《透过玻璃镜，我们发现了什么》：在日常活动中使用穿透式设备的用户体验综合研究

研究背景与问题

• 问题或挑战: 尽管混合现实（MR）设备，如基于视频透视的视频穿透装置（Pass-Through Device），在教育、医疗等领域逐渐被应用，但其在日常活动中的整合仍存在研究空白。人们对这些设备在日常任务中如何改变用户体验的具体影响还知之甚少，例如在空间感知、认知负担、和社会互动中的表现。
• 重要性: 研究日常生活场景中的设备影响，有助于推动MR系统在未来的普遍应用，提高系统的用户体验、技术安全性和社会接受度。
• 研究动机与相关工作: 虽然已有研究探索了MR设备在游戏、健身和桌面应用中的应用，但大多局限于实验室环境，或者未进行多维度的系统性分析。为了填补这一领域的空白，本研究着眼于真实日常任务的潜在挑战和机会。

解决方案

• 研究方法: 作者设计了一个全面的实地研究，并设定了动态与静态任务（Degree of Movement）、物理与虚拟交互元素（Interaction Elements）、室内与室外环境（Environments）三个维度。在16名参与者中，以2×2×2实验设计构建了8种日常活动场景测试。
• 创新之处:
  1. 引入和整合多种测量方法，包括问卷调查（如NASA-TLX、ARI、CAQ等）、生物信号数据采集（如心率和电皮肤活动），以及基于语言模型的主题分析。
  2. 将多维度任务下的用户体验与MR设备的技术限制进行全面分析。
• 实施步骤:
  1. 任务设计: 确定8种任务，包括咖啡馆点单（静态/物理/室内）、回收分类（静态/物理/室外）、观看视频（静态/虚拟/室外）等。
  2. 数据采集: 收集定量数据（问卷、心率、电皮肤活动）和用户访谈的定性反馈。
  3. 分析维度: 通过配对检验或方差分析比较不同任务维度间的用户体验差异。
  4. 主题分析: 借助大语言模型（GPT-4）辅助定性数据的编码和主题提取，以揭示复杂用户反馈中的模式。

研究成果

• 具体成果:
  1. 动态与静态任务: 动态任务增加了碰撞焦虑和认知负担，但未显著降低沉浸感。
  2. 物理与虚拟互动: 虚拟任务增加了沉浸感，减少了负担；物理任务则导致更高的运动病（例如视觉失真）。
  3. 室内与室外环境: 室外任务更具社交焦虑和物理负担，尽管沉浸感和空间失序感未显著提高。
  4. 任务偏好: 视频观看和运动类（如健身）任务最受参与者好评，而基于文本输入（如发送短信）的任务反馈较差。
• 实验结果:
  • 参与者在不同任务中主观感受差异显著。例如，动态任务（如室外导航）导致心率和电皮肤活动值均较高，而静态视频观看则提供了轻松愉悦的体验。
  • 大语言模型辅助的主题分析中提取了10个主要主题和26个子主题，揭示了视觉体验、交互挑战、沉浸感与社会接受性等方面的核心问题。
• 优势:
  • 提供了一系列跨维度的使用场景，全面覆盖了技术潜在的优劣势。
  • 引入先进的生物信号和自然语言处理，提升研究深度和分析效率。
• 局限性与未来方向:
  1. 实验人数较少（16人），且偏向年轻人和IT技术感兴趣者，限制了广泛适用性。
  2. 实验任务持续时间较短（每任务约8分钟），可能无法完全反映设备长期使用的真实影响。
  3. 室外任务受控条件较多，未充分考虑不同天气、时间等环境变量。
  4. 对设备物理设计（如重量、视场角）的改进需求仍未得到深度解决。

未来可探索：

• 在更大规模、多样化的参与者群体中测试设备。
• 验证更复杂、长时间且自然的任务设置。
• 深入研究天气、日夜等动态环境变量对设备使用的影响。
• 综合硬件和软件改进，提升设备的社会接受度和应用范围。

总的来说，这项研究为了解以视频透视设备为代表的MR技术在日常生活中的潜力和挑战提供了宝贵的洞见，同时为未来技术优化和社会推广铺平了道路。