混合實境中互動方式對存在感和反應時間影響的研究

核心概念

直接模仿現實世界的互動方式能夠增強使用者在混合實境中的存在感，進而縮短反應時間，而使用抽象、與現實不符的互動方式則會降低存在感並延長反應時間。

摘要

這篇研究論文探討了混合實境 (MR) 中不同互動方式如何影響使用者的存在感和反應時間。
研究目標

探討不同互動方式對使用者在混合實境中存在感的影響。
檢驗任務類型是否會調節互動方式對存在感的影響。
研究在操控互動方式以改變存在感的情況下，存在感與反應時間之間的關聯性是否仍然存在。
研究方法

研究招募了 50 名參與者，並設計了四種實驗情境，分別為直接操控 (DM)、符號操控 (SM)、直接選擇 (DS) 和符號選擇 (SS)，以評估兩種互動機制（直接和符號）在兩種任務（選擇和操控）中的影響。
研究人員使用後測問卷（包含 PQ 和 IPQ 問卷）來測量不同情境下存在感的變化，並系統地測量使用者對視覺刺激的反應時間。
研究採用了平衡拉丁方設計來隨機分配參與者體驗四種情境的順序，以控制順序效應。
主要發現

直接互動方式（例如用手勢抓取虛擬物體）相較於符號互動方式（例如使用按鈕選擇虛擬物體），能帶來更高的存在感。
任務類型對互動方式的影響較小，但仍然有顯著差異，例如在選擇任務中，直接互動方式比符號互動方式更能提升存在感。
存在感與反應時間呈顯著負相關，即存在感越高，反應時間越短。這表示直接互動方式不僅能提升存在感，還能縮短使用者的反應時間。
主要結論

混合實境中的互動設計應盡可能模仿現實世界的互動方式，以增強使用者的存在感和反應速度。
任務類型也會影響互動方式的效果，設計互動方式時應考慮任務的具體需求。
存在感和反應時間之間的關聯性可以用於評估不同互動方式的有效性。
研究意義

這項研究為混合實境互動設計提供了實證依據，有助於開發更具沉浸感和效率的混合實境應用程式。
研究結果可應用於遊戲、教育、培訓等多個領域，以提升使用者體驗和學習效果。
研究限制和未來研究方向

未來研究可以進一步探討其他類型的互動方式，例如語音、眼動追蹤等，以及它們對存在感和反應時間的影響。
研究還可以探討不同感官模態（例如觸覺、聽覺）如何與互動方式相互作用，以影響使用者的存在感和反應時間。

統計資料

研究招募了 50 名參與者，平均年齡為 21.86 歲。
在直接選擇 (DS) 情境中，參與者的平均反應時間為 1.065 秒，而在符號選擇 (SS) 情境中，平均反應時間為 1.824 秒。
在直接操控 (DM) 情境中，參與者的平均反應時間為 1.915 秒，而在符號操控 (SM) 情境中，平均反應時間為 2.215 秒。
互動類型對行動可能性 (ACT) 子量表的影響最大，解釋了 27.6% 的變異量。
任務類型對反應時間的影響最大，解釋了 22.3% 的變異量。

從以下內容提煉的關鍵洞見

Tap into Reality: Understanding the Impact of Interactions on Presence and Reaction Time in Mixed Reality

by Yasra Chandi... 於 arxiv.org 11-11-2024

https://arxiv.org/pdf/2411.05272.pdf

深入探究

未來混合實境技術的發展將如何進一步提升互動的真實感和存在感？

混合實境 (MR) 技術致力於融合虛擬與現實世界，而互動的真實感和存在感正是其成功的關鍵。未來，以下幾個方面的發展將進一步提升 MR 的真實感和存在感：

感官體驗的提升：

視覺呈現： 更高解析度、更廣視角的顯示設備將減少紗窗效應，並通過注視點渲染技術提升畫質和沉浸感。更逼真的光影效果和虛實遮擋關係的處理將使虛擬物件更自然地融入現實場景。
聽覺呈現： 空間音效技術的進步將使聲音更具方向性和距離感，增強場景的真實感。
觸覺回饋： 觸覺設備的發展將讓使用者感受到虛擬物件的質地、溫度和重量，提升互動的真實感。

互動方式的自然化：

手勢識別和眼動追蹤： 更精確、更自然的交互方式，例如手勢識別和眼動追蹤，將取代傳統的手柄控制器，讓使用者更直觀地與虛擬世界互動。
腦機介面： 腦機介面技術的發展將允許使用者直接通過意念操控虛擬物件，實現更深層次的沉浸感。

虛擬內容的個性化：

人工智能生成內容： 人工智能技術可以根據使用者的喜好和行為動態生成個性化的虛擬內容，提升體驗的趣味性和參與度。
虛擬化身和社交互動： 更逼真、更具表現力的虛擬化身將促進使用者之間的社交互動，增強虛擬世界的真實感。
總而言之，未來 MR 技術的發展將持續提升感官體驗、自然化互動方式、個性化虛擬內容，從而創造更具真實感和存在感的虛擬體驗，模糊虛擬與現實的界限。

如果將研究結果應用於需要高度精確操作的專業領域，例如外科手術培訓，是否會產生不同的結果？

將研究結果應用於外科手術培訓等需要高度精確操作的專業領域，確實可能產生與文中不同的結果。

對直接操作的更高要求： 外科手術需要極高的精確度和穩定性，直接操作 (Direct Manipulation) 雖然在一般情況下能提升存在感，但在手術培訓中，現有的手勢識別技術可能難以滿足精確操作的需求，反而可能導致錯誤和延遲。
觸覺回饋的不可或缺： 外科醫生需要通過觸覺感知組織的硬度、彈性和阻力，才能進行精細的操作。缺乏觸覺回饋的 MR 環境將難以提供真實的手術體驗，影響培訓效果。
認知負荷的影響： 在高壓力、高風險的手術環境中，過於強調存在感可能會增加使用者的認知負荷，分散注意力，影響操作表現。
因此，在將 MR 技術應用於外科手術培訓等專業領域時，需要綜合考慮以下因素：

開發高精度、低延遲的交互設備： 例如，結合力反馈和触觉渲染技术的手术机器人或手套，可以提供更精准、真实的触觉反馈，提升操作的精确性和稳定性。
逐步增加沉浸感： 在培訓初期，可以降低 MR 環境的沉浸感，讓使用者先熟悉操作流程和技巧，待操作熟練後再逐步提高沉浸感，以達到最佳的訓練效果。
關注任務表現而非僅僅是存在感： 在評估 MR 手術培訓系統的有效性時，應更關注客觀的任務表現指標，例如手術時間、操作精度、并发症发生率等，而非僅僅是使用者的主觀存在感。
總之，將 MR 技術應用於專業領域需要針對特定需求進行調整和优化，在保證操作精確性和安全性的前提下，逐步提升存在感，才能最大程度地發揮 MR 技術的優勢。

在虛擬和現實世界的界限日益模糊的未來，我們如何重新定義「存在」的概念？

當虛擬與現實的界限日益模糊，"存在"的概念也需要被重新審視和定義。傳統上，"存在"意味著物理上的佔據和感官上的體驗。然而，在 MR 技術的影響下，我們需要更廣泛、更包容地理解"存在"：

體驗的真實性： "存在" 不再局限於物理空間，更強調體驗的真實性。如果虛擬環境能提供與現實世界相似的感官刺激、情感共鳴和交互體驗，那麼使用者在虛擬世界中的"存在"也應被認可。
身份和意識的延展： 虛擬世界允許我們創造不同的身份和角色，並在其中進行探索和體驗。這種身份和意識的延展也構成了"存在"的一部分，即使它並非基於物理實體。
社會關係和互動： 在虛擬世界中建立的社會關係、社群歸屬感和情感連結，同樣是"存在"的重要體現。虛擬世界中的互動和關係可以像現實世界一樣真實和 meaningful。
因此，未來的"存在"將是一個多層次、多維度的概念，涵蓋以下幾個方面：

物理存在： 指在物理空間中的實際存在，這是傳統意義上的"存在"。
虛擬存在： 指在虛擬環境中的體驗和感知，強調體驗的真實性和沉浸感。
意識存在： 指在虛擬和現實世界中形成的自我認知、身份認同和意識體驗。
社會存在： 指在虛擬和現實世界中建立的社會關係、社群歸屬感和互動體驗。
我們需要重新定義"存在"，以適應虛擬與現實融合的新時代。這不僅需要哲學和社會學的思考，也需要技術發展和倫理規範的共同推動，以建立一個包容、多元、且尊重個體體驗的未來世界。