虚拟现实中化身和环境对热感知和皮肤温度的影响

文献标题

The Effects of Avatar and Environment on Thermal Perception and Skin Temperature in Virtual Reality

文献信息

• 主题领域: 虚拟现实中的热感知与皮肤温度
• 关键词: 虚拟现实, 热感知, 皮肤温度, 虚拟化身, 环境设计

研究背景与问题

• 问题或挑战: 人类的热舒适性和热感知不仅受真实环境的影响，还可能受到虚拟环境以及虚拟化身的设计影响。虽然已有研究表明虚拟环境中的色温会影响热感知，但虚拟化身的视觉特征对热感知的影响，以及这种影响是否会对身体温度产生直接变化仍不清楚。
• 重要性: 热感知与热舒适性直接影响用户在虚拟现实中的体验满意度以及运行性能。一些不当设计可能降低长期用户留存率并影响商业应用效果。
• 研究动机与相关工作:
  • 前人研究发现视觉刺激例如颜色和场景能影响热感知甚至生理反应。
  • 虚拟现实因其沉浸感有可能加强这种交互，但对于虚拟化身是否具有类似影响尚需验证。

解决方案

• 方法与解决方案:
  • 作者设计了一项实验，创建了两个虚拟环境（冰冷主题与火热主题）以及两种虚拟化身（“冰手”和“火手”），测试它们对参与者热感知和皮肤温度的影响。
  • 使用定制的虚拟现实游戏，通过手势与目标互动以增强用户对于虚拟化身的认知和注意。
  • 观察皮肤温度变化和主观热感知在不同情景下的交互效果。
• 创新之处:
  • 首次系统性探讨虚拟化身与环境的视觉特征对身体温度调节的影响。
  • 提出了虚拟化身与环境可以通过视觉暗示改变用户热舒适性和感知的新框架。
• 实施步骤与关键技术:
  • 实验设计为四种条件（火手-火环境，火手-冰环境，冰手-火环境，冰手-冰环境）。
  • 使用皮肤温度传感器记录温度变化结合问卷调查热舒适性及存在感。
  • 数据分析包含时间与环境/化身的交互效应及多重统计测试。

研究成果

• 具体成果:
  • 虚拟化身对皮肤温度的调节：火手导致手部皮肤温度随时间呈下降趋势，冰手则呈上升趋势。
  • 环境和虚拟化身的视觉特征对热感知有明显影响：火环境与火手使人感觉温暖，而冰环境与冰手使人感觉寒冷。
  • 参与者在冰环境中获得更高的热舒适性。
• 优势:
  • 相较于现有研究，明确了化身视觉特征对实际身体温度的影响，从心理与生理层面扩展了虚拟现实设计的可能性。
• 实验或评估结果:
  • ANOVA分析表明化身与环境的交互显著影响热感知与温度调节。
  • 时间因素进一步放大了环境的热舒适性变化效应。
• 局限性与未来方向:
  • 局限性包括未设置中性化身条件以作为基线参考，可能存在参与者行为活动影响温度的混淆因素。
  • 提出了未来研究方向，包括长期实验验证视觉刺激对热舒适性的持续效果、优化设计避免热调节负向效应，以及探讨这些效果在不同场景（游戏设计、能耗优化）中的应用潜力。

总结

通过实验研究表明，虚拟现实中的化身和环境不仅能影响用户的热感知，还可能直接作用于皮肤温度。研究开辟了一个新的方向，将视觉暗示用于热舒适性调节，为设计更具沉浸感和舒适性的虚拟体验提供了参考与方法。