微软研究为头颈部伤疾的身体障碍人群提供无障碍VR体验

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旨在帮助身体不便的人群使用VR

映维网 2021年09月15日)不少应用程序都纳包含过多的虚拟内容,超出了设备在给定时间内所能显示的极限,并需要用户滚动、平移或缩放以查找感知视图外的信息。例如,为了确定餐厅的位置,用户可能需要平移或缩放虚拟地图以查看餐厅的位置。多年来,研究人员开发了众多方法来提高识别和导航视图外兴趣点(POI)的体验。

对于VR头显,用户一般是通过有限的视口来查看虚拟环境。虚拟现实可以包含对用例至关重要的对象、空间和虚拟化身。但是,所述POI可能在给定时间不可见。为了解决这个问题,行业已经开发了一系列的POI感知技术来帮助可视化来视图之外的POI。所述可视化技术能够传达空间信息,例如POI相对于用户当前位置的方向和距离。然后,可以利用头部追踪来帮助用户定位POI,直到它位于感知视图之内。

尽管头部追踪对于大多数人而言是一种便捷方式,但对于头部或身体运动受限的用户而言,这是一个难以实现的任务。例如,患有颈部损伤或运动障碍(如脑瘫或肌营养不良)的人群可能无法以稳定和流畅的方式旋转头部或身体。另外,情境障碍同样会造成旋转头部或身体时的运动困难,比如说特定的就坐方式。所以我们需要构思更易于访问的POI交互方法,从而为行动受限的人士提供帮助。

针对这个问题,微软提出了一个旨在帮助设计师根据不同用户能力和虚拟现实环境创建和定制无障碍POI技术的框架Nearmi。Nearmi框架包含四个组成部分:1.表示,亦即屏幕外POI的可视化;2.显示,亦即POI可视化的呈现;3.选择,亦即允许用户与显示器交互以选择POI;4.转换:亦即将camera重新定向到选定的POI。研究团队指出,设计师可以使用Nearmi为每个组件实现不同的实例,从而创建各种POI技术。

现有POI技术中的表示包括圆(光晕)、三角形(楔形)、箭头和画中画视图。设计师为POI选择的表示形式取决于一系列的因素,包括虚拟环境的样式和任务。在以前的研究中,大多数POI技术只实现表示和显示组件,并假设用户可以独立地将环境或自身定向到POI。与之相比,Nearmi包括选择和转换组件,并用于自动将用户重定向到所选择的POI。

对于选择:需要很少移动(头部或身体)的POI技术必须允许用户向系统指示他们希望朝向哪个POI,这是通过选择组件实现。用户可以通过手势、声音、眼球运动或输入设备等多种方式选择POI。

对于转换:在选择POI后,可以通过重新定位用户或环境来将用户定向到POI。转换是一种自动重新定位,并消除了用户旋转头部或身体的负担。

如图所示,用户周围可以围绕一系列头显视场所无法覆盖的POI表示(a);这时,基于Nearmi的实现可以允许用户调出PIO表示面板(b);然后,用户可以自由选择感兴趣的POI表示(c);接下来,系统可以进行感知视图转换,并头显显示的画面重定向到用户选择的POI表示(d)。

使用Nearmi设计的POI技术将允许用户在显示器感知原本看不见的POI表示,并选择他们想要查看的POI,并最终向POI的方向过渡转换。Nearmi框架概述了一个设计空间。相关表示可以是视觉、听觉或触觉。如果没有表示,用户将不知道附近的POI。部分表示同时可以传递有关POI属性的信息,例如它们相对于用户位置的距离和方向。

同时,团队实现了一系列反映了与无障碍POI技术相关的设计考虑的Nearmi实例,并对17名行动不便人士进行了一项启发研究。其中,被试观看不同Nearmi实现的视频,并要求选择和讨论他们的偏好。研究人员发现,被试对于喜欢或不喜欢单个实现有相似的理由。然而,每名被试都权衡了无障碍性、现实性、空间意识、舒适性、交互熟悉性、虚拟环境美学和预期沉浸感等方面,并强调了可定制性的需要。

研究人员指出,尽管设想和构建无障碍虚拟现实系统需要时间,但像Nearmi这样的框架可以帮助加速无障碍技术的设计。团队确定了Nearmi框架对VR用户和设计师的四个优势:1.它为POI技术提供了无障碍性;2. 它构建了一个设计过程;3.它促进了评估;4.它提供了POI技术的可定制性。

例如对于可定制性,Nearmi可直接集成为VR应用程序中的设置,并允许用户尝试不同的Nearmi实现,从而选择最适合其能力和个人偏好的组合。

当然,团队指出当前的研究具有一定的局限性,并需要进一步的研究和探索。例如,深入理解被试评估VR技术十分关键。根据用户反馈,一个探索方向是增加其他输入机制(比如说注视点),而在未来研究中可以探究的另一个设计挑战是提供更简单的定制化技术,这样用户无需经过多次排列就可以创建自己喜欢的实现。

相关论文Nearmi: A Framework for Designing Point of Interest Techniques for VR Users with Limited Mobility

总的来说,所述研究的贡献包含三个方面:

  1. 一个为虚拟现实环境设计无障碍POI技术的框架Nearmi
  2. 一组用于实现Nearmi的相关设计注意事项,即通过遵循Nearmi框架设计的POI技术
  3. 头部或身体运动受限的个体对一组Nearmi实现的感知的实证结果。
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