在一项开创性的研究中，南加利福尼亚大学的研究团队成功研发出一种新的 VR 冲浪模拟系统，该系统利用六自由度运动平台，重现了冲浪运动的精髓以及用户主动发起的推进力。团队精心构思了一种算法策略，旨在精确捕捉冲浪板的运动学特性和交互式的划桨动力学，并通过一系列精心设计的实验评估，充分验证了其有效性与可靠性。
研究结果显示，该系统能够出色地模拟出多种加速度状态，而海洋波纹元素的融入更是显著增强了加速感知的强烈程度。此外，该系统致力于提升虚拟现实冲浪的真实沉浸感与交互体验，为未来 VR 冲浪疗法及交互式水上 VR 探险的蓬勃发展奠定了坚实的基础。
随着触觉反馈技术的持续精进，VR 模拟的复杂度与逼真度正不断攀升。然而，相较于飞行器和地面载具模拟领域的进展，水生模拟研究，特别是冲浪模拟，在构建高保真度与恰当动觉反馈的交互式模拟方面仍显滞后。多数集成了六自由度运动平台的模拟器主要聚焦于航空与地面交通工具，而将其直接应用于水上运动模拟，尤其是冲浪这类充满独特动力学的活动，无疑是一项巨大的挑战。
在水生环境中，与瞬息万变的水面、复杂的波浪动力学以及所需的精湛操控技巧之间的互动，与相对稳定且可预测的空中或地面环境形成了鲜明的对比。这种复杂的运动动力学特性使得那些原本为空中或地面载具设计的仿真模型在准确复制冲浪体验时显得力不从心。
更为棘手的是，传统的运动线索算法（MCAs）与 washout 滤波器在精确再现低水平加速度时遭遇了不小的困难。MCAs 负责将车辆动力学转化为运动平台可识别的物理运动，而 washout 滤波器则扮演着至关重要的角色，它随时间推移不断重置模拟器的位置，以防止运动平台达到物理极限，同时确保对运动的逼真感知得以维持。然而，传统的 MCAs 在处理水生相互作用中的大规模运动时显得捉襟见肘，亟需一种全新的算法来应对这一挑战。
在此背景下，南加利福尼亚大学的研究团队提出了一种创新的 VR 冲浪运动生成与映射方法，该方法通过整合六自由度运动平台，成功模拟了冲浪板的动态特性，并提供了生动的运动反馈。与以往的水生模拟研究不同，该研究不仅关注由海浪、风和水流等外部力量驱动的船只运动，更着重于探索用户主动产生的力量（如划桨）对虚拟体验的影响，这是冲浪等水上运动不可或缺的一环。
创建一个能够响应用户动作、在确保与用户运动同步的同时准确呈现低幅度加速力的模拟器，是一项前所未有的挑战。尽管已有研究尝试通过屏幕或 CAVE 设置来展示虚拟环境，并响应来自桨的用户输入，但现代 VR 头显以其更强大的功能、更高的成本效益以及个性化的沉浸式体验，为这一领域带来了全新的可能。
虚拟现实冲浪不仅因其安全、可控且愉悦的环境而广受欢迎，更有望作为一种创新的治疗手段，通过结合身体活动与自然水生环境，提供超越传统疗法的独特益处。冲浪疗法已被证实能够改善身体健康、心理健康和社交能力，尤其对于需要社会支持的年轻人、慢性背痛患者、轻度残疾个体以及退伍军人等人群具有显著效果。
尽管海洋冲浪疗法已展现出积极成果，但 VR 冲浪模拟器是否具备相似的治疗效果尚待研究验证。然而，虚拟现实的一个显著优势在于其相较于传统冲浪更易获取，有望为更多人群提供冲浪疗法的机会。
该团队的实验旨在深入探索这种仿真系统的设计思路、算法策略及其实证效果。他们开发了一种映射算法，用于估算 VR 中的冲浪板运动学并将其转化为运动平台的输出。实验评估结果显示，该系统在创造令人信服的沉浸式冲浪体验方面表现出色。
研究人员还评估了用户识别不同水平水中加速度的能力，以及身体姿势和海洋波纹对加速度感知的影响。数据显示，在不同加速度水平下，感知加速度的平均值呈递增趋势，而在海洋波纹条件下，感知加速度的值略有提升。这表明，在 VR 中导航时所体验到的动觉感觉与虚拟冲浪板的运动紧密相连。除了冲浪板的动作令人信服外，对用户输入的快速响应也极大地增强了模拟的沉浸感与乐趣。
此外，模拟的有效性得到了参与者长时间投入的充分验证。他们在 VR 模拟中总共持续了40分钟，仅有两人因轻微的模拟器病症状而在大约 33 分钟时提前结束参与。
总体而言，SSQ 分数表明，大多数参与者并未产生模拟器眩晕感，考虑到他们在VR中花费的时间，这样的系统展现出了极大的潜力与希望。有参与者甚至表示，这是他们迄今为止体验过的最真实、最震撼的VR体验之一，在沉浸于 VR 世界时，他们几乎忘记了时间的流逝。
综上所述，该团队成功开发并评估了一个利用六自由度运动平台的 VR 冲浪系统，该系统专注于模拟由用户主动推进力驱动的水上运动。他们提出的算法策略成功地将冲浪板运动学映射到运动输出上，并通过 17 名参与者的实验验证了其有效性。
研究结果表明，该系统能够显著地再现各种加速度水平，并且海洋波纹的引入显著增强了加速度的感知效果。
此外，问卷调查的结果也证实了该系统在增强用户参与度和感知方面所生成的逼真运动线索的积极作用。研究人员指出，这项研究为多种应用开辟了新的道路，从娱乐和训练目的到治疗用途均展现出广阔的前景。它为冲浪疗法提供了一种潜在的媒介，有助于提升身体健康、心理健康和社会互动水平，尤其对于高危青少年、残疾人士等群体而言具有重要意义。