虚拟身体的设计空间：其类型、效果与理论基础

文献标题

A Design Space of Virtual Bodies: Their Types, Effects, and Theoretical Foundations

发布信息

• 主题领域: 沉浸式虚拟现实（VR）中的虚拟身体操控
• 关键词: 虚拟身体, VR, 身体感知, 设计空间, Proteus效应, 多感官整合, 用户体验, 交互, 理论构建, 人机交互

背景与问题

• 问题/挑战: 尽管关于虚拟身体的研究已经非常广泛，但目前尚无一个全面的框架能够系统地描绘虚拟身体的操控方式、这些操控如何影响结果以及为何会产生这些效果。现有的综述较为零散，通常聚焦于具体的操控方式、结果或理论，而缺乏跨领域的综合分析。
• 重要性: 对虚拟身体操控的结构化理解对于VR应用的设计、系统实验以及理论发展至关重要，涵盖了从人机交互到心理学等多个领域。
• 动机与相关工作: 之前的研究已经对具体操控方式（例如：移动技术、手部重定向）进行了分类，并对结果（例如：VR晕动症、身体感知）或理论（例如：临场感、Proteus效应）进行了综合分析。然而，这些工作缺乏整合，导致对操控方式、结果和解释机制之间关系的理解存在空白。

解决方案

• 提出的方法: 作者提出了一个虚拟身体的设计空间，将操控方式分为七种视觉类型，并分析其影响及理论基础。
• 创新点:
  1. 提出一个包含七类视觉操控的全面设计空间：外观、大小、形态、视角、转移、重映射和控制。
  2. 综合分析八个领域的影响，包括VR体验、性能和社会结果。
  3. 分析解释这些影响的理论，如身体感知、Proteus效应和多感官整合。
  4. 识别设计空间和理论框架中的空白和未充分探索的领域。
• 过程与关键技术:
  • 对2019年至2023年间的208项研究进行系统综述，使用针对159个出版场所的目标搜索。
  • 使用Elicit（一种基于LLM的文献综述工具）进行数据提取，并通过迭代编码识别关键变量、影响和理论。
  • 开发一个多维设计空间，并将研究映射到该空间中。
  • 分析操控方式（什么）、影响（如何）和理论（为什么）之间的联系。

结果

• 具体发现:
  • 七类视觉操控：外观（103项研究）、大小（25项）、形态（32项）、视角（41项）、转移（30项）、重映射（10项）和控制（46项）。
  • 八种影响类型：VR体验（71项研究）、自我/环境感知（57项）、性能（38项）、行为结果（7项）、生理反应（14项）、社会结果（20项）、情绪反应（12项）和技术评估（4项）。
  • 使用的理论包括身体感知（107项研究）、Proteus效应（25项）、临场感（8项）、感官冲突（3项）、近体空间（7项）、贝叶斯模型（2项）及其他。
• 相较基线的优势:
  • 提供了一个结构化的多维框架，将操控方式、影响和理论连接起来。
  • 突出了未充分探索的领域，例如多对一重映射和非视觉操控，以及未充分利用的理论如贝叶斯模型。
• 实验/评估:
  • 基于208项研究的数据集进行分析，系统选择并编码。
  • 综合分析了人机交互、心理学和神经科学等多领域的影响和理论。
• 局限性与未来工作:
  • 对非视觉操控和边界条件（如多感官交互）的研究有限。
  • 缺乏通过虚拟身体操控来解决社会行为（如健康、可持续性）的研究。
  • 未来工作应探索去身体化，整合机械模型，并扩展操控至他人的虚拟身体。

总结

本文提出了一个全面的沉浸式VR虚拟身体设计空间，将操控方式分为七种视觉类型，并综合其在八个领域的影响。研究将这些操控方式与身体感知、Proteus效应等理论框架相连接，揭示了实证研究和理论研究中的空白。研究结果为虚拟身体的设计和研究提供了可操作的见解，同时强调了多对一映射、非视觉模态和社会行为变化等未充分探索的领域。该工作为推进人机交互、心理学及其他领域的VR研究和应用奠定了基础。