姜立軍，李建余，李哲林，吳章鴻，張 瑜

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虛擬騎行中的三種導(dǎo)航界面的體驗(yàn)度量

姜立軍1,2，李建余1，李哲林1,2，吳章鴻1，張 瑜1

(1. 華南理工大學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)院，廣東 廣州 510000；2. 廣東省人機(jī)交互設(shè)計(jì)工程技術(shù)研究中心，廣東 廣州 510000)

相關(guān)研究顯示，大部分用戶(hù)在虛擬現(xiàn)實(shí)中會(huì)遇到導(dǎo)航困難，而目前對(duì)導(dǎo)航方式的研究仍十分稀缺。為此，以沉浸式虛擬騎行為例，對(duì)不同導(dǎo)航界面(地圖、提示圖標(biāo)、尋路光帶)的用戶(hù)體驗(yàn)進(jìn)行了度量，包括效率、滿(mǎn)意度、易學(xué)性等。試驗(yàn)對(duì)象在虛擬環(huán)境里沿著場(chǎng)景里的路徑騎行到達(dá)終點(diǎn)，在此過(guò)程中記錄被試的時(shí)間、碰撞數(shù)等，以此量化用戶(hù)體驗(yàn)的各要素。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：提示圖標(biāo)導(dǎo)航方式一定程度上能提高虛擬騎行的效率，但不夠顯著，更重要的是會(huì)顯著降低用戶(hù)對(duì)虛擬場(chǎng)景的感知度；用戶(hù)使用尋路光帶導(dǎo)航方式執(zhí)行任務(wù)時(shí)，易用性和易學(xué)性方面有顯著的提升；使用地圖導(dǎo)航的體驗(yàn)與無(wú)導(dǎo)航時(shí)的體驗(yàn)相差不大。

虛擬現(xiàn)實(shí)；虛擬騎行；導(dǎo)航；導(dǎo)航界面；用戶(hù)體驗(yàn)

相對(duì)于現(xiàn)實(shí)環(huán)境，虛擬環(huán)境沒(méi)有提供足夠豐富的距離、運(yùn)動(dòng)和方向等線索，所以用戶(hù)在虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中的交互會(huì)顯得比較困難[1]。導(dǎo)航是虛擬環(huán)境中一種比較核心的交互方式，用戶(hù)必須利用在虛擬環(huán)境中獲得的空間認(rèn)知來(lái)規(guī)劃其行動(dòng)，并以此形成一幅認(rèn)知地圖。然而，20%~30%的用戶(hù)在導(dǎo)航中都會(huì)遇到困難[2]。

虛擬現(xiàn)實(shí)中的導(dǎo)航問(wèn)題很早就受到了學(xué)者們的關(guān)注，1997年BOWMAN等[3]提出了導(dǎo)航任務(wù)的分類(lèi)框架；1999年BOWMAN等[4-5]再次分別探索了不同導(dǎo)航技術(shù)對(duì)空間方向認(rèn)知的影響，以及6種交互技術(shù)在導(dǎo)航任務(wù)中的效率。ZHAI等[6]設(shè)計(jì)出一款名為“Magic Carpet”的基于現(xiàn)實(shí)世界隱喻(推土機(jī))的雙重操縱導(dǎo)航界面。PINHO等[7]提出了名為“virtual bike”的設(shè)備，用戶(hù)可以在虛擬環(huán)境中進(jìn)行導(dǎo)航，就像騎著真正的自行車(chē)一樣。JANG等[8]使用了全身運(yùn)動(dòng)的方式設(shè)計(jì)了一個(gè)名為“G-Bar”的輸入界面，明顯地提高用戶(hù)的臨場(chǎng)感，并且任務(wù)性能(完成時(shí)間和碰撞次數(shù))與熟悉的鍵盤(pán)界面相一致。BIOCCA等[9]設(shè)計(jì)了一個(gè)名為“Attention Funnel”的虛擬界面，可將用戶(hù)的注意力引導(dǎo)到任何對(duì)象(人或地點(diǎn))。該技術(shù)利用動(dòng)態(tài)感知能力吸引用戶(hù)注意下一個(gè)“漏斗”到目標(biāo)位置，使用戶(hù)搜索的一致性提高了65%，搜索速度提高了22%。TEIXIRA等[10]發(fā)現(xiàn)操控桿執(zhí)行導(dǎo)航任務(wù)時(shí)比平衡板更高效。KOPCIAK[11]列舉了一些虛擬現(xiàn)實(shí)中的導(dǎo)航方式，包括Path following、Map、Bread Crumbs和Out-of-Body等。

上述研究大多致力于開(kāi)發(fā)一種新的用戶(hù)界面技術(shù)以及對(duì)其可用性評(píng)估，而這些界面都是在硬件層面的創(chuàng)新，對(duì)軟件層面導(dǎo)航界面的研究比較少，對(duì)用戶(hù)體驗(yàn)的影響仍待進(jìn)一步驗(yàn)證。為此，本文以虛擬騎行為例，選取電腦3D游戲中最具代表性而且差異最大的3種導(dǎo)航界面應(yīng)用于虛擬場(chǎng)景，進(jìn)行體驗(yàn)度量研究，分析其是否能為用戶(hù)在虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中帶來(lái)更好的體驗(yàn)。

1 設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)框架

1.1 導(dǎo)航任務(wù)的分類(lèi)

導(dǎo)航任務(wù)可以大致地分為3種類(lèi)型：探索、搜索和操縱[1]。探索任務(wù)沒(méi)有明確目的地，用戶(hù)只是純粹地視察環(huán)境；搜索任務(wù)包含一個(gè)特定目的地，但達(dá)到目的地的路徑不確定，用戶(hù)需要尋找和分辨能通往目的地的路徑；操縱任務(wù)，即用戶(hù)對(duì)目的地和路徑都明確，通常可被描述為一種短范圍、高精度的移動(dòng)。操縱任務(wù)常見(jiàn)于競(jìng)速類(lèi)電腦游戲，用戶(hù)在單一路徑的場(chǎng)景下執(zhí)行任務(wù)，任務(wù)目標(biāo)單一，通常為到達(dá)某個(gè)目的地。搜索和探索任務(wù)常見(jiàn)于角色扮演類(lèi)或沙盒類(lèi)游戲，用戶(hù)均在無(wú)特定路徑的場(chǎng)景下執(zhí)行任務(wù)，不同點(diǎn)在于：搜索的目的性更強(qiáng)，而探索的任務(wù)目標(biāo)則非常多樣且因人而異。

1.2 界面

1.2.1 界面參考系

在虛擬現(xiàn)實(shí)中，頭戴式顯示器(Head-mounted Display，HMD)是最為主要的顯示設(shè)備，能夠讓用戶(hù)完全沉浸于虛擬環(huán)境當(dāng)中，感受不到屏幕的存在。因此，在虛擬現(xiàn)實(shí)中的圖形用戶(hù)界面(Graphical User Interface，GUI)已經(jīng)很難再以屏幕作為參考系，取而代之的是其他更多的選擇。不同參考系的界面會(huì)帶來(lái)不同的用戶(hù)體驗(yàn)。將界面放置在適當(dāng)?shù)膮⒖枷抵袑?duì)于可用性和舒適性非常重要[12]。通常，虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中的參考系主要有：①以頭部作為參考系，即界面跟隨用戶(hù)的頭部運(yùn)動(dòng)；②以軀干作為參考系，界面隨著身體旋轉(zhuǎn)和平移，用戶(hù)可以利用身體感受感知，適合與身體相關(guān)的工具；③以虛擬世界作為參考系，有利于玩家對(duì)地理位置和方向的思考、大范圍導(dǎo)航和建立對(duì)虛擬世界的認(rèn)知地圖[12]。

1.2.2 導(dǎo)航界面分類(lèi)

經(jīng)過(guò)對(duì)市面的各類(lèi)虛擬產(chǎn)品調(diào)查發(fā)現(xiàn)，虛擬場(chǎng)景中的導(dǎo)航界面在電腦游戲里應(yīng)用最廣泛，其中最常見(jiàn)的導(dǎo)航形式如圖1所示。

圖1 常見(jiàn)游戲?qū)Ш椒绞?/p>

地圖導(dǎo)航方式(圖1(a))能顯示玩家所在的位置和周邊的環(huán)境；尋路光帶導(dǎo)航方式在路面上描繪一條發(fā)光的路徑為用戶(hù)提供視覺(jué)線索(圖1(b))；提示圖標(biāo)導(dǎo)航方式(圖1(c))在場(chǎng)景中標(biāo)有彎道的信息，提示用戶(hù)彎道的情況；實(shí)物路牌(圖1(d))是與現(xiàn)實(shí)世界最接近的導(dǎo)航方式；虛擬地標(biāo)(圖1(e))導(dǎo)航方式通過(guò)標(biāo)記出最終目的地位置，使得無(wú)論用戶(hù)在何處都可以找到這標(biāo)記；浮動(dòng)圖標(biāo)導(dǎo)航方式(圖1(f))將圖標(biāo)一直浮動(dòng)在屏幕邊緣，以此隱喻目的地方向。尋路光帶、提示圖標(biāo)和實(shí)物路牌導(dǎo)航方式常見(jiàn)于競(jìng)速類(lèi)游戲，即操縱任務(wù)；虛擬地標(biāo)和浮動(dòng)圖標(biāo)導(dǎo)航方式常見(jiàn)于角色扮演類(lèi)游戲，即探索或搜索任務(wù)；地圖導(dǎo)航方式在各類(lèi)游戲中都非常常見(jiàn)，適用于各類(lèi)導(dǎo)航任務(wù)。

本文參照?qǐng)D1所示的電腦游戲?qū)Ш椒绞?，提出適用于虛擬騎行的不同導(dǎo)航界面，研究不同導(dǎo)航界面中的用戶(hù)體驗(yàn)。實(shí)物路牌、虛擬地標(biāo)和尋路光帶屬于以虛擬世界為參考系的界面，浮動(dòng)圖標(biāo)與提示圖標(biāo)屬于以頭部為參考系的界面，其差異性不大，所以本文將選取地圖、尋路光帶和提示圖標(biāo)作為研究對(duì)象，為了讓3種界面的相對(duì)位置更契合各自特征，同時(shí)體現(xiàn)差異性，因此將其匹配到不同的界面參考系：地圖以軀干為參考系；尋路光帶以世界為參考系；提示圖標(biāo)以頭部為參考系。

1.3 體驗(yàn)要素

效率、滿(mǎn)意度、易學(xué)性、易用性是交互任務(wù)中經(jīng)常被討論的體驗(yàn)要素[13]。本文聚焦于用戶(hù)在導(dǎo)航過(guò)程中的騎行體驗(yàn)。對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用而言，環(huán)境感知度和臨場(chǎng)感是比較重要的屬性，是在虛擬現(xiàn)實(shí)中重要的體驗(yàn)要素[3]。因此，本文所指導(dǎo)航中的體驗(yàn)要素定義為以下幾種：①效率，用戶(hù)完成指定任務(wù)所消耗的時(shí)間，完成相同任務(wù)所需時(shí)間越短證明效率越高；②滿(mǎn)意度，用戶(hù)對(duì)導(dǎo)航方式的滿(mǎn)意程度；③易學(xué)性，用戶(hù)適應(yīng)導(dǎo)航任務(wù)的快慢程度；④易用性，用戶(hù)執(zhí)行導(dǎo)航任務(wù)的難易程度；⑤環(huán)境感知度，用戶(hù)能感知場(chǎng)景物體的程度；⑥臨場(chǎng)感，用戶(hù)覺(jué)得自己身臨其境的程度。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 測(cè)試系統(tǒng)

2.1.1 硬件設(shè)備

硬件組成包括：運(yùn)行Microsoft Windows 7 操作系統(tǒng)Intel i7處理器的PC，Oculus DK2 HMD頭盔。使用NVIDIA GeForce GTX 1050顯卡實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景渲染。該卡具有兩個(gè)視頻輸出，可同時(shí)連接液晶顯示器和HMD頭盔，實(shí)驗(yàn)人員可實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶(hù)在虛擬環(huán)境中的操作。

本實(shí)驗(yàn)的輸入設(shè)備是一臺(tái)經(jīng)過(guò)改裝的自行車(chē)(圖2)，能提供阻力來(lái)模擬上下坡騎行阻力。用戶(hù)通過(guò)真實(shí)騎行來(lái)控制虛擬場(chǎng)景。騎行過(guò)程中的車(chē)頭轉(zhuǎn)向角度、車(chē)輪轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)傳送給測(cè)試系統(tǒng)。為了避免個(gè)體速度差異帶來(lái)的誤差，設(shè)備設(shè)有極限速度(5 m/s，中速騎行的速度)，即被試的速度達(dá)到5 m/s后，虛擬騎行速度不會(huì)再增加。

圖2 實(shí)驗(yàn)的硬件設(shè)備

2.1.2 虛擬環(huán)境

本實(shí)驗(yàn)的虛擬環(huán)境是一個(gè)開(kāi)闊的草地，草地上設(shè)有唯一道路讓用戶(hù)騎行(圖3(a))，該道路涵蓋了45°、90°、135°、180°的彎道，足以模擬常見(jiàn)的真實(shí)道路形態(tài)。道路兩旁設(shè)有透明墻壁，道路上設(shè)有障礙物和圍欄。在虛擬現(xiàn)實(shí)中碰撞會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的眩暈，所以當(dāng)虛擬自行車(chē)與路面的障礙物、圍欄或透明墻接觸時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生物理碰撞，但系統(tǒng)會(huì)記錄此碰撞信息并且發(fā)出警告音。另外，虛擬環(huán)境上設(shè)有特征物體(吸引注意而且外觀獨(dú)特的物體)，物體上方標(biāo)有數(shù)字(圖3(b))。虛擬場(chǎng)景的路線圖如圖3(c)所示，19個(gè)障礙物隨機(jī)分布于道路邊緣，6個(gè)特征物體隨機(jī)分布于道路兩旁。

2.2 任務(wù)

本次實(shí)驗(yàn)將聚焦于導(dǎo)航中的操縱任務(wù)。實(shí)驗(yàn)要求被試者沿著虛擬環(huán)境中的道路騎行到終點(diǎn)。每次騎行大概需要2.5 min，執(zhí)行3次，每次任務(wù)后可以休息一段時(shí)間。被試者需要盡量避免與環(huán)境上的物體和道路兩旁的透明墻發(fā)生碰撞，并以最短的時(shí)間完成任務(wù)。每次任務(wù)后，需要回答有否發(fā)現(xiàn)特征物體并復(fù)述物體上面的數(shù)字。

2.3 假設(shè)

本實(shí)驗(yàn)將以無(wú)導(dǎo)航界面時(shí)的騎行體驗(yàn)為基準(zhǔn)，與增加導(dǎo)航界面后的騎行體驗(yàn)進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)假設(shè)如下：與沒(méi)有導(dǎo)航界面相比，使用導(dǎo)航界面對(duì)騎行體驗(yàn)(效率、滿(mǎn)意度、易學(xué)性、易用性、環(huán)境感知度、臨場(chǎng)感)有顯著的提升(H0)。此外，基于3種導(dǎo)航界面具有不同的特性，本實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步提出假設(shè)：3種導(dǎo)航界面能帶來(lái)不一樣的體驗(yàn)(H1)；尋路光帶的形式最直觀，所以尋路光帶的導(dǎo)航效率最高(H1.1)；地圖的導(dǎo)航形式最常見(jiàn)、所以地圖在易學(xué)性和易用性上會(huì)更勝一籌(H1.2)；提示圖標(biāo)能很好地引起用戶(hù)注意，所以提示圖標(biāo)能讓用戶(hù)在轉(zhuǎn)彎時(shí)有更好的表現(xiàn)(H1.3)。本實(shí)驗(yàn)將不考慮幾個(gè)界面組合使用的情況，只聚焦于單個(gè)界面。因此實(shí)驗(yàn)將設(shè)有3組實(shí)驗(yàn)組(3種導(dǎo)航界面)和1組對(duì)照組(無(wú)導(dǎo)航界面)，通過(guò)組間比較驗(yàn)證假設(shè)。

圖3 虛擬場(chǎng)景

2.4 被試

實(shí)驗(yàn)共28名被試者參與，年齡在20~25歲之間，其中16名被試者有使用過(guò)VR設(shè)備的經(jīng)驗(yàn)。被試者隨機(jī)分為4組，每組7人，有VR經(jīng)驗(yàn)者占比均為4/7。劃分后的4組被標(biāo)記為Z、A、B和C，分別對(duì)應(yīng)著無(wú)導(dǎo)航、尋路光帶導(dǎo)航、地圖導(dǎo)航和提示圖標(biāo)導(dǎo)航4種騎行方式。每組將會(huì)在相同的虛擬場(chǎng)景下執(zhí)行任務(wù)。

2.5 執(zhí)行

實(shí)驗(yàn)前被試者會(huì)被簡(jiǎn)單地詢(xún)問(wèn)年齡、性別、VR經(jīng)驗(yàn)和電腦3D游戲經(jīng)驗(yàn)。隨后簡(jiǎn)短介紹實(shí)驗(yàn)流程、任務(wù)、設(shè)備的使用及相關(guān)注意事項(xiàng)。實(shí)驗(yàn)的流程將分為4個(gè)環(huán)節(jié)執(zhí)行。

環(huán)節(jié)1. 練習(xí)。被試者帶上VR設(shè)備并學(xué)習(xí)VR測(cè)試系統(tǒng)的使用：通過(guò)自行車(chē)平臺(tái)(輸入設(shè)備)控制虛擬自行車(chē)前行和轉(zhuǎn)向，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)頭部視察周邊的環(huán)境(圖4)。被試者會(huì)被安排在一個(gè)非實(shí)驗(yàn)虛擬環(huán)境進(jìn)行騎行練習(xí)(圖5(a))，當(dāng)其認(rèn)為已經(jīng)熟悉設(shè)備并可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后即進(jìn)入第二環(huán)節(jié)。

環(huán)節(jié)2. 預(yù)實(shí)驗(yàn)。被試者在虛擬場(chǎng)景(圖5(b))中進(jìn)行時(shí)長(zhǎng)約2.5 min的騎行任務(wù)，到達(dá)終點(diǎn)后會(huì)被詢(xún)問(wèn)是否發(fā)現(xiàn)特征物體以及復(fù)述物體上方的數(shù)字。

環(huán)節(jié)3. 正式實(shí)驗(yàn)。與環(huán)節(jié)2基本相同，但被試者會(huì)被安排在全新的虛擬場(chǎng)景中騎行(圖5(c))，而且每組會(huì)有各自的導(dǎo)航方式(圖6)輔助被試完成任務(wù)。

環(huán)節(jié)4. 被試者需要填寫(xiě)一份問(wèn)卷，以及接受實(shí)驗(yàn)員短暫的訪談。

圖4 被試執(zhí)行導(dǎo)航任務(wù)

2.6 數(shù)據(jù)收集與體驗(yàn)度量

在任務(wù)過(guò)程中，測(cè)試系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)記錄以下數(shù)據(jù)：任務(wù)完成時(shí)間、碰撞次數(shù)、碰撞位置、發(fā)現(xiàn)特征物體的準(zhǔn)確率。任務(wù)完成時(shí)間能有效代表效率；碰撞次數(shù)越多證明系統(tǒng)越難用，所以用碰撞次數(shù)來(lái)表征系統(tǒng)的易用性；環(huán)境感知度可以通過(guò)發(fā)現(xiàn)特征物體的準(zhǔn)確率來(lái)度量；滿(mǎn)意度、易學(xué)性、易用性、臨場(chǎng)感是一種主觀的感受，可通過(guò)問(wèn)卷的形式度量。USE量表可以度量用戶(hù)的滿(mǎn)意度、易學(xué)型和易用性[13]。用戶(hù)的臨場(chǎng)感可以用PQ量表來(lái)度量[14]。體驗(yàn)要素和所收集數(shù)據(jù)的關(guān)系見(jiàn)表1。

圖5 各環(huán)節(jié)的虛擬場(chǎng)景

圖6 不同實(shí)驗(yàn)組的導(dǎo)航方式

表1 體驗(yàn)要素和所收集數(shù)據(jù)的關(guān)系

3 結(jié) 果

圖7(a)顯示在不同界面導(dǎo)航下，被試者完成任務(wù)的時(shí)間。無(wú)導(dǎo)航狀態(tài)下的平均試驗(yàn)時(shí)間132.36 s，提示圖標(biāo)平均試驗(yàn)時(shí)間121.73 s，使用提示圖標(biāo)導(dǎo)航比無(wú)導(dǎo)航的騎行效率高出10.63 s(8.72%)，但不顯著(=0.08)。地圖和尋路光帶的導(dǎo)航效率與無(wú)導(dǎo)航差別不大。圖7(b)給出用戶(hù)在各界面導(dǎo)航下的碰撞次數(shù)。各組的平均碰撞次數(shù)均在1.5次以下，然而實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有較大誤差，所以不能得出結(jié)論。在環(huán)境感知度方面(圖7(c))，使用提示圖標(biāo)后被試者發(fā)現(xiàn)物體的準(zhǔn)確率只有50%，相比無(wú)導(dǎo)航下被試者發(fā)現(xiàn)物體90%的準(zhǔn)確率低了40%，可以認(rèn)為提示圖標(biāo)會(huì)顯著降低用戶(hù)對(duì)環(huán)境的感知度(=0.01)；地圖對(duì)環(huán)境感知的影響不大，而尋路光帶有輕微影響但不顯著。

在主觀評(píng)價(jià)方面(圖8(a))，尋路光帶一定程度上能提高用戶(hù)對(duì)任務(wù)的滿(mǎn)意度但并不顯著(=0.09)，其他導(dǎo)航方式均無(wú)顯著影響。提示圖標(biāo)和尋路光帶都能明顯地提高界面的易學(xué)性(=0.03)，此外尋路光帶在易用性方面有顯著的提高(=0.02)。用戶(hù)的臨場(chǎng)感會(huì)因?qū)Ш浇缑娴募尤胗行》鹊奶嵘?圖8(b))，但不顯著(>0.05)。

本實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步對(duì)碰撞次數(shù)、彎道角度和環(huán)境感知度等要素間的相關(guān)性進(jìn)行了分析。28名被試者中有10名發(fā)生了碰撞，其中9名碰撞于135°的彎道，5名碰撞于90°的彎道，均發(fā)生在偏轉(zhuǎn)角度大的彎道上，其碰撞次數(shù)和位置分布如圖9(a)所示。180°彎道上未發(fā)生碰撞，原因可能在于其轉(zhuǎn)角的圓弧半徑較大(1>2) (圖9(b))。碰撞的概率是否取決于彎道的夾角和彎道所在的圓弧半徑，有待進(jìn)一步驗(yàn)證。由圖10給出碰撞次數(shù)和環(huán)境感知度的相關(guān)性分析可以發(fā)現(xiàn)，碰撞次數(shù)與環(huán)境感知度不存在相關(guān)性，即碰撞不會(huì)影響用戶(hù)對(duì)環(huán)境的感知。

圖7 用戶(hù)在客觀數(shù)據(jù)上的平均得分

圖8 用戶(hù)在主觀評(píng)價(jià)上的平均評(píng)分

圖9 碰撞次數(shù)與彎道角度的分析

圖10 碰撞次數(shù)和環(huán)境感知度的相關(guān)性分析

4 討 論

實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期有較大的差別，即H0、H1都無(wú)法被完全證實(shí)。首先，尋路光帶沒(méi)有符合預(yù)期(使導(dǎo)航變得高效)，反而提示圖標(biāo)顯得更高效，因?yàn)槠淠茴~外提示用戶(hù)彎道有多急，使用戶(hù)可以及時(shí)調(diào)整速度。在訪談中，75%的被試者認(rèn)為提示圖標(biāo)對(duì)導(dǎo)航有幫助。盡管如此，仍不能確切地證明提示圖標(biāo)是一個(gè)最高效的導(dǎo)航方式。更重要的是，提示圖標(biāo)會(huì)顯著降低用戶(hù)對(duì)環(huán)境的感知度。所以不建議使用提示圖標(biāo)導(dǎo)航。甚至，不建議使用以頭部為參考系的圖形界面，因?yàn)榇嬖谥档陀脩?hù)對(duì)環(huán)境的感知度的風(fēng)險(xiǎn)。

其次，雖然在客觀評(píng)估上各種導(dǎo)航界面沒(méi)有表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)，但在主觀評(píng)價(jià)上(滿(mǎn)意度、易學(xué)性、易用性)尋路光帶有著不錯(cuò)的表現(xiàn)。在訪談中，有被試者反饋：“光帶能讓我更好地執(zhí)行任務(wù)，我只要跟著它走就可以了”，近85%的被試者認(rèn)為其對(duì)導(dǎo)航有幫助?？梢哉J(rèn)為，尋路光帶能有效地在心理層面上降低任務(wù)難度。因此，建議使用尋路光帶導(dǎo)航，而且更適合用于新手輔助或者更加復(fù)雜的路面環(huán)境。

再次，本次實(shí)驗(yàn)僅僅針對(duì)導(dǎo)航任務(wù)的其中一個(gè)分類(lèi)(操縱任務(wù))。在這一任務(wù)下，環(huán)境所提供的視覺(jué)信息或足以支持用戶(hù)導(dǎo)航，所以在客觀評(píng)估上各導(dǎo)航的差異不明顯。此外，雖然地圖導(dǎo)航方式?jīng)]有表現(xiàn)出任何優(yōu)勢(shì)，但其能讓用戶(hù)全局地了解環(huán)境，可能更適合其他類(lèi)型的導(dǎo)航任務(wù)，這有待以后的實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。

最后，在虛擬場(chǎng)景的設(shè)計(jì)中，為了避免用戶(hù)發(fā)生碰撞，建議盡量使用角度較小的彎道。角度較大的彎道除了會(huì)更容易讓用戶(hù)碰撞外，還會(huì)讓用戶(hù)產(chǎn)生眩暈感。目前還沒(méi)發(fā)現(xiàn)能有效減少碰撞的界面，在以后的研究中會(huì)更加關(guān)注。

5 總結(jié)和未來(lái)工作

對(duì)尋路光帶、地圖和提示圖標(biāo)等3種導(dǎo)航方式進(jìn)行了用戶(hù)體驗(yàn)研究。首先將導(dǎo)航中的用戶(hù)體驗(yàn)分解為6個(gè)要素：效率、滿(mǎn)意度、易學(xué)性、易用性、環(huán)境感知度和臨場(chǎng)感。然后將每種導(dǎo)航界面與無(wú)界面導(dǎo)航進(jìn)行對(duì)比分析，確定其在各個(gè)體驗(yàn)要素上是否存在顯著的提升。結(jié)果表明，尋路光帶在易學(xué)性和易用性上有比較好的表現(xiàn)，提示圖標(biāo)會(huì)顯著降低用戶(hù)的環(huán)境感知度，地圖與無(wú)導(dǎo)航?jīng)]有顯著的差別。最后，提出了這些導(dǎo)航界面的適用場(chǎng)景和使用建議。

本文僅針對(duì)一種導(dǎo)航任務(wù)進(jìn)行研究，所以研究結(jié)論有一定局限性。在未來(lái)，研究將延伸至其他類(lèi)型的導(dǎo)航任務(wù)，從而得出更多增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)導(dǎo)航體驗(yàn)的方案。

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Experience Measurement of Three Navigation Interfaces in Virtual Riding

JIANG Lijun1,2, LI Jianyu1, LI Zhelin1,2, WU Zhanghong1, ZHANG Yu1

(1. College of Design, South China University of Technology, Guangzhou Guangdong 510000, China; 2. Guangdong Engineering Research Center of Human-Computer Interaction Design, Guangzhou Guangdong 510000, China)

Relevant researches indicate that most users meet difficulties in navigation in virtual reality. However, the current study on navigation is still insufficient. Aiming at this problem, a study on immersive virtual riding is conducted to measure the user experience of different navigational interfaces including the map, the directional icon and the light path. The evaluation indicators involve efficiency, satisfaction and learnability. Subjects will ride along the paths in virtual environment to reach the destination and the system will record the riding time and the number of collisions to quantify different elements of user experience. The experimental result shows as follows. Firstly, the directional icon can increase the efficiency of virtual riding to some, but not significant degree. However, the directional icon contributes to low perception of other objects in virtual environment. Secondly, when the users use light path to navigate, the usability and the learnability are significantly improved. Lastly, there is little difference between the experience of map navigation and the experience without any navigation.

virtual reality; virtual riding; navigation; navigation interface; users experience

TP 391

10.11996/JG.j.2095-302X.2018030515

A

2095-302X(2018)03-0515-07

2017-10-06；

2017-12-04

中央高校基本科研業(yè)務(wù)(2017ZX013)；廣州市科技新委科學(xué)研究專(zhuān)項(xiàng)(201607010308)

姜立軍(1968–)，男，湖南益陽(yáng)人，教授，博士。主要研究方向?yàn)槿艘蚬πа芯?、人機(jī)交互技術(shù)研究。E-mail：ljjiang@scut.edu.cn