當虛擬現實（VR）技術從室內邁向戶外，一個棘手的問題隨之浮現：如何在為用戶打造沉浸式體驗的同時，讓他們避開真實世界裡的障礙物與行人，並且不侵犯路人的隱私？美國加州大學聖巴巴拉分校的研究團隊成功開發出一套基於毫米波雷達的戶外VR系統，還深入探索了三種不同的障礙物可視化呈現方式。
傳統的VR頭顯主要依靠攝影機來實現空間定位和透視功能。然而，在戶外複雜的環境中，這種依賴攝影機的方式存在諸多弊端。在強光直射、光線昏暗或者有霧的天氣條件下，攝影機很容易失靈，導致定位不準確。而且，其追蹤範圍也相當有限，例如Meta Quest 3的追蹤範圍大約只有10-15英尺。更為關鍵的是，攝影機會拍攝到路人的影像，這無疑會引發人們對隱私泄露的擔憂。
研究團隊復現的WaveWalkerClone系統採用毫米波雷達來替代攝影機。毫米波雷達具有獨特的優勢，能夠檢測到8米範圍內的靜態和動態障礙物，但僅僅返回稀疏的空間點數據，不會記錄任何圖像資訊，從源頭上杜絕了路人隱私泄露的風險。該系統還結合了GPS和慣性測量單元來進行精準定位。整套設備包括一部手機、一塊雷達模塊、一個頭顯以及一台用於數據處理的小型電腦。
在驗證了系統的可靠性之後，研究人員招募了多名志願者，在一個長度約200米的校園路段上開展實驗。參與者佩戴上VR頭顯，置身於一個虛構的外星環境中，他們的任務是從起點走到停靠的「飛船」。在行走過程中，他們會遇到真實的行人、騎車人等障礙物，而這些障礙物在VR中會以三種不同的方式呈現：
敘事性外星人化身：將障礙物渲染成外星生物，使其與外星主題的環境完美融合，仿佛這些外星生物本就屬於這個虛擬世界。
非敘事性人類化身：把障礙物顯示為穿著現代服裝的人類，這種呈現方式與外星背景顯得格格不入，會給人一種突兀的感覺。
抽象點云：將障礙物顯示為動態的點簇，這些點簇僅包含位置和移動資訊，沒有具體的形象，就像是由無數個閃爍的點組成的模糊輪廓。
實驗研究發現，這三種障礙物呈現方式都能夠讓用戶安全地完成行走任務，但在具體的體驗感受上存在明顯的差異：
及時性：點雲的呈現方式讓用戶能夠最快地注意到動態障礙物，比外星人化身的呈現方式快了大約6秒。這意味著在遇到突然出現的障礙物時，點雲方式能為用戶爭取到更多的反應時間。
努力程度：當使用外星人化身的呈現方式時，用戶感覺最為省力；而採用點雲方式時，用戶則覺得最費力。這可能是因為點雲方式需要用戶花費更多的精力去解讀和理解障礙物的資訊。
挫敗感：點雲方式帶來的挫敗感最低，外星人化身方式帶來的挫敗感最高。這或許與不同呈現方式下用戶對障礙物的感知和應對難度有關。
在個人偏好方面，更多的人首選外星人化身的呈現方式，他們的理由是「更融入環境」，「移動更自然」。而對於人類化身的呈現方式，多數人覺得「在外星世界看到人類很出戲」，破壞了整體的沉浸感。
研究人員指出，目前並沒有一種萬能的障礙物可視化呈現方式。化身方式有助於用戶判斷單個障礙物的位置和走向，而點雲方式則能更好地顯示人群的密度和範圍。因此，未來的戶外VR系統或許需要靈活地組合這些呈現方式，例如用化身來定位障礙物，用點雲來顯示障礙物的範圍，甚至可以讓用戶根據不同的場景和個人喜好來切換顯示方式。
同時，研究團隊也提醒，在設計這類戶外VR系統時，不能僅僅考慮視覺風格，更要確保感知與顯示的穩定同步。因為任何微小的延遲都可能會破壞用戶的沉浸感，讓用戶從虛擬世界中「出戲」。此外，當使用外星人這類敘事性形象時，應避免將其設計得像可互動的遊戲角色，以免誤導用戶去接近而非避開障礙物，從而引發安全問題。
