SeeThroughBody: 通过身体透明度缓解遮挡以增强脚与互动地板之间的触摸交互

研究背景与问题

• 问题与挑战: 本研究旨在解决在虚拟环境中的脚与地面互动中由于用户身体遮挡造成的低效问题。传统的触控界面往往受到手或身体遮挡的影响，尤其是全身遮挡问题 Fat-foot Problem，这一问题在使用头戴显示器（HMD）进行脚部交互时更为严重。
• 重要性: 随着虚拟现实技术的发展，头戴显示器支持脚部交互的应用场景变得越来越多，如地图浏览、键盘使用等。设计能有效减少遮挡并优化交互体验的解决方法有助于提高用户的效率和满意度。
• 研究动机与相关工作: 现有研究通过调整互动元素位置或使用后触发显示方式来减少遮挡问题，但受限于空间分布的局限性，交互体验未能充分改善。而一些关于手透明度的研究已证明可以优化交互，但对于身体与脚透明度应用于交互的研究仍显不足。

解决方案

• 方法与解决方案: 作者提出了 "SeeThroughBody"，一种在虚拟环境中通过身体透明渲染减少遮挡问题的方法。这种方法允许用户在脚部互动中使用透明或轮廓渲染以避开身体遮挡。
• 创新之处: 该方法首次将身体透明渲染应用于脚部交互，提出了两大设计理念：针对提高效率的交互场景和整体化用户体验场景，并提出了关于实现透明度的具体设计建议。
• 实施步骤与关键技术:
  1. 探讨不同身体部分可见性（BodyPartsVisibility）和可视化风格（VisualizationStyles）的交互效果。
  2. 分析遮挡问题的严重程度及透明度对用户表现（效率）与体验（易用性、沉浸感）的影响。
  3. 用户研究通过光学跟踪系统和虚拟现实头戴设备（HTC VIVE）捕获全身动作，为虚拟环境实时准确渲染用户身体。

研究成果

• 具体成果:
  • 透明和轮廓渲染显著减少遮挡问题，优化任务完成时间及用户头部运动。
  • 显示全身体或大腿部分，增强用户化身体验（embodiment），更符合用户对虚拟身体的认同感。
  • 透明化渲染在效率和用户体验间实现了良好平衡。
• 与现有解决方案相比的优势: 提升了交互效率和用户体验的同时，解决了全身遮挡问题。相比于调整元素位置或后触发显示，透明渲染提供了更大的互动灵活性，并优化了用户沉浸体验。
• 实验与评估结果:
  • 在效率驱动交互中，透明脚（Transparent-Foot）和轮廓脚（Outline-Foot）的表现最好。
  • 在整体用户体验中，透明全身体（Transparent-All）和透明大腿（Transparent-Thigh）提供了更好的沉浸感。
  • 实验结果通过分析用户任务完成时间、头部旋转角度及用户问卷调查进行了全面评估。
• 局限性与未来方向:
  • 局限性：虚拟身体的宽度和衣物未被精确建模；透明度固定为特定值，在复杂背景可能会干扰视觉效果。
  • 未来方向包括：
    1. 提高虚拟身体的建模精确度，例如加入三维扫描技术。
    2. 研究透明化在增强现实（AR）环境中的应用，并评估实际物体互动中的安全性。
    3. 扩展透明化渲染到手部交互或其他输入方式。

总结

"SeeThroughBody" 是一种创新的交互设计方法，通过优化身体透明度和部分可见性，提供了解决脚部触控界面遮挡问题的新路径。该方法不仅提高了效率，还增强了用户的沉浸体验，适用于虚拟现实应用的设计，为未来融入更多复杂环境和场景提供了重要参考。