基于凝视的2D平台游戏对用户享受、感知能力和数字眼疲劳的影响

文献标题

Effects of a Gaze-Based 2D Platform Game on User Enjoyment, Perceived Competence, and Digital Eye Strain

文献信息

• 主题领域: 人机交互 (HCI) 与游戏设计
• 关键词: 眼动交互, 2D平台游戏, 数字视觉疲劳 (Digital Eye Strain, DES), 用户体验, 内在动机, 游戏机制, 长期研究, 视线跟踪

研究背景与问题

• 问题与挑战

  • 数字设备的广泛使用导致大量用户长时间暴露于屏幕前，这是数字视觉疲劳 (DES) 的重要原因，症状包括干眼、眼睛疲劳等。
  • 眼动跟踪是一项新兴的交互技术，但相比传统输入法（如鼠标、键盘），其对用户体验（如乐趣、挑战感）和健康影响（如眼疲劳）的理解尚不充分。
  • 当前眼动交互在实际游戏中的应用仍有限，研究主要集中于眼动技术的可行性及其在提升游戏或沉浸体验方面的作用。如何平衡眼动交互的愉悦性和健康风险仍是一个未解之题。

• 研究重要性

  • 了解眼动交互对用户乐趣、能力感知及健康影响的复杂作用，对改进游戏设计具有重要现实意义。
  • 游戏被视为一种潜在的媒介，不仅可以提高乐趣，还可能通过整合眼部锻炼方式缓解数字视觉疲劳。

• 研究动机与相关工作

  • 本研究建立在对眼动交互在游戏中的应用以及数字视觉疲劳与对策研究的基础上。
  • 通过设计并评估一个包含多种眼动交互机制的2D平台游戏，探讨眼动交互对用户体验（乐趣和能力感知）及数字视觉疲劳的影响。

解决方案

• 提出的方法

  • 开发了一款名为“Shed Some Fear”的2D平台游戏，整合了多种基于眼动技术的游戏机制。
  • 设计了一种包含对比基准的实验方法，研究眼动交互和鼠标交互的两种模式对用户乐趣、能力及DES的影响。
  • 在游戏机制中引入眼部锻炼相关任务，以测试这些机制对缓解眼疲劳的影响。

• 创新点

  • 将传统游戏动作（如跳跃、移动）与眼动交互结合，融入对用户眼位和视网膜外周视区的直接控制。
  • 第一款在2D平台游戏中全面整合了基于眼动交互的健康干预机制（例如模仿VR中的眼部锻炼方法）。
  • 通过长达五天的纵向实验，详细记录用户在不同交互模式下的体验与健康相关指标，填补了这一领域在长期研究中的空白。

• 实施步骤与关键技术

  • 架构设计: 游戏利用Unity引擎开发，结合一个开源的基于网络摄像头的眼动追踪技术框架（UnitEye）。
  • 游戏机制: 包括基于凝视的物品操控、运用眼动点亮路径、基于“凝视伤害”等机制，使眼动成为必要输入方式。
  • 实验方案: 为保证实验的外部效度，参与者在家中以两种交互模式（眼动+键盘 vs 鼠标+键盘）参与测试，并记录主观感受和客观数据。
  • 数据收集与测量: 客观记录跳跃次数、头部位置等信息，同时收集主观感受问卷（例如用户乐趣、能力感受、DES量表）。

研究成果

• 具体成果

  • 乐趣与能力感知:
    • 与鼠标输入相比，眼动交互在整体用户乐趣（Enjoyment Score）与感知能力（Competence Perception）评分中更高。特别是随时间推移，眼动交互增强了用户的技能掌控感。
  • 数字视觉疲劳（DES）:
    • 相较于鼠标输入，眼动交互导致参与者内部视力不适症状显著增加（如视力模糊、眼睛疲劳），而外部症状（如灼热感、流泪）无明显变化。
    • 定制的眼动机制对缓解疲劳症状的作用有限，部分原因在于非商用眼动追踪硬件性能及交互难度。

• 相较现有方案的优势

  • 提供了具体的眼动机制范例，例如如何将“静止凝视”和“平滑追踪”设计为核心游戏机制。
  • 提出了结合健康策略（如模仿VR中常见的眼部锻炼）推进互动设计的新思路。

• 实验或评估结果

  • 实验表明，眼动互动虽然增加了视觉疲劳，但其对用户乐趣感和能力感知的积极影响显著。
  • 此外，定性的用户反馈强调了控制眼动追踪性能和适当避免过度使用眼动交互的需要。

• 局限性与未来方向

  • 局限性:
    • 眼动追踪技术的非商用性质可能限制了交互体验，参与者的家庭实验环境引入了额外变量。
    • 样本数量较小（N = 17），尤其是眼动条件下完成所有天数的参与者有限。
  • 未来方向:
    • 进一步开发和验证数字视觉疲劳的具体干预机制，结合更成熟的商用设备以确保实验结果的精确性。
    • 通过更多样性实验（如2.5D或其他游戏类型）扩展当前研究，并探索眼动交互作为健康干预工具的潜力。