迈向使虚拟现实（VR）对老年人更具包容性的方向：研究老龄化对VR中目标选择和操作任务的影响

文献标题

Toward Making Virtual Reality (VR) More Inclusive for Older Adults: Investigating Aging Effect on Target Selection and Manipulation Tasks in VR

文献信息

• 主题领域: 虚拟现实（Virtual Reality, VR）中的老年人用户体验及交互设计
• 关键词: 虚拟现实、老年人、目标选择、对象操作、用户研究、交互评估、交互设计、平等技术、可访问性、多模态交互

研究背景与问题

• 发现问题或挑战:

  • 虚拟现实（VR）已被证明在提高老年人的身体健康、认知能力和情感幸福感方面具有潜力，但这些交互设计通常缺乏针对老年人的专门优化。
  • 老年人在VR中的基本任务（如目标选择和操作）往往因身体、感知和认知变化表现出较高的错误率和较低的完成效率。
  • 目前研究主要集中在年轻人群，研究间的技术和设计成果缺乏针对性，未涉及VR中的老年用户体验差异性。

• 研究的必要性:

  • 当前的VR交互技术未充分考虑老年人群体在操作和性能上的特殊需求，忽略了设计的包容性和公平性。
  • 了解老年人在目标选择和操作技术方面的独特挑战，将有助于提升VR的使用便捷性和推广广泛性。

• 研究动机与相关工作:

  • 前人的研究在老年人与数字交互技术之间的差距（“数字鸿沟”）上有所描述，并提到交互难点造成的使用障碍。
  • 针对2D设备的研究显示，年龄影响可导致低效率和高失误率，然而3D沉浸式世界的用户性能和体验的探索仍较为稀缺。
  • 本研究希望通过揭示老年用户的需求和痛点，为VR技术的设计提供全新视角。

解决方案

• 提出的方法或解决方案:

  • 本研究通过两轮实验，从定量指标（如精度、时间、尝试次数）和定性用户反馈，探索目标选择与对象操作任务在老年人中的表现。
  • 提出针对设计的五项用户体验改进建议，涵盖目标布局、交互区域定制、多模态融合等方面。

• 创新之处:

  • 针对特定目标群体（老年人）进行VR交互任务的首次系统性评估。
  • 提出了一些独特的设计建议，例如采用多模态提示以及减少双手交互的需求。
  • 强调了主视角交互表面的关键作用，并首次分析了位置布局对目标捕获的显著影响。

• 实施步骤和关键技术:

  1. 实验设计：

     • 第一部分用户研究聚焦目标选择性能；第二部分研究探讨目标操作（例如旋转和缩放任务）。
     • 研究变量包括目标距离、大小、空间布局和表面交互类型。

  2. 实验细节：

     • 使用Oculus Quest 2设备，通过Unity呈现实验环境，并记录数据如时间、误差和主观工作负荷。
     • 实验采用了横跨老年人和年轻人群体的对比方法（每组参与者20多位）。

  3. 数据分析：

     • 应用重复测量方差分析（RM-ANOVA）和联合排名变换（Adjusted Rank Transform, ART）方法结合质性反馈分析用户行为。

研究成果

• 具体成果:

  • 老年参与者在任务完成时间、目标选择准确性和整体舒适度方面均显著低于年轻参与者。
  • 垂直偏移度过大的目标位置或需要伸长/前倾身体时，老年人表现出更低的目标捕获效率和舒适度。
  • 老年人倾向于使用单手操作，更远离使用非主导手，表现出生物力学协调的明显困难。
  • 在复杂双手操作中，老年人的表现进一步受到抑制，存在精细的动作调整需求，但动作受限明显。

• 优势:

  • 填补了针对特定人群（老年人）在VR中操作及交互性能评估的研究空白。
  • 提供了设计中的实用建议，如交互区域优化，进一步增强了VR设计的包容性。

• 实验或评估结果:

  • 老年人不仅表现出更多的物理疲劳（如颈部劳累），在超视野目标的搜索中更具挑战性。
  • 老年人与年轻用户对目标位置的敏感性差异显著，尤其是在距离较远和高度较高的情况下。

• 局限性与未来方向:

  • 局限性：仅研究健康的老年人，未涉及有身体疾患或认知退化的用户；实验仅在坐姿下完成，未包含站立或动态场景。
  • 未来方向：扩大研究人群多样性，包括身患疾病或需要轮椅辅助的老人；进一步研究操作躺卧和移动交互情境；探索舒适度提升技术与设备轻量化的结合。