情感和代理对虚拟现实中的临场感的影响

文献标题

Effects of Emotion and Agency on Presence in Virtual Reality

文献信息

• 主题领域: 虚拟现实（VR）、情感、用户交互感（Agency）及其对沉浸感（Presence）的影响
• 关键词: 虚拟现实, 沉浸感, 情感, 用户交互感, 情感强度, 情感效价, 结构方程建模, 用户体验

研究背景与问题

• 发现的问题或挑战:

  • 虚拟现实技术因其沉浸感显著高于传统媒介，被广泛应用于心理研究、行为治疗、训练和游戏等领域。但关于人类因素（如情感和交互感）如何影响沉浸感的研究结论存在矛盾。
  • 情感对沉浸感的影响尚无定论：部分研究认为不同情感触发不同水平的沉浸感，另一些研究则认为情感种类（正/负）对沉浸感无明显差异。
  • 用户交互感（Agency）与沉浸感的关系同样不明确，且交互感与情感可能存在互动作用，但相关研究尚未探讨。

• 研究重要性:

  • 沉浸感是虚拟现实应用成功的关键。明确情感与交互感对沉浸感的影响，可以更好地优化虚拟环境设计，提高用户体验。

• 研究动机与相关工作:

  • 研究情感的两个维度：效价（正向或负向）和强度（情感体验的程度），了解其对沉浸感的影响。
  • 探索用户交互感如何单独或与情感互动地影响沉浸感。
  • 提出统一模型解释情感与交互感对沉浸感的综合影响，为设计人员优化虚拟环境提供指导。

解决方案

• 方法或解决方案:

  • 通过设计可诱发“幸福”和“恐惧”情感的虚拟环境（VE），并控制是否包含用户交互（Agency），形成2×2实验设计。
  • 收集121名参试者的主观情感、交互感和沉浸感数据，构建结构方程模型（SEM），分析情感和交互感对沉浸感的直接和交互影响。

• 创新之处:

  • 首次采用统一实验设计同时研究情感（效价、强度）和交互感对沉浸感的影响。
  • 开发了Presence, Emotion and Agency (PEA)模型，将虚拟环境设计因素与用户体验分离，统一解释了情感与交互感对沉浸感的作用机制。
  • 提出考虑设计因素（EmotionVE, AgencyVE）和用户主观体验（Intensity, Agency）分层建模的设计方法。

• 实施步骤和关键技术:

  1. 虚拟环境设计:
     • 构建“幸福”和“恐惧”两种情感的动态虚拟场景，并设置用户交互条件（有交互/无交互）。
     • 通过光线、音效、夜间视觉等调整强化恐惧感；利用友善的狗互动提升幸福感。
  2. 测量工具:
     • 使用“用户体验问卷”和10级Likert量表评估参试者的情感强度、交互感和沉浸感。
  3. 实验程序:
     • 按随机分配将参试者置于四种情境之一：幸福-交互、有交互幸福、恐惧-交互、无交互恐惧。
     • 实验结束后立即填写问卷进行主观评价。
  4. 数据分析:
     • 使用方差分析（ANOVA）和皮尔逊相关分析评估情感、交互感对沉浸感的影响。
     • 基于实验数据构建结构方程模型（SEM），验证模型拟合度并量化直接/间接影响。

研究成果

• 具体成果:

  1. 在虚拟环境中引发的主导情感与沉浸感之间显示正相关，尤其是情感强度对沉浸感具有重要影响。
  2. 用户交互感显著正向影响沉浸感，并对情感对沉浸感的影响有调节作用。
  3. 当虚拟环境诱发恐惧时，提供交互感显著增强了沉浸感；但在诱发幸福时，交互感并未显著提升沉浸感。
  4. 通过PEA模型量化了情感与交互感的直接/间接效应，揭示了虚拟环境设计因素与用户体验间的复杂关系。

• 与现有解决方案相比的优势:

  • 提出了系统且结构化的分析框架（PEA模型），能分离并解释设计因素与主观感知对沉浸感的作用。
  • 明确了情感强度和交互感在不同情感效价条件下的具体交互模式。

• 实验或评估结果:

  • 通过SEM模型验证了设计模型的拟合度（RMSEA < 0.01, Comparative Fit Index > 0.97）。
  • Agency对Presence的标准化直接效应（0.69）明显高于Intensity（0.20），表明交互感的作用占主导地位。

• 局限性与未来方向:

  • 使用非人类角色可能限制社交情感对沉浸感的影响，对人类化身的研究需进一步展开。
  • 实验未涉及虚拟图形分辨率、声音质量等非人类因素对沉浸感的可能影响，未来需更综合控制外部变量。
  • 本研究主要关注情感强度而非生理唤醒（如皮肤电导或心率），实时生理指标的引入或能深化情感—沉浸感关系研究。