务前-任务后 7.96 2.25 6 15 骑行前—任务前 8.85 3.26 6 18 骑行前—任务后 9.36 4.26 6 24 骑行后-任务前 14.5 7.23 6 三十二 骑行后-任务后 12.9 6.42 6 33 VR 后-任务前 12.2 6.02 6 二十九 VR 后-任务后 10.8 4.63 6 23

注：CSQ-VR = 虚拟现实网络晕动症问卷。

表 2和表 3显示了 CSQ 和 DLRT 分数的描述性统计数据。表格左侧可以看到捕获 CSQ 数据的所有八个时间点，其中四个点发生在参与者在 VR 内时，四个点发生在参与者在 VR 外时，分别发生在每个任务之前或之后。乍一看，我们可以看到在骑行结束后，晕动症分数急剧上升。接下来，报告参与者在 DLRT 测试结果中以秒为单位的平均分数。在 VR 会话结束后观察到 SRT 增加，同时 CRT 减少。

表 3. 每个时间点的 Deary–Liewald 反应时间分数（简单反应任务——选择反应任务）的描述性统计数据。

DLRT（SRT—CRT） Μ 标准差 最低限度 最大限度 SRT—VR 前 0.270 0.0311 0.224 0.375 CRT–前VR 0.439 0.0672 0.346 0.682 SRT–VR 后 0.284 0.0392 0.218 0.399 CRT–后VR 0.421 0.0520 0.311 0.566 CRT–乘车前 0.585 0.0948 0.437 0.867 SRT–骑行前 0.511 0.0753 0.370 0.759 CRT–骑行后 0.578 0.0935 0.426 0.893 SRT–骑行后 0.500 0.0786 0.296 0.678

注意：SRT = 简单反应时间任务；CRT = 选择反应时间任务。

3.2. 方差分析：晕屏症状强度
3.2.1. 总体晕屏情况

ANOVA 分析揭示了沉浸感和任务时间对整体晕动症（即 CSQ 总分）的影响存在几个统计学上显著的效应。沉浸感的主效应显著，F (3, 322) = 62.19，p < 0.001，效应大小为中等，ω 2 = 0.17，表明沉浸感的各个阶段（VR 前、乘坐前、乘坐后、VR 后）显著影响了晕动症水平。然而，任务时间的主效应并不显著，F (1, 322) = 2.20，p = 0.139，表明任务执行的持续时间并不独立影响晕动症分数。然而，沉浸感和任务时间之间存在显著的相互作用，F (3, 322) = 2.79，p = 0.041，效应大小为小到中等，ω 2 = 0.01。这种相互作用表明，沉浸感对晕屏症的影响取决于执行任务的时间，这表明任务时间对不同沉浸阶段所经历症状的严重程度有影响。

对不同沉浸阶段（VR 前、体验前、体验后和 VR 后）的事后比较显示，症状随时间发生了显著变化（见图2）。在 VR 前和体验前阶段，晕动症有所增加，且影响显著（Hedges' g = 0.52，p = 0.0016）。这表明，参与者在乘坐过山车之前就开始出现轻微的晕动症症状，这可能是由于最初接触 VR 环境和任务所致。晕动症的最大增幅发生在乘坐过山车之后，体验前和体验后分数存在显著差异（Hedges' g = 1.37，p < 0.001）。参与者的晕动症症状在 12 分钟的体验后显著加剧，证实了体验对诱发严重晕动症的强大影响。

图 2. 沉浸和任务时间阶段的网络晕动症的显著比较。仅显示有意义的比较。CSQ 分数显示为 z 分数。ns = 不显著，

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将 VR 体验前后进行比较，可以观察到较大的效应量（Hedges' g = 1.16，p < 0.001），这进一步强调了与沉浸前的基线水平相比，过山车对晕动症的显著影响。值得注意的是，即使在完成 VR 后的任务后，参与者的晕动症分数与基线相比仍然显著升高，如 VR 体验前后分数的比较所示（Hedges' g = 1.08，p < 0.001）。然而，在 VR 体验后和体验后之间观察到晕动症症状的适度减少（Hedges' g = 0.88，p < 0.001），表明有所恢复，尽管症状没有恢复到基线水平。这些结果表明，过山车体验对诱发晕动症的影响最大，在后续的 VR 任务中会出现部分恢复，但即使在完成 VR 体验后，症状仍高于基线水平。

对沉浸阶段（VR 前、乘坐前、乘坐后和 VR 后）与任务时间（任务前与任务后）之间相互作用的事后比较显示，不同条件下的网络晕动症 (CSQ) 分数存在显著差异（见图2）。在 VR 前阶段，任务前和任务后网络晕动症分数之间没有显著差异（Hedges' g = −0.20，p = 0.16），表明任务执行前后症状稳定。同样，在乘坐前阶段，任务执行对网络晕动症水平没有显著影响（Hedges' g = −0.14，p = 0.34）。相比之下，在更沉浸的阶段之后，任务执行产生了不同的影响。在骑行后阶段，晕机症状从任务前到任务后显著减少（Hedges' g = 0.55，p < 0.001），这表明骑行后参与任务有助于缓解一些晕机症状。在 VR 后阶段也观察到了类似的趋势，任务执行后症状显著减轻（Hedges' g = 0.43，p < 0.005）。

比较各个沉浸阶段，任务前对比显示，从 VR 前到 VR 后（Hedges' g = 1.22，p < 0.001）以及从 VR 前到 VR 后（Hedges' g = 0.79，p < 0.001），晕动症显著增加，表明过山车体验和 VR 沉浸体验在任务执行前显著加剧了晕动症。同样，在任务后条件下，与 VR 前阶段相比，晕动症在 VR 后和 VR 后阶段仍然显著增加。从 VR 前到 VR 后（Hedges' g = 0.59，p = 0.002）以及从 VR 前到 VR 后（Hedges' g = 0.40，p = 0.02）症状的增加也反映了沉浸式体验的强化效果。

总体而言，虽然沉浸式体验显著增加了晕机症状，但结果表明，乘坐和 VR 沉浸式体验后的任务表现有助于减轻症状。尽管晕机症状有所减轻，但与早期沉浸式体验相比，乘坐和 VR 沉浸式体验后阶段的晕机症状仍然较高，尤其是在乘坐过山车之后。这表明，任务参与可能会在沉浸式体验的后期阶段减轻晕机症状，但还不足以完全消除沉浸式体验引起的症状 。

3.2.2. 恶心症状

方差分析显示，沉浸和任务时间对恶心评分具有统计学显著影响，并且两个因素之间存在显著的相互作用。沉浸的主效应显著，F (3, 322) = 43.56，p < 0.001，效应大小为中等，ω 2 = 0.15，表明恶心评分在沉浸的不同阶段（VR 前、乘坐前、乘坐后和 VR 后）存在显著差异。任务时间的主效应接近显著性，F (1, 322) = 3.65，p = 0.057，表明任务时间对恶心有潜在影响，尽管这种影响未达到常规显著性阈值。沉浸感和任务时间之间也存在显著的相互作用，F (3, 322) = 2.87, p = 0.037，效应大小较小，为ω 2 = 0.01，这表明沉浸感对恶心的影响因执行任务的时间而异（任务前或任务后）。

事后比较显示，在沉浸的各个阶段，恶心症状发生了显著变化（见图3）。在 VR 前和乘坐前阶段，恶心症状略有减少（Hedges' g = 0.28，p = 0.005），表明参与者在初次接触 VR 后恶心症状略有减少。然而，恶心症状的最大增加发生在乘坐前和乘坐后之间，效果显著（Hedges' g = 1.42，p < 0.001），这表明乘坐过山车会导致参与者出现严重的恶心。VR 前和乘坐后的比较也显示恶心症状显著增加（Hedges' g = 1.52，p < 0.001）。有趣的是，乘坐后和乘坐 VR 后阶段的恶心症状显著减少（Hedges' g = 0.53，p = 0.0012），表明完成 VR 任务后部分恢复。然而，与基线相比，恶心评分仍然较高（VR 前与 VR 后：Hedges' g = 0.49，p = 0.0012）。

图 3. 沉浸和任务时间阶段中恶心强度的显著比较。仅显示有意义的比较。恶心分数显示为 z 分数。ns = 不显著，

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对沉浸阶段和任务时间（任务前 vs. 任务后）之间相互作用的事后分析显示，各个阶段的恶心症状模式截然不同（见图3）。在 VR 前阶段，任务前和任务后的恶心分数之间没有显著差异（Hedges' g = −0.25，p = 0.08），表明任务前后症状稳定。在乘坐前阶段也观察到了同样的趋势（Hedges' g = −0.14，p = 0.32）。然而，任务表现在沉浸感更强的阶段产生了不同的影响。在乘坐后阶段，完成任务后恶心症状显著减轻（Hedges' g = 0.53，p < 0.001），表明参与任务有助于缓解一些恶心症状。在 VR 后阶段也发现了类似的趋势，完成任务后恶心症状减轻（Hedges' g = 0.47，p < 0.002）。比较沉浸阶段，任务前分析显示，从 VR 前到乘坐后 (Hedges' g = 1.22, p < 0.001)，以及从 VR 前到 VR 后 (Hedges' g = 0.72, p < 0.001)，恶心感显著增加。任务后比较显示了类似的模式，从 VR 前到乘坐后 (Hedges' g = 0.72, p < 0.001) 和 VR 后 (Hedges' g = 0.35, p = 0.003)，恶心感都有所增加。

同时，研究结果表明，恶心症状在过山车体验后立即最为严重，在完成任务后，尤其是在体验过山车后和 VR 体验后，恶心症状明显恢复。虽然参与任务似乎可以缓解恶心症状，但参与者的恶心程度仍高于基线，尤其是在体验过山车后。这些发现强调了任务时间安排在沉浸式 VR 体验期间和之后调节恶心症状严重程度的重要性。

3.2.3. 前庭症状

方差分析显示，沉浸和任务时间对前庭症状有显著影响，且两个因素之间存在显著的相互作用。沉浸的主效应显著，F (3, 322) = 33.91，p < 0.001，效应大小为中等，ω 2 = 0.14，表明前庭症状在沉浸的不同阶段（VR 前、骑行前、骑行后和 VR 后）存在显著差异。任务时间的主效应也显著，F (1, 322) = 6.15，p = 0.014，表明任务时间影响前庭症状。此外，我们还观察到沉浸感和任务时间之间存在显著的相互作用，F (3, 322) = 3.88, p = 0.009，效应大小较小，ω2 = 0.02 ，这表明沉浸感对前庭症状的影响因任务时间（任务前或任务后）而异。

事后比较显示，在沉浸的各个阶段，前庭症状发生了显著变化（见图4）。在 VR 前和乘坐前阶段，前庭症状有所减少（Hedges' g = 0.13，p = 0.005），这表明在过山车之旅前，前庭不适感有所减轻。前庭症状最明显的增加发生在乘坐前和乘坐后阶段，效果显著（Hedges' g = 1.75，p < 0.001），这表明过山车之旅会引起严重的前庭症状。在 VR 前和乘坐后阶段，前庭症状也显著增加（Hedges' g = 1.41，p < 0.001）。在骑行后和 VR 后阶段，前庭症状有所减轻（Hedges' g = 0.60，p = 0.001），表明在 VR 任务期间有所恢复，尽管症状没有恢复到基线水平。将 VR 前与 VR 后进行比较，前庭症状仍然较高，但效果较小（Hedges' g = 0.39，p = 0.001），参与者在完成 VR 任务后仍表现出残留症状。

图 4. 沉浸和任务时间阶段前庭症状强度的显著比较。仅显示有意义的比较。前庭分数显示为 z 分数。ns = 不显著，

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对沉浸阶段和任务时间之间相互作用的事后分析显示，前庭症状的特定模式取决于任务执行的时间（见图4）。在 VR 前和骑行前阶段，任务前和任务后前庭症状之间没有显著差异（VR 前Hedges' g = −0.13，p = 0.38；骑行前 Hedges' g = −0.11，p = 0.45），表明任务执行前后症状稳定。然而，在骑行后阶段，任务后观察到前庭症状显著减少（Hedges' g = 0.52，p < 0.001），表明骑行后的任务执行有助于减轻前庭症状。在 VR 后阶段也观察到了类似的趋势，任务后前庭症状也显著减少（Hedges' g = 0.40，p = 0.008），这表明 VR 沉浸后参与任务有助于缓解症状。在沉浸阶段，任务前比较显示，从 VR 前到乘坐后（Hedges' g = 1.41，p < 0.001）以及从 VR 前到 VR 后（Hedges' g = 0.89，p < 0.001）前庭症状显著增加。任务后比较反映了类似的模式，从 VR 前到乘坐后（Hedges' g = 0.89，p = 0.001）以及从 VR 前到 VR 后（Hedges' g = 0.31，p = 0.002）前庭症状显著增加。

总而言之，结果表明，前庭症状在过山车之旅后达到顶峰，在随后的 VR 任务中观察到部分恢复。虽然任务表现似乎在过山车之旅后和 VR 之旅后阶段缓解了一些症状，但前庭不适仍然高于基线，尤其是在过山车之旅之后。这表明，任务参与可能在减少高沉浸体验后的前庭症状方面发挥作用，但它并不能完全消除这种沉浸的残留影响。

3.2.4. 眼球运动症状

方差分析显示，沉浸对眼动症状的主效应显著，但任务时间或沉浸与任务时间之间的相互作用没有显著影响。具体而言，沉浸的主效应显著，F (3, 322) = 45.93，p < 0.001，效应大小为中等，ω 2 = 0.11，表明眼动症状在沉浸的各个阶段（VR 前、骑行前、骑行后和 VR 后）存在显著差异。然而，任务时间的主效应并不显著，F (1, 322) = 0.04，p = 0.84，表明任务时间不影响眼动症状。此外，沉浸与任务时间之间的相互作用不显著，F (3, 322) = 1.63，p = 0.18。

事后比较显示，在沉浸阶段，眼球运动症状发生了显著变化（见图5）。在 VR 前和乘坐前阶段，眼球运动症状略有减少（Hedges' g = 0.29，p = 0.005），表明症状在过山车之旅前略有改善。然而，在乘坐前和乘坐后阶段，眼球运动症状大幅增加（Hedges' g = 1.67，p < 0.001），这表明乘坐过山车之旅显著恶化了眼球运动症状。VR 前和乘坐后的比较也表明症状大幅增加（Hedges' g = 1.20，p < 0.001）。

图 5.沉浸阶段眼球运动

症状

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有趣的是，完成 VR 后任务后，眼球运动症状有所改善，这一点可以从乘坐后和 VR 后阶段之间的显著减少中看出（Hedges' g = 0.43，p = 0.0098）。然而，VR 后阶段的症状仍然高于基线水平（Hedges' g = 0.66，p < 0.001），这表明即使完成 VR 任务后，眼球运动症状也没有完全恢复到基线水平。鉴于沉浸和任务时间之间的相互作用不显著，在沉浸的各个阶段，任务前和任务后条件之间没有观察到显著差异。在所有阶段中，包括 VR 前（Hedges' g = −0.13，p = 0.84）、骑行前（Hedges' g = −0.11，p = 0.45）、骑行后（Hedges' g = 0.52， p = 0.18 ）和 VR 后（Hedges' g = 0.40，p = 0.18），任务前和任务后条件下的眼动症状保持相对稳定。缺乏显著的相互作用表明任务表现不会显著影响任何沉浸阶段的眼动症状的严重程度。

结果表明，在过山车体验后，眼球运动症状显著恶化，在 VR 沉浸体验后仍保持较高水平，不过在完成任务后观察到了一些恢复。尽管在 VR 后阶段，任务完成后症状有所改善，但眼球运动不适并未恢复到基线水平，尤其是在过山车体验后。然而，任务时间对任何沉浸阶段的眼球运动症状严重程度均无显著影响，如不显著的交互作用所示。这表明眼球运动症状主要受沉浸程度和体验的具体阶段的影响，其中过山车体验的影响最为明显。

3.3. 性能比较：眼手协调反应时间

Deary–Liewald 反应时间任务结果显示 VR 和 PC 版本之间存在显著差异，以及它们对沉浸前后反应时间表现的影响（见图6）。在 PC 版本中，简单反应时间任务显示 VR 沉浸后反应时间显著增加（Hedges' g = −0.38，p = 0.01），表明沉浸后反应变慢。相反，选择反应时间任务显示出显著的表现改善（Hedges' g = 0.35，p = 0.02），参与者在接触 VR 后反应更快。这些对比结果表明，网络晕动症的负面影响对简单任务的影响更大，而更复杂的选择任务中的练习效果可能减轻了这种影响。研究结果与 H3 一致，H3 假设反应时间在 VR 后会变差。这种模式表明任务复杂性和练习效果在抵消沉浸后表现中的网络晕动症方面起着关键作用。

图 6. PC 版和 VR 版沉浸式体验前后单项反应任务 (SRT) 和选择反应任务 (CRT) 的表现对比。反应时间值为 z 分数。p

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在 VR 版本中出现了不同的模式，参与者在体验过山车后立即执行任务，而过山车会引发晕动症。对于简单反应时间任务，体验前后的表现没有显著差异（Hedges 的g = 0.24，p = 0.11），这意味着 VR 中的全身互动可能有助于减轻晕动症的影响。然而，对于选择反应时间任务，体验过山车后的反应时间显著增加（Hedges 的g = −0.38，p = 0.01），这表明认知要求更高的任务受到体验过山车后直接影响的负面影响。这些结果支持 H3，强化了以下观点：体验更严重晕动症的参与者的反应时间也会增加更多，尤其是在认知要求更高的任务中。简单任务和选择任务之间的不同影响表明，任务复杂性和感官参与在缓和晕动症的影响方面非常重要。

3.4. 混合模型回归：个体差异作为晕屏症的预测因素

继续分析总体晕动症及其子类别的最佳模型预测因子，表 4揭示了显著的发现。H4 得到强烈支持，因为该表表明成人晕动症史和 VIMS 是所有受检类别中晕动症的显著预测因子。这两个预测因子都表现出很强的正系数和高显著性，这表明有晕动症史或对 VIMS 高度敏感的人可能会经历更严重的晕动症。

表 4. 预测总体晕屏强度和每个症状类别的晕屏强度的最佳模型。

预测 预测器

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注：XP = 经验；MS = 晕动病；VIMSSQ = 视觉诱发晕动病易感性问卷；CSQ-VR = 虚拟现实网络晕动病问卷；*

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关于 H5，性别和年龄等人口统计学因素未被纳入最佳模型预测因子。这一缺失表明，当在混合回归分析中考虑所有变量和随机效应时，与模型中较强的预测因子相比，年龄和性别并不能显著预测网络晕动症的强度，从而支持了 H5。此外，H6 得到了数据的支持，具体表明智能手机使用经验可以显著预测网络晕动症，总体和前庭类别的 β 系数为负。这表明，对智能手机的熟悉程度越高，网络晕动症症状就越少。

关于 RQ1，尽管最佳模型并未专门将动作或 FPS 游戏体验作为预测因素，但它们结合了策略和益智游戏体验。研究发现，策略游戏的熟练程度可预测眼球运动症状的轻微但显著增加，这表明这些游戏的技能水平越高，症状越严重。同样，益智游戏的专业知识与前庭症状加剧的可能性更高有关，这表明并非所有游戏体验都具有保护作用；有些甚至可能预测更高程度的网络晕动症。最佳模型中缺乏动作或 FPS 游戏体验作为预测因素，这意味着仅凭这一分析无法得出 RQ1 的确切答案，这凸显了需要进一步重点分析不同游戏类型对网络晕动症的影响。

总之，最佳模型分析强调了晕动症易感性和 VIMS 等预测因素在确定各种症状类别的晕动症强度方面的重要作用。此外，这些结果强调了智能手机体验对特定晕动症症状的缓解作用，支持了 H4-H6 并与现有文献相一致。最佳回归模型的结果表明，虽然某些游戏类型可能预测特定症状的增加，但不同游戏类型对晕动症各个方面的总体影响仍需要更彻底的探索，以全面解决 RQ1。

不同类型的游戏技巧

进行了混合线性回归最佳模型分析，以进一步解决关于不同游戏类型对晕动症影响的 RQ1。该分析使用与适用于所有个体差异相同的迭代结构来纳入预测因子，但专注于将不同游戏类型体验作为潜在预测因子。表 5中显示的结果特别强调了 FPS 游戏体验对各种晕动症症状类别的强大预测作用。值得注意的是，FPS 游戏的熟练程度始终可以预测整体晕动症强度和每个症状子类别的显著降低。强大的负 β 系数表明 FPS 游戏的熟练程度与较不严重的晕动症相关，支持了 FPS 游戏可以对所有晕动症症状提供保护作用的想法，从而肯定了 RQ1。

表 5. 不同游戏类型的总体晕动症强度和每种症状类别的晕动症强度的最佳预测模型。

预测 预测器

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注：XP = 体验；FPS = 第一人称射击；RPG = 角色扮演游戏；CSQ-VR = 虚拟现实晕动症问卷；*

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有趣的是，这些模型没有将动作类游戏的体验作为晕动症强度的预测因素，这表明 FPS 游戏特有的特定因素可能对缓解晕动症有更大的影响。此外，这些模型还将角色扮演游戏、解谜游戏和策略游戏的体验作为预测因素。这些发现表明，熟练掌握这些类型的游戏可能会预示晕动症症状的增加，这与 FPS 游戏的保护作用形成鲜明对比。这些游戏通常涉及丰富的叙事、复杂的决策和解决问题，不太强调快速视觉跟踪或动态视觉输入。这可能意味着与 FPS 游戏玩家相比，这些类型的游戏玩家对 VR 中遇到的沉浸式环境的准备不足。

综上所述，FPS 游戏体验是一个重要的保护因素，在所有症状类别中，它始终可以预测较低的晕屏水平。这表明，FPS 游戏所需的沉浸性和快速的视觉处理能力使玩家能够抵御 VR 环境中晕屏的破坏性影响。相比之下，RPG、解谜和策略游戏中涉及较少沉浸感和动态交互的体验似乎可以预测晕屏症状的增加。这强调了 FPS 游戏在减少晕屏方面的独特优势，并强调了了解不同游戏体验如何影响缓解晕屏的重要性。

4.讨论

晕屏症会对人们是否继续使用虚拟现实 (VR) 的决定产生负面影响。因此，我们必须尽可能彻底地了解晕屏症 [ 95 ]。这项研究的结果全面展示了不同沉浸阶段、任务表现和个体差异如何影响虚拟现实 (VR) 环境中的晕屏症症状。数据显示，整体晕屏症、恶心、前庭症状和眼球运动症状之间存在明显区别，其中沉浸感在增加症状强度方面起着主要作用，尤其是在坐过山车之后。任务参与似乎在一定程度上缓解了症状，但沉浸感的残留影响仍然存在。这些发现对于理解导致晕屏症的因素和设计最大限度减少不适感的虚拟现实 (VR) 系统具有重要意义。

4.1 沉浸感对晕屏症的影响

结果一致表明，沉浸阶段是导致所有类别晕动症症状严重程度的主要因素。具体来说，参与者在乘坐过山车后经历了最高程度的整体晕动症、恶心、前庭不适和眼球运动不适。这证实了高度沉浸、强烈的体验，例如快速运动和感官输入的体验，是导致晕动症的最主要因素。在所有症状类别的 VR 前和后阶段的事后比较中发现的巨大效应量强调了沉浸式、高运动体验对诱发严重症状的强大影响。

这些发现支持了现有文献中关于 VR 中感觉过度刺激和强烈运动的影响的说法，这些影响可能会使前庭系统和眼球运动系统不堪重负，从而导致晕屏症的典型症状。值得注意的是，即使在完成 VR 任务之后，晕屏症症状仍然高于基线水平，特别是在前庭系统和眼球运动类别中，这表明高沉浸感体验的残留影响甚至会在沉浸式活动结束后仍然存在。这凸显了在沉浸过程中（即在激烈的虚拟活动结束后）立即进行晕屏症评估的必要性，因为症状往往会在这段时间内大大增加。这可以为研究人员提供症状强度的准确表示，如果评估在沉浸感之外进行，则无法获得症状强度，因为此时症状会逐渐减轻。任务特征（例如认知负荷和会话持续时间）会改变症状的持续性。在感觉冲突理论的框架内，高度沉浸式的 VR 活动（包括快速和剧烈的动作，如过山车）会导致晕屏症状加重和持续时间延长。这也可以解释为什么晕屏症状在活动结束后仍保持在基线以上。

最后，尽管参与者摘下 HMD 后症状有所减轻，但减轻并不是立竿见影的。尽管 VR 后症状总体有所减轻，但这种减轻可能受到其他因素的影响，例如之前进行的眼手协调任务。在 Kourtesis 等人的研究中，参与者在 VR 中花费更多时间完成多项任务，最终的网络晕动症评估发生在任务完成之前。该研究中观察到的症状减轻可能在任务完成期间开始并逐渐加剧。在我们的研究中，网络晕动症在任务完成后开始减轻，但在摘下 HMD 后保持稳定，这表明可能需要更多时间才能稳定减轻症状。当考虑类似的评估点（主要任务之前和之后）时，这两项研究的结果一致。我们观察到，即使在最具刺激性的刺激之后沉浸其中，症状也可能达到峰值并开始减轻，而单独退出 VR 时则不会发生显着变化。未来的研究应进一步探索在没有任务干预的情况下沉浸期间和沉浸之后的网络晕动症分数，以更好地了解退出 VR 的影响。

4.2. 任务参与的缓解效应

虽然沉浸感是加剧晕动症症状的一个重要因素，但过山车之后的任务参与似乎可以减轻症状。在过山车之后和 VR 之后，参与者在执行任务后症状均显著减轻，尤其是在恶心和前庭类别中。与之前的研究结果一致，眼手协调任务似乎可以起到“创可贴”的作用，可能是通过将注意力从症状上转移开，或者进行有助于缓解不适的感觉运动协调。这是一个有趣的发现，因为它表明眼手协调任务，无论发生在任务期间还是任务之后，都可以减轻晕动症症状。这样的见解可以为 VR 内容的设计提供参考，以最大限度地减少不适并增强用户互动。一个实际意义是，VR 应用程序开发人员可以在虚拟环境中加入眼手协调任务，以产生缓解效果并促进流畅的用户体验。这种方法可能有助于专业培训或治疗环境，在这些环境中保持较低的用户不适感、较高的用户参与度和任务绩效非常重要。

然而，尽管任务完成后症状明显减轻，但值得注意的是症状并未恢复到基线水平。例如，即使在完成任务后，眼球运动症状仍高于沉浸前的水平，这表明任务参与虽然有益，但并不能完全治愈晕屏症。这些发现表明，虽然任务执行可以缓解一些不适，但需要更有效的策略来完全减轻激烈 VR 体验的后遗症。

另一个启示是，研究人员必须充分考虑不同任务对晕动症的不同影响，并应谨慎选择适当的时间间隔来测量症状。即使没有完成任何任务，在虚拟环境中闲着不看任何快速动作这样的简单行为也会导致虚拟自然衰减，这意味着症状会自行开始减轻。当任务为参与者提供了更大的挑战，从而增加了不适感时，也可能会发生相反的情况。所需的注意力资源和任务工作量会改变晕动症的程度。与任务较简单的情况或没有任务的情况相比，需要注意力资源的记忆任务可能导致更严重的症状和更高的退出率。

需要进行更多研究来了解每项任务（即注意力、反应时间、记忆力、空间能力等）如何对晕动症发生率产生积极或消极影响。在接收听觉提示的同时空闲也可以被视为自然衰退的一部分，应在未来的研究中给予更多关注，因为它是症状缓解的潜在原因。此外，尽管广泛使用的应用程序及其所包含的任务可能带来好处， 但 它们在晕动症后遗症方面并未受到太多关注。我们建议未来的实验设计采用与广泛采用的应用程序中的任务非常相似的任务，以更好地确定其潜在的缓解效果。例如，对比教育性与娱乐性 VR 任务或静态与动态内容可以帮助查明特定的缓解触发因素。

4.3. 反应时间

在 VR 和 PC 平台上执行的反应时间任务的结果突出显示了沉浸式虚拟现实环境（特别是旨在引发网络晕动症的过山车之旅）如何对认知和运动表现产生不同的影响。

在 PC 版本中，沉浸后观察到简单反应时间任务和选择反应时间任务之间存在明显差异。简单反应时间任务表现出显著的表现下降，参与者在 VR 沉浸后需要更长时间才能做出反应，这与之前的研究结果一致。这表明，晕机的残留效应（可能因按键等相对简单的运动需求而加剧）占主导地位，练习效果没有机会抵消反应速度的下降。任务的简单性为技能发展留下了很小的空间，因此，晕机的负面影响可能占了上风。

相比之下，选择反应时间任务在沉浸后显示出显著改善，这表明该任务对认知的要求更高，因此产生了练习效果。这种效果可能抵消了任何挥之不去的晕机症状，导致沉浸后反应时间更快。与按下单个键的简单运动反应相比，在四个目标之间进行选择的复杂性增加，可能使参与者能够改进他们的决策和视觉搜索过程，从而尽管在 VR 沉浸期间经历了晕机，但表现仍然有所提高。

VR 版本的结果则有所不同，参与者在过山车体验结束后立即执行任务，而无需退出 VR。对于简单的反应时间任务，体验前后的表现没有显著差异，这表明 VR 任务中涉及的全身物理交互（包括广泛的全身运动（使用手部控制器触摸目标）和通过头部运动激活前庭）可能减轻了晕机症的影响。任务的具体性质（参与者身体上与环境互动）可能有助于重新调整他们的感觉系统，抵消体验带来的任何负面影响。在这种情况下，全身交互可能成为抵御感官冲突影响的天然缓冲，使参与者能够保持其表现水平。研究支持这一观点，研究表明，允许更符合人体工程学的交互（VR 环境中的手部和身体运动）的 VR 硬件可以带来更愉快的体验，并降低晕机症的程度。

然而，在 VR 中的选择反应时间任务中，参与者在过山车之后表现出明显较慢的反应时间。这项任务需要更多的认知资源——视觉搜索、注意力和决策——这些需求，加上过山车带来的感官干扰，很可能使参与者无法维持过山车前的表现水平。过山车后立即接触一项认知挑战性任务，没有 PC 版本中提供的恢复时间，可能会加剧晕机对表现的影响。

总体而言，这些发现表明，VR 任务中的全身互动可能有助于缓解晕机症的影响，尤其是在简单的运动任务中。然而，对于选择反应时间等更复杂的认知任务，沉浸式环境和骑行后的即时任务参与似乎会阻碍表现，尤其是在没有恢复期的情况下。PC 和 VR 结果之间的差异也凸显了沉浸和任务执行之间的时间间隔的影响。在 PC 条件下，这种延迟可能有助于从晕机症中自然恢复，进一步强调了 VR 环境中任务执行的时间和性质的重要性。

反应时间的增加仍然令人担忧，对于不习惯虚拟环境并且在接触虚拟环境后必须执行需要精确度和快速反应的任务（例如驾驶）的人来说，应该引起注意。将VR应用用于培训、教育或康复目的的专业人员应该意识到可能会出现强烈的不适感和反应时间的恶化，这些都可能会导致负面的用户体验。在现实生活中，人们可能需要在虚拟环境中花费更多时间，并体验到更高程度的晕屏症。目前尚不清楚晕屏症症状在沉浸之后会持续多长时间，之前的结果显示，在较长的体验过程中，晕屏症症状的持续时间从10分钟到4小时不等，并且取决于VR内容。此外，研究表明 ， 在不同的日子里反复接触VR可以形成习惯，减少晕屏症的程度。由于从本研究或以前的研究中无法明确反应时间的恶化会伴随网络晕动症症状持续多久，因此未来研究的一个重要建议是创建纵向设计，测试参与者在几天或几周内反复接触不同持续时间后的反应时间。

4.4 预测晕屏症的个体差异

混合模型回归分析显示，个体差异，特别是对晕动病和视觉诱发晕动病 (VIMS) 的敏感性，是所有症状类别中晕动病的有力预测因素。有晕动病史或 VIMS 评分高的参与者出现严重症状的可能性显著更高，这支持了假设 4。这一结果与我们的发现一致，即整合这些指标（特别是成人晕动病敏感性评分 (MSSQ 中的 MSB-Adult) 和 VIMSSQ）已被证明在预测晕动病的强度和症状方面非常有效。这些结果与之前的研究一致，该研究表明，容易晕动的人更容易出现晕动病，因为它们都涉及类似的前庭和视觉干扰。这两种情况都存在潜在的感官冲突，这是由于在视觉动态环境中缺乏预期的物理反馈造成的，因此易受其中一种情况影响的人更有可能体验到另一种情况。

此外，智能手机使用经验是降低晕动症强度的重要预测因素，特别是对于前庭症状而言，对智能手机的熟悉程度越高，不适感就越少。这与假设6一致，假设6认为，经常使用现代科技——尤其是需要频繁移动头部和眼球的设备——可以通过提高用户处理 VR 中视觉运动的能力，在一定程度上防止晕动症。我们的研究结果与之前的研究一致，表明习惯性地与数字屏幕互动可能会增强个人应对 VR 环境中感官冲突的能力，最终减轻晕动症症状。然而，我们的研究结果并不表明之前的 VR 体验可以降低晕动症强度或有助于加快适应过程。未来的研究应进一步探讨 VR 熟悉度在加快适应和响应时间方面发挥作用的可能性。

最后，我们的研究结果表明，游戏体验在缓解晕屏症方面起着关键作用。有趣的是，虽然第一人称射击 (FPS) 游戏体验可以预测晕屏症症状的减轻，但策略和益智游戏体验与症状严重程度增加有关，尤其是在前庭和眼球运动类别中。这支持了 RQ1，表明并非所有游戏体验都能预防晕屏症。这些结果与最近的研究一致，表明习惯性游戏的玩家，尤其是玩 FPS 游戏的玩家，更有能力减轻 VR 环境中的晕屏症。FPS 游戏需要快速的视觉跟踪和空间意识，可能更能让人们为 VR 的沉浸式动态特性做好准备，而节奏较慢、视觉效果静态的游戏可能不会带来同样的好处。

4.5. 局限性和未来研究

虽然这项研究为晕动症症状和 VR 中任务参与的缓解效果提供了宝贵的见解，但仍应考虑几个局限性。样本构成是一个根本限制，因为它主要包括 18-45 岁且 VR 经验有限的年轻人，这可能会限制研究结果的普遍性。与更多样化的人群相比，年轻的参与者通常更精通技术，对晕动症的敏感性可能较低。老年人群通常更容易晕动，或者拥有丰富 VR 经验的人可能会以不同的方式体验晕动症。此外，样本的同质性（许多参与者都是心理学学生）可能会引入偏见。包括来自不同教育和文化背景的参与者将增强结果的适用性。未来的研究应旨在包括更多样化的参与者，特别是老年人和经验丰富的 VR 用户，以更好地了解不同人口和经验群体之间的晕动症差异。

另一个限制与受试者内设计有关。虽然它可以有效地跟踪症状随时间的变化，但未来的研究可以从纳入对照组中受益。暴露于非沉浸式或强度较低的 VR 环境的对照组将有助于分离沉浸式和任务参与对晕屏症的具体影响。此外，探索不同类型的沉浸式体验，例如不同程度的视觉复杂性或运动强度，将进一步深入了解不同的 VR 应用如何影响晕屏症。这项研究还强调了任务时间和任务性质在缓解症状方面的重要性。未来的研究应该探索某些任务，特别是那些具有不同认知或感官需求的任务，是否能更有效地减少特定症状类别，例如前庭或眼球运动不适。

最后，任务参与似乎可以缓解一些症状，但这项研究没有考虑整个 VR 体验中的持续参与，因为有短暂的空闲时间用于指示。未来的研究应该控制这些空闲时间，以更好地了解任务表现对晕屏症的持续影响。此外，这项研究侧重于单个 VR 会话，未来的研究应该调查症状在较长的暴露时间或多个会话中如何演变。这可能会揭示对 VR 环境的长期耐受性或习惯的重要见解。尽管存在这些局限性，但这项研究为晕屏症提供了基础性的理解，并强调需要进行更全面的研究，涉及不同的人群、不同的任务和更长的沉浸时间。

4.6. 实际意义和未来方向

这项研究的结果对 VR 设计师和用户都具有重要意义。首先，高沉浸感体验（尤其是涉及强烈运动的体验）的重大影响凸显了谨慎考虑如何传递此类内容的必要性。减少高运动体验的持续时间或在沉浸感的各个阶段之间整合更渐进的过渡可能有助于缓解严重的晕屏症状。

其次，任务参与的潜在缓解作用表明，在激烈的体验后加入互动元素可能有助于减轻症状。设计师应考虑加入需要适度认知参与的任务，因为这些任务可能有助于缓解一些不适而不会让用户感到不知所措。然而，由于症状在任务完成后并未完全恢复到基线水平，因此需要进行更多研究来确定消除网络晕动症的有效策略。

最后，在设计 VR 体验时，应考虑晕动症敏感性和游戏体验等个体差异。根据用户个人资料提供可自定义的设置，例如调整运动级别或视觉复杂度的选项，可以帮助更脆弱的用户减少网络晕动症。

5. 结论

这项研究为沉浸式 VR 环境中晕屏症的动态提供了重要见解，尤其强调了症状严重程度在沉浸式体验的不同阶段如何演变。研究结果表明，沉浸式体验（尤其是涉及过山车等高度动态元素的体验）会显著加剧晕屏症症状，最明显的影响是恶心和前庭不适。然而，任务参与（尤其是涉及眼手协调的任务）似乎可以减轻其中一些症状，但不能完全消除它们，尤其是在最激烈的沉浸式体验之后。

结果表明，任务复杂性、感官需求和晕屏症之间的关系是多方面的。简单任务（如 SRT）可能更容易受到沉浸式体验的负面影响，而认知要求更高的任务（如 CRT）则可能受益于练习效果，以抵消一些沉浸式体验后的症状。然而，尽管有这些缓解效果，晕屏症仍然是 VR 中的一项持久挑战，尤其是在涉及剧烈运动的任务中，这表明需要继续探索任务设计作为症状管理的工具。

未来的研究应侧重于多样化参与者的人口统计数据和 VR 体验，以便更好地了解这些发现的更广泛应用。此外，长期研究探索长时间接触 VR 以及使用更复杂和多样化任务的影响对于制定针对不同人群和用例的缓解网络晕动症的综合策略至关重要。这项研究为此类未来工作提供了重要基础，为 VR 环境中的任务表现、沉浸感和网络晕动症之间的相互作用提供了宝贵的观点。源：MDPI

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