研究员探讨基于注视点的AR/VR菜单设计
用注视点作为交互的输入模式
（映维网 2021年05月25日 星期二）社区一直在探索适合XR领域的交互方式。现在，越来越多的增强现实和虚拟现实头戴式显示器开始集成眼动追踪，例如Vive Pro eye、FOVE VR、Hololens 2和Magic Leap One，这允许我们利用注视点作为交互的输入模式。
当前的AR/VR用户界面设计通常依赖于控制器输入，以使用类似WIMP的交互风格来导航图形用户界面（GUI）元素。然而，基于注视点的AR/VR交互最佳实践尚未建立。导航GUI菜单和输入热键命令是用户与应用程序交互的两种常见方法。GUI菜单界面为新手用户提供了帮助，因为它们允许用户通过GUI界面输入命令或选择项目，不需要用户事先知晓菜单的结构。但对于专家用户来说，浏览这种GUI可能会相当麻烦，而且速度慢。所以，一系列的应用程序同时提供热键功能，为专家用户提供高输入效率。
标记菜单为新手（GUI菜单）和专家（手势）用户提供了支持，并有助于新手逐步过渡到专家。与传统的输入模式一样，需要在眼睛界面中支持不同级别的专业知识。利用基于眼睛的标记菜单，新手用户可以通过探索饼图菜单中的可用选项进行选择，并使用手势选择项目。这与眼球的运动轨迹（即扫视）非常吻合。另外，专家用户可以通过注视动作移动眼睛执行同样的选择。这种轨迹模仿了鼠标或触控笔输入。
尽管基于注视的标记菜单具有潜在的优势，但是探索它们的应用方面的研究依然有限，例如渲染饼图菜单的大小应如何；从内容到边界必须有多大的边距，以避免意外激活；在设计标记菜单手势时，需要如何考虑可能的深度和粒度限制等等。
Chatham Labs和多伦多大学的研究人员就这一方面进行了探索，并于日前发表了一份名为《StickyPie: A Gaze-Based, Scale-Invariant Marking Menu Optimized for AR/VR》的论文。
这篇论文探讨了基于注视点的AR/VR菜单设计。它首先识别并解释了眼动控制和当前眼动硬件固有的挑战，包括错误选择和错误激活。通过三个实证研究，团队优化和验证了设计参数以减轻相关错误，同时减少完成时间、任务负荷和眼睛疲劳。基于研究的发现，研究人员提出了一套设计准则来支持基于注视点的标记菜单，并开发了一种标记菜单技术StickyPie。对StickyPie的评估显示，StickyPie比传统技术（即常规技术）更容易学习，3次使用后效率提高10%。
团队的第一个实验旨在通过比较用户偏好和输入性能来确定菜单项的最佳大小，方法是使用基线菜单布局，然后使用具有更高深度和粒度的布局。除了对饼图大小的洞察之外，第一个实验同时揭示了过选（即无意中选择多个项目）是一个重要的错误来源。
为了解决这个问题，团队提供了StickyPie：这个标记菜单将每个扫视视视为一个单独的过界动作。相比之下，与常规的pie版本（RegularPie）相比，长距离扫视可能会产生多个过界行动。通过检测下一个着陆位置，StickyPie系统可以将下一个菜单位置与之匹配，避免相邻菜单项的多次选择。所以，StickyPie对不同的眼跳长度不敏感，并且支持“尺度不变”的注视标记输入。
在第一个实验确定最佳菜单项大小的情况下，团队随后进行了第二个实验，并研究StickyPie在菜单深度和粒度方面的可用性。最后，研究人员评估了StickyPie与RegularPie的对比，并根据设计指南为VR应用程序的通用命令集设计了标记菜单。
具体来说，团队基于实验1和实验2的结果提出了以下设计准则：（G1）在输入效率最重要的情况下，增加粒度比增加深度更好(G2）；如果深度为2，则8粒度与6粒度同等有效，但如果标记菜单设计需要2以上的深度，则应将粒度设置为6；(G3）wedge的内容至少远离边界3度；(G4）饼图大小2.5度到3度为最优。
总结来说，相关的贡献有三个方面：
- 设计指南：介绍了基于注视的标记菜单的设计指南。
- 标记菜单的实用设计示例：按照设计指南，团队为VR应用创建了一个带有32个通用命令的实用标记菜单。
- StickyPie：实验结果表明，StickyPie比RegularPie具有更好的输入性能和学习应性。
相关论文：StickyPie: A Gaze-Based, Scale-Invariant Marking Menu Optimized for AR/VR
名为《StickyPie: A Gaze-Based, Scale-Invariant Marking Menu Optimized for AR/VR》的论文由Chatham Labs和多伦多大学的研究人员撰写。更多关于实验的过程和介绍请点击访问论文。
