融合世界：对汽车增强现实中的固定世界视觉外观的评估

研究背景与问题

• 作者发现了哪些问题或挑战？

  • 在未来自动驾驶车辆逐渐普及的趋势下，乘客有更多时间从事与驾驶无关的任务（NDRTs），因此优化乘客体验变得更加重要。
  • 一种创新的方法是通过增强现实（AR）技术给乘客提供车辆周边的实时位置信息，比如基于位置的兴趣点（POI）。
  • 当前在这一方向上的研究多依赖模拟环境，或者缺少对真实动态车辆场景的深入探索。

• 为什么这个问题很重要？

  • 乘客对车辆周围环境的感知与互动不仅可以提升出行体验，还可以通过有意义的信息展示（如餐馆、交通状况等）为乘客提供实际价值。
  • 自动驾驶的普及会将人们从驾驶任务中解放出来，这对创新交互与信息展示方式提出了新的需求。

• 研究动机与相关工作

  • 现有研究发现，AR可以增强乘客的出行体验，但大多数实验使用的是静态的或模拟的环境。
  • 此外，目前对基于动态车辆场景实现准确且用户可接受的AR POI展示形式尚未充分研究。

解决方案

• 作者提出了哪些方法或解决方案？

  • 开发了名为“Blending the Worlds”的AR系统，通过头戴式显示设备（HMD）在动态车辆场景中实时显示兴趣点（POI）。
  • 探索了多个POI可视化参数，包括高度、大小、旋转、渲染距离、信息密度和外观。

• 该解决方案的创新之处是什么？

  • 使用视频穿透型HMD（Varjo XR-3）进行真实车辆场景的动态实验，避免了传统模拟环境测试的局限。
  • 多参数调整实验为未来的汽车AR UI设计提供了指导，从用户需求和体验中提炼了UX设计原则。

• 实施步骤是什么？使用了哪些关键技术？

  1. POI可视化的设计：
     • POI呈现为透明边框的球体，包含内嵌信息（如名称、评分和图片），配色和外形设计与高端汽车的内部风格一致。
  2. 实验设计：
     • 对如高度、大小、渲染距离等六个参数进行调整，设置不同条件下的用户体验。
  3. 数据收集：
     • 共招募38名参与者，在真实车辆行驶环境中进行测试，记录用户的定量评分和反馈。
  4. 技术实现：
     • 使用高分辨率HMD（Varjo XR-3），支持6自由度的追踪和低延迟视频切换，与车载计算单元结合。

研究成果

• 取得了哪些具体成果？

  • 确定了乘客在动态车辆场景下对AR POI的最优可视化偏好，包括：
    • 高度： POI放置在用户眼睛水平的附近，并对远距离动态缩放。
    • 大小： 基础大小约3米，并随距离动态调整。
    • 旋转： POI应总是面向用户（billboarding行为）。
    • 信息密度： 每个POI至少应包括名称、图像和评分，同时根据距离显示信息层级。
    • 外观设计： 圆形、未来感设计广受欢迎，但颜色选择具有争议（需要支持用户定制）。
  • 用户总体对AR功能持接受态度，并认为在完全自动驾驶场景下其有更高价值。

• 与现有解决方案相比，它有哪些优势？

  • 通过真实实验验证的动态应用场景，比模拟环境下的研究更具外部效度。
  • 提供多参数、多条件对比分析，数据驱动的用户体验设计原则更具有实践指导意义。

• 实验或评估结果是什么？

  • 在眼睛水平的低高度和动态缩放条件下，用户体验（舒适性、可见性等）评分最高（显著）。
  • 信息密度和外观设计在用户偏好中有显著差异，如部分用户反馈希望更高的信息密度或灵活定制UI。

• 局限性与未来方向

  • 局限性：
    • 研究场景固定为30km/h速度的工业区环境，缺乏对其他环境（如城市或高速公路）的扩展验证。
    • 实验只考虑了后排座位的用户体验，未涉及前排座位的测试。
    • 使用的头戴设备（980g）可能对用户长时间佩戴的舒适性产生一定干扰。
  • 未来方向：
    • 在更多环境中测试（如城市、高速公路、火车等）并整合真实POI数据。
    • 探索交互功能，例如通过POI直接预订或导航。
    • 针对POI内容和展示形式的个性化定制研究。
    • 调查不同乘客位置对AR UX设计的影响，包括共享交通工具等场景。

通过本文，作者为基于动态车辆场景的增强现实技术提供了全面、实用的设计指南，并为未来自动驾驶背景下的乘客体验提升开拓了新方向。