VR 제자리걸음 중 주변부 시각 흐름의 위치와 속도가 비의도적 위치 이동에 미치는 영향 연구 = How Peripheral Optic Flow Location and Speed Shape Unintended Positional Drift during VR Walk-In-Place

국문 초록 (Abstract)

시각적 자기운동감(vection)이란 광학 흐름에 의해 발생하는 현상으로, 사용자가 정지 상태임에도 불구하고 스스로 움직인다고 느끼는 착각이다. 이러한 착각이 사용자 행동과 결합할 경우, 가상 환경(VE) 내에서의 실재감(presence)을 향상할 수 있다. 그러나 vection은 의도치 않게 실제 신체 움직임에도 영향을 미쳐 비의도적 위치 이동(Unintended Positional Drift, UPD)을 초래할 수 있다. 이러한 UPD 현상은 특히 제자리걸음 기반 이동(Walk-In-Place, WIP) 방식이 VR 내 탐색에서 두드러진다. WIP는 사용자가 실제로는 제자리에서 걸음 동작만을 모사하여 이동을 시뮬레이션하는 방식이기 때문이다. 본 연구에서는 몰입형 VR 환경에서 WIP 동안 vection이 UPD에 어떤 영향을 미치는지를 조사하였다. 이를 위해 가상 환경의 좌우 벽면에 배치된 주변 시야(peripheral optic flow)의 위치(좌, 우, 양측)와 속도(저속, 고속)를 조작하여 다양한 vection 조건을 유도하였다. 총 27명의 참가자가 6개의 vection 조건(3개 위치 × 2개 속도)과 1개의 기저조건(optic flow 없음)에서 WIP 과제를 수행하였다. 실험 결과, 양측 vection은 큰 UPD가 발생하였고, 단측 vection은 UPD를 억제하는 경향을 보였다. 주변 optic flow의 속도는 UPD에 유의미한 영향을 미치지 않았다. 이러한 결과를 바탕으로, 본 연구는 실재감을 유지하면서도 UPD를 최소화할 수 있는 몰입형 가상환경 설계 방향에 대해 논의한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Vection can elicit a compelling illusion of self-motion, even when the user remains physically stationary. When combined with user actions, this illusion can enhance the sense of presence in virtual environments. However, vection may unintentionally influence physical locomotion, causing unintended positional drift (UPD). UPD is especially problematic for Walk-In-Place (WIP) navigation in virtual reality (VR), where users simulate locomotion by mimicking walking motions without actual displacement. In this study, we investigated how vection affects UPD during WIP navigation in immersive VR. We specifically manipulated the location of peripheral optic flow (left, right, bilateral) and speed (low, high) using dynamic textures on the lateral walls of the virtual environment to induce various vection conditions. Twenty-seven participants performed WIP under six vection conditions (three locations X two speeds) and one baseline condition without optic flow.
Our results revealed that bilateral vection caused the greatest UPD, particularly along the lateral axis, while unilateral vection tended to suppress lateral drift.
However, peripheral optic flow speed did not significantly affect UPD. We discuss these findings and their implications for designing immersive virtual environments that mitigate UPD while maintaining the sense of presence.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론 1
• 1.1. 연구 배경 1
• 1.2. 연구 목적 5
• 1.3. 연구의 기여점 5
• 1.4. 논문 개요 6
• 2. 이론적 배경 및 선행연구 7
• 2.1. 비의도적 위치 이동(Unintended Positional Drift, UPD) 7
• 2.2. 시각적으로 유도된 Vection 8
• 3. 연구 방법 10
• 3.1. 참여자 10
• 3.2. 실험 장비 및 구성 11
• 3.2.1. 장비 및 세팅 11
• 3.2.2. 가상 환경 설정 12
• 3.3. 실험 구성 13
• 3.4. 측정 지표 15
• 3.4.1. 객관적 측정 지표: 궤적 추적 및 위치 보정 15
• 3.4.2. 주관적 측정 지표: Vection과 SSQ 16
• 3.5. 실험 절차 17
• 3.6. 가설 19
• 4. 연구 결과 20
• 4.1. 걸음단위 UPD분석 20
• 4.1.1. 데이터 정규화 20
• 4.1.2. 주변부 Optical Flow 위치와 속도의 효과 21
• 4.1.3. 기저조건과의 비교 25
• 4.1.4. 걸음 진행에 따른 UPD의 시간적 변화 26
• 4.2. 우세안(Eye Dominance) 28
• 4.3. 주관적 지표: SSQ 및 Vection 29
• 5. 논의 30
• 5.1. UPD에 대한 Optical Flow 속도의 영향 30
• 5.2. UPD에 대한 Optical Flow 위치의 영향 31
• 5.3. UPD에 대한 우세안의 영향 32
• 5.4. Vection과 VR 멀미의 관계 33
• 6. 한계점 및 향후연구 34
• 7. 결론 36