空间追踪系统和控制器通过捕捉用户头戴设备和手持设备的精确三维坐标，充当物理运动与虚拟环境之间的关键桥梁。通过将特定的物理动作（例如摆臂速度）与虚拟位移同步，这些系统使用户能够自由地在 3D 空间中导航，从而创造一个自然的设置，用于分析鞋类在自发运动中的表现。
这项技术的核心优势在于生态效度：通过允许自由探索而不是强制执行僵硬的运动模式，研究人员可以捕捉到更能反映鞋类在现实世界中实际使用情况的自发行走数据。
建立交互场
要了解这些系统如何支持生物力学，我们必须首先看看它们如何定义测试环境。
捕捉 3D 坐标
该系统依赖于对头戴式显示器 (HMD) 和手持控制器进行连续、实时的跟踪。
通过映射这些设备的三个维度坐标，系统建立了一个精确的交互场。这个场充当了测量物理动作并将其转化为数字结果的舞台。
同步反馈
跟踪数据并非孤立存在；它用于将物理运动与虚拟环境的反馈同步。
这种同步确保用户对虚拟世界的感知与其身体的劳累程度和方向相匹配。
运动力学
这些系统促进鞋类分析的主要方式是将不同的身体运动转化为虚拟运动。
将摆臂速度转化为位移
在此背景下强调的一个特定交互模式是摆臂速度与虚拟位移之间的相关性。
当用户挥动控制器（模拟行走或跑步的自然手臂动作）时，系统会调整他们在虚拟环境中的速度。
鼓励自由探索
由于运动是由用户的运动驱动的，而不是由预设的传送带速度驱动的，因此用户可以控制自己的速度和方向。
这支持了在 3D 空间中的自由探索，使受试者能够自然地对环境做出反应，而不是遵循脚本。
对数据质量的影响
在此背景下使用空间追踪的最终目标是提高收集到的生物力学数据的质量。
自发行走数据
通过实现自由探索，该系统有助于收集自发行走数据。
这与僵化的实验室协议形成对比，在这些协议中，由于意识到在直线路径上接受测试，步态通常会发生改变。
生态效度
在此条件下收集的数据被认为具有更高的“生态效度”。
这意味着对不同鞋类生物力学性能获得的见解更适用于现实生活的使用场景。
理解权衡
虽然空间追踪增强了生态效度，但认识到交互力学中固有的局限性很重要。
运动的抽象化
参考资料指出，虚拟位移是根据摆臂速度调整的。
虽然这允许探索，但它造成了一种抽象：用户通过手臂驱动运动，而不是仅仅通过地面反作用力。
潜在的步态改变
研究人员必须验证摆臂力学是否不会无意中改变用户自然的步态周期。
如果用户过于专注于挥动控制器来移动，这可能会微妙地改变他们的脚与地面的交互方式，从而可能歪曲特定的鞋类性能指标。
为您的目标做出正确的选择
在实施空间追踪进行鞋类分析时，请将技术与您的具体研究目标相结合。
- 如果您的主要重点是行为真实性：优先考虑“自由探索”功能，以捕捉自发、未脚本化的行走数据。
- 如果您的主要重点是机械精度：仔细校准摆臂灵敏度，以确保虚拟位移感觉自然，并且不会迫使用户夸大其动作。
通过利用空间追踪来实现自由探索，您将鞋类分析从静态实验室测试转变为动态的现实世界模拟。
摘要表：
| 特征 | 在生物力学分析中的作用 | 主要优势 |
|---|---|---|
| 3D 坐标映射 | 实时跟踪 HMD 和控制器位置 | 建立精确的测试交互场 |
| 摆臂同步 | 将控制器移动速度转化为虚拟位移 | 实现自然运动和自由探索 |
| 反馈循环 | 将身体劳累程度与虚拟视觉反馈对齐 | 确保用户方向和逼真的运动感知 |
| 自由探索 | 在 3D 数字空间中实现未脚本化的运动 | 捕捉具有高生态效度的自发行走数据 |
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参考文献
- Adamantia Batistatou, Yvonne Delevoye. Virtual Reality to Evaluate the Impact of Colorful Interventions and Nature Elements on Spontaneous Walking, Gaze, and Emotion. DOI: 10.3389/frvir.2022.819597
本文还参考了以下技术资料 3515 知识库 .
