動(dòng)感單車(chē)的側(cè)傾反饋體驗(yàn)設(shè)計(jì)研究

李建余，姜立軍,2，姜立新

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動(dòng)感單車(chē)的側(cè)傾反饋體驗(yàn)設(shè)計(jì)研究

李建余1，姜立軍1,2，姜立新3

(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， 3. 湖南工業(yè)大學(xué)，湖南 株洲 412007)

眩暈問(wèn)題是影響虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)的一個(gè)重要因素。以動(dòng)感單車(chē)的虛擬騎行為例，從側(cè)傾體感反饋的角度，提出了降低用戶(hù)眩暈感的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)其進(jìn)行了用戶(hù)體驗(yàn)度量。首先，設(shè)計(jì)了可能的3種騎行姿態(tài)的反饋方式，分別是基于用戶(hù)自身側(cè)傾的體感反饋方式(IR模式)、基于用戶(hù)轉(zhuǎn)彎角度的體感反饋方式(PR模式)和無(wú)反饋方式(NR模式)。然后，對(duì)3種反饋方式進(jìn)行了用戶(hù)體驗(yàn)度量。研究表明，IR模式不適用于虛擬騎行；PR模式與NR模式相比，除了能降低用戶(hù)在轉(zhuǎn)彎過(guò)程中的眩暈感外，還提高了用戶(hù)的臨場(chǎng)感、系統(tǒng)的易學(xué)性及易用性。

虛擬騎行；側(cè)傾反饋；用戶(hù)體驗(yàn)

暈動(dòng)癥[1]是一種虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)中感官平衡失調(diào)導(dǎo)致的不舒適癥狀，當(dāng)人眼所見(jiàn)到的運(yùn)動(dòng)與前庭系統(tǒng)感到的運(yùn)動(dòng)不相符時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生暈厥、惡心等癥狀[2]。2001年，DUH等[3]證明了獨(dú)立視覺(jué)背景(independent visual background，IVB)可以減少場(chǎng)景移動(dòng)所引起的暈動(dòng)癥，并且證明了位于視覺(jué)周邊的IVB比位于視覺(jué)中心的IVB更加有效。2002年，LIN等[4]進(jìn)一步對(duì)比了分別由網(wǎng)格、少云和多云組成的IVB對(duì)暈動(dòng)癥的影響，結(jié)果表明，由云組成的IVB能更有效地減少惡心。2016年，F(xiàn)ERNANDES和FEINER[5]探索了響應(yīng)視覺(jué)所感覺(jué)到的運(yùn)動(dòng)動(dòng)態(tài)改變物理視野(field of view, FOV)的交互方式，可以減少參與者的暈動(dòng)癥，并能幫助其適應(yīng)虛擬環(huán)境，且不會(huì)降低臨場(chǎng)感。2017年，KEMENY等[6]開(kāi)發(fā)了一種新的“頭部鎖定”交互方式用于虛擬環(huán)境中的旋轉(zhuǎn)活動(dòng)，此交互方式顯著地減少了暈動(dòng)癥的產(chǎn)生。上述研究已從視覺(jué)反饋這一角度提出降低暈動(dòng)癥和提升體驗(yàn)的有效解決方案。然而，虛擬現(xiàn)實(shí)包含多種感覺(jué)通道的交互，任何感覺(jué)通道的反饋都有可能對(duì)暈動(dòng)癥產(chǎn)生影響。OWEN等[7]指出，當(dāng)人迷失方向時(shí)若缺乏相應(yīng)的感知?jiǎng)幼骺赡軙?huì)導(dǎo)致暈動(dòng)癥易感性，所以除了視覺(jué)反饋外，體感反饋也能對(duì)暈動(dòng)癥產(chǎn)生影響。此外，許多學(xué)者已經(jīng)提出了體感反饋的優(yōu)勢(shì)。首先，體感反饋能提供警示信號(hào)和信息引導(dǎo)，分擔(dān)過(guò)于復(fù)雜的視聽(tīng)通道信息負(fù)擔(dān)[8-12]，如用觸覺(jué)信號(hào)代替身體運(yùn)動(dòng)動(dòng)作指導(dǎo)場(chǎng)景中的聲音提示就呈現(xiàn)出良好的指導(dǎo)效果[13]。其次，體感反饋能增強(qiáng)用戶(hù)感知，提供更真實(shí)的感受。如體感反饋與視覺(jué)和聲音提示相結(jié)合，可以使用戶(hù)覺(jué)得周邊環(huán)境更穩(wěn)固、更真實(shí)[14]。所以，將體感反饋應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實(shí)中，使用戶(hù)的視覺(jué)感知和體感感知相互融合，或能有效解決眩暈問(wèn)題，提升用戶(hù)體驗(yàn)。

1 騎行姿態(tài)分析

根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，自行車(chē)在轉(zhuǎn)彎時(shí)會(huì)發(fā)生側(cè)傾。通過(guò)力學(xué)分析可知，當(dāng)車(chē)在轉(zhuǎn)彎時(shí)，輪胎與地面的摩擦力會(huì)產(chǎn)生相反方向的力矩使車(chē)向外傾倒。實(shí)際情況是，當(dāng)人有傾倒感時(shí)，身體會(huì)自然做出調(diào)節(jié)，且向內(nèi)傾斜同時(shí)帶動(dòng)車(chē)輛傾斜[15-16]。相關(guān)研究指出自行車(chē)在理想狀態(tài)下轉(zhuǎn)彎角度與車(chē)輛傾角間的函數(shù)式[15]為

其中，為車(chē)輛傾角；為速度；為重力加速度；為輪距；為轉(zhuǎn)彎角度。

式(1)解釋了轉(zhuǎn)彎時(shí)的反饋體驗(yàn)。為此，本研究設(shè)計(jì)了兩種虛擬騎行的反饋方式。其一為基于用戶(hù)自身側(cè)傾的體感反饋方式，即輸入設(shè)備會(huì)隨著用戶(hù)自身的側(cè)傾作出反饋。如，當(dāng)用戶(hù)向左側(cè)傾身體時(shí)，輸入設(shè)備會(huì)同時(shí)被用戶(hù)帶動(dòng)向左側(cè)傾。這種反饋方式是基于用戶(hù)主動(dòng)意識(shí)產(chǎn)生的，為方便描述，將其稱(chēng)為IR模式。另一種反饋方式為，基于用戶(hù)轉(zhuǎn)彎角度的體感反饋方式，即輸入設(shè)備會(huì)根據(jù)用戶(hù)的轉(zhuǎn)彎角度自動(dòng)作出側(cè)傾反饋，以此帶動(dòng)用戶(hù)身體側(cè)傾。如，當(dāng)用戶(hù)向左轉(zhuǎn)彎時(shí)，設(shè)備會(huì)根據(jù)轉(zhuǎn)彎角度和函數(shù)公式算出側(cè)傾角度，并同時(shí)作出相應(yīng)側(cè)傾。這種反饋方式是用戶(hù)無(wú)意識(shí)狀態(tài)下被動(dòng)發(fā)生的，將其稱(chēng)為PR模式。另外，為比較IR模式和PR模式的有效性，需要一種基礎(chǔ)的反饋方式作為參照，即無(wú)反饋方式，將其稱(chēng)為NR模式。

2 測(cè)試系統(tǒng)

2.1 硬件設(shè)備

為保證系統(tǒng)能順利且流暢地運(yùn)行，本測(cè)試系統(tǒng)的顯示及處理系統(tǒng)具體構(gòu)成如下：運(yùn)行Microsoft Windows 7的操作系統(tǒng)、搭載Intel i7處理器的PC、Oculus DK2頭戴式顯示器(HMD)頭盔以及NVIDIA GeForce GTX 1050顯卡。本測(cè)試系統(tǒng)的輸入/輸出設(shè)備是一個(gè)自主研發(fā)的自行車(chē)平臺(tái)(圖1)。該平臺(tái)由多個(gè)功能模塊組成：磁粉制動(dòng)器，通過(guò)調(diào)整電流來(lái)提供不同的阻力，模擬用戶(hù)在虛擬騎行中的阻力；三自由度動(dòng)感平臺(tái)，能帶動(dòng)整個(gè)自行車(chē)平臺(tái)前后俯仰及左右側(cè)傾，模擬虛擬場(chǎng)景中的上下坡地形；不銹鋼軸承及鎖止塊，在開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)，用戶(hù)能通過(guò)身體左右側(cè)傾來(lái)帶動(dòng)自行車(chē)架側(cè)傾，在鎖定狀態(tài)時(shí)，用戶(hù)則不能讓其側(cè)傾；氣彈簧，能在自行車(chē)架側(cè)傾的狀態(tài)下提供反方向的彈力，讓自行車(chē)架自動(dòng)復(fù)位；角度傳感器，收集用戶(hù)在騎行過(guò)程中的車(chē)頭轉(zhuǎn)向角度數(shù)據(jù)；速度傳感器，收集飛輪轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)；心率傳感器，收集在整個(gè)騎行中的心率數(shù)據(jù)；Arduino開(kāi)發(fā)板，實(shí)時(shí)收集平臺(tái)的所有數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后傳送到測(cè)試系統(tǒng)。各傳感器的數(shù)據(jù)能實(shí)時(shí)映射到虛擬自行車(chē)上，用戶(hù)通過(guò)在硬件平臺(tái)上騎行控制虛擬自行車(chē)運(yùn)動(dòng)(圖2)。

圖1 自行車(chē)平臺(tái)

圖2 被試進(jìn)行騎行實(shí)驗(yàn)

2.2 虛擬環(huán)境

虛擬環(huán)境是一個(gè)開(kāi)闊的草地，草地上設(shè)有唯一用戶(hù)騎行道路，如圖3(a)所示，該道路首尾相連，且涵蓋各種角度的彎道。用戶(hù)只需沿著道路以最自然的狀態(tài)騎行即可，同時(shí)，系統(tǒng)會(huì)記錄用戶(hù)在虛擬環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)軌跡及超出軌道的次數(shù)。另外，道路上每隔一段距離會(huì)設(shè)有檢測(cè)點(diǎn)，此段路共5個(gè)檢測(cè)點(diǎn)如圖3(b)所示。當(dāng)用戶(hù)到達(dá)檢測(cè)點(diǎn)后，不需要停頓或減速，只需要口頭匯報(bào)當(dāng)前的眩暈情況，用數(shù)字0~10分表示，0代表無(wú)眩暈感并可以繼續(xù)騎行，10分為眩暈感非常強(qiáng)烈需要馬上終止。一旦用戶(hù)選擇了10分，表示不能繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)且馬上終止。實(shí)驗(yàn)人員會(huì)記錄用戶(hù)在每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)上匯報(bào)的分?jǐn)?shù)。最后，系統(tǒng)將自動(dòng)記錄用戶(hù)的心率、時(shí)間和轉(zhuǎn)彎角度等數(shù)據(jù)，以便實(shí)驗(yàn)后的數(shù)據(jù)分析。

(a) 首尾相連的道路

(b) 道路上的檢測(cè)點(diǎn)

圖3 實(shí)驗(yàn)的虛擬場(chǎng)景

2.3 測(cè)試系統(tǒng)與反饋方式

測(cè)試系統(tǒng)可以產(chǎn)生3種反饋方式，分別對(duì)應(yīng)著NR模式、IR模式和PR模式，如圖4所示。NR模式下，不銹鋼軸承及其鎖止塊和三自由度平臺(tái)均為關(guān)閉狀態(tài)。無(wú)論用戶(hù)如何擺動(dòng)身體，平臺(tái)和自行車(chē)架均不會(huì)發(fā)生側(cè)傾；IR模式下，不銹鋼軸承及其鎖止塊為開(kāi)啟狀態(tài)，三自由度動(dòng)感平臺(tái)為關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)用戶(hù)將身體左右側(cè)傾時(shí)，可以帶動(dòng)自行車(chē)架側(cè)傾。同時(shí)，氣彈簧會(huì)給予車(chē)架側(cè)傾方向相反的力，輔助用戶(hù)將車(chē)架擺正；PR模式下，不銹鋼軸承及其鎖止塊為關(guān)閉狀態(tài)，三自由度動(dòng)感平臺(tái)為開(kāi)啟狀態(tài)。系統(tǒng)會(huì)根據(jù)用戶(hù)轉(zhuǎn)彎的角度調(diào)整平臺(tái)側(cè)傾的角度，如當(dāng)用戶(hù)向左轉(zhuǎn)彎時(shí)，平臺(tái)會(huì)向左傾斜。由式(1)決定轉(zhuǎn)彎角度與側(cè)傾角度的函數(shù)關(guān)系。為了避免用戶(hù)從平臺(tái)上摔下，平臺(tái)設(shè)定了最大傾斜角為±5°。

圖4 測(cè)試系統(tǒng)3種反饋方式

3 預(yù)實(shí)驗(yàn)

3.1 用戶(hù)體驗(yàn)要素

本研究所指的體驗(yàn)要素包括：①眩暈感，用戶(hù)在騎行過(guò)程中及騎行后的眩暈情況；②滿(mǎn)意度，用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)的滿(mǎn)意程度；③易學(xué)性，用戶(hù)適應(yīng)系統(tǒng)的快慢程度；④易用性，用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)操作的難易程度；⑤臨場(chǎng)感，用戶(hù)覺(jué)得自己身臨其境的程度。

3.2 任務(wù)

實(shí)驗(yàn)要求被試沿著虛擬環(huán)境中的道路騎行兩圈且有以下規(guī)則：①被試需要盡量沿道路中心行駛，不能超越道路邊界，如果越界系統(tǒng)也不給予任何提示，但會(huì)記錄被試的行駛軌跡以及超出軌道的次數(shù)；②本次任務(wù)沒(méi)有時(shí)間限制，被試不需以最短的時(shí)間完成任務(wù)，但需要盡量地保持勻速騎行，并且每次任務(wù)的騎行速度應(yīng)盡量保持一致；③每次到達(dá)檢查點(diǎn)時(shí)，被試需要口頭匯報(bào)當(dāng)前的眩暈情況；④如果被試在騎行過(guò)程中感到身體不適，需向?qū)嶒?yàn)員匯報(bào)，并自由地選擇是否終止實(shí)驗(yàn)。每次騎行大概需要2分半鐘，重復(fù)執(zhí)行2次。每次任務(wù)后被試可以休息一段時(shí)間，直至其認(rèn)為可以執(zhí)行下一次任務(wù)。

3.3 過(guò)程

實(shí)驗(yàn)前被試會(huì)接受簡(jiǎn)單地詢(xún)問(wèn)，如年齡、性別、VR經(jīng)驗(yàn)和電腦3D游戲經(jīng)驗(yàn)。隨后實(shí)驗(yàn)員簡(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)。將實(shí)驗(yàn)的流程分為3個(gè)環(huán)節(jié)。①被試帶上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)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。還會(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)，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)入下一環(huán)節(jié)。②被試在虛擬場(chǎng)景(圖4)中進(jìn)行兩次時(shí)長(zhǎng)約2分半鐘的騎行任務(wù)。在每次任務(wù)后，被試需要填寫(xiě)用戶(hù)體驗(yàn)相關(guān)量表。③實(shí)驗(yàn)員針對(duì)被試執(zhí)行任務(wù)的表現(xiàn)與被試進(jìn)行短暫的訪(fǎng)談以及收集被試對(duì)整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的建議反饋。訪(fǎng)談完畢后，向被試贈(zèng)送小禮品表示感謝，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

3.4 數(shù)據(jù)收集與體驗(yàn)度量

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、被試超出軌道的次數(shù)及被試在每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的眩暈度分值(ADS值)。ADS值能有效度量用戶(hù)在任務(wù)過(guò)程中的眩暈感[5]。每次任務(wù)后用戶(hù)需要填寫(xiě)SSQ和PQ量表，并分別對(duì)應(yīng)著被試在剛剛的整個(gè)任務(wù)中的眩暈度分值和臨場(chǎng)感分值[18-19]。綜上，本實(shí)驗(yàn)所度量的體驗(yàn)要素和所收集數(shù)據(jù)的關(guān)系見(jiàn)表1。

表1 體驗(yàn)要素與所收集的數(shù)據(jù)的關(guān)系

預(yù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，在虛擬騎行中，87.5%的被試在拐彎時(shí)身體會(huì)側(cè)傾，且側(cè)傾方向與彎道的方向一致?？梢哉J(rèn)為，在虛擬騎行狀態(tài)下，盡管轉(zhuǎn)彎過(guò)程中車(chē)架不會(huì)因力的作用發(fā)生側(cè)傾，但用戶(hù)依然保持在現(xiàn)實(shí)世界中的騎行習(xí)慣將身體側(cè)傾。IR模式下，被試并未在轉(zhuǎn)彎時(shí)主動(dòng)將自行車(chē)架側(cè)傾，即被試的表現(xiàn)沒(méi)有與預(yù)期一致。原因在于，用戶(hù)在轉(zhuǎn)彎時(shí)身體側(cè)傾是無(wú)意識(shí)的狀態(tài)，其力度不足以帶動(dòng)車(chē)架傾斜。能帶動(dòng)車(chē)架側(cè)傾的部分用戶(hù)，亦未能意識(shí)到車(chē)架在傾斜并將其復(fù)位。所以，IR模式不適用于虛擬騎行。PR模式下，所有被試均能按照實(shí)驗(yàn)預(yù)期執(zhí)行任務(wù)，即PR模式可用于虛擬騎行。此外，預(yù)實(shí)驗(yàn)還得出，PR模式下用戶(hù)的暈動(dòng)感等體驗(yàn)要素均有較高的評(píng)分，在正式實(shí)驗(yàn)中將會(huì)更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)貙?duì)該反饋方式進(jìn)行體驗(yàn)度量。

4 正式實(shí)驗(yàn)

4.1 實(shí)驗(yàn)中被試、任務(wù)及執(zhí)行

正式實(shí)驗(yàn)中共有14名被試參與，年齡20~25歲，其中8名有使用過(guò)VR設(shè)備的經(jīng)驗(yàn)。被試被隨機(jī)分為2組，每組7人，有VR經(jīng)驗(yàn)者占比均為4/7。劃分后的2組被標(biāo)記為Z組和A組。每組將在相同的虛擬場(chǎng)景下執(zhí)行任務(wù)。每組被試所對(duì)應(yīng)的反饋模式及任務(wù)順序如下：Z組被試首先在NR模式下執(zhí)行第一次任務(wù)(記為NR-Z1)，然后在PR模式下執(zhí)行第二次任務(wù)(記為PR-Z2)；A組被試在PR模式下執(zhí)行第一次任務(wù)(記為PR-A1)，在NR模式下執(zhí)行第二次任務(wù)(標(biāo)記為NR-A2)。

4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

4.2.1 眩暈感分析

從圖5可以直觀地看出兩組被試在任務(wù)后的眩暈感(SSQ值)對(duì)比，其中Z0和A0表示兩組被試在實(shí)驗(yàn)前的SSQ值；兩組被試執(zhí)行任務(wù)后SSQ值均明顯增加。另外，Z組被試執(zhí)行第二次任務(wù)后的SSQ值，明顯高于第一次任務(wù)。除此之外，其他的差異并不明顯。采用經(jīng)單因素方差分析法進(jìn)行組間比較，及-檢驗(yàn)平均值成對(duì)二樣本分析方法進(jìn)行組內(nèi)比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)4組被試在任務(wù)后的眩暈感無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(>0.05)。

圖5 各組的SSQ值

從圖6可以看出兩組被試在不同反饋方式下執(zhí)行任務(wù)的眩暈感(ADS值)變化。顯然，PR模式曲線(xiàn)低于NR模式曲線(xiàn)。另外，Z組被試在第二次任務(wù)的ADS值沒(méi)有明顯變化，而A組被試在第二次任務(wù)的ADS值明顯增高，可以推斷NR模式對(duì)眩暈感有明顯影響。經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析得，PR組的平均ADS值比NR組低，且差異顯著(<0.05)。

圖6 各組的ADS值變化對(duì)比

綜上分析可以得出，兩種反饋方式對(duì)于任務(wù)后的眩暈感影響差異不明顯，但PR模式能在騎行過(guò)程中有效減緩用戶(hù)的眩暈感。

4.2.2 滿(mǎn)意度、易學(xué)性、易用性、臨場(chǎng)感及用戶(hù)偏好分析

兩組被試的滿(mǎn)意度、易學(xué)性及易用性評(píng)分(USE評(píng)分)如圖7所示。從圖中可知，4組被試的滿(mǎn)意度差別不大，且在統(tǒng)計(jì)學(xué)上差異不顯著(>0.05)。在易學(xué)性方面，PR-Z2組的分值較高，顯著高于NR-Z1組(=0.03)，同時(shí)顯著高于NR-A2組(=0.02)，其他組別均無(wú)顯著差異性。同樣地，在易用性方面，PR-Z2組分值顯著高于NR-Z1組和NR-A2組(=0.01，=0.06)，其他組別均無(wú)顯著差異性。所以，綜合以上分析可以得出，PR模式與NR模式下的用戶(hù)滿(mǎn)意度無(wú)明顯差異，但PR模式能一定程度地提高系統(tǒng)的易學(xué)性和易用性。

圖7 各組被試的USE值對(duì)比

在臨場(chǎng)感方面，圖8給出兩組被試在不同反饋方式下的臨場(chǎng)感對(duì)比(PQ值)。在第一次任務(wù)中PR-A1組的平均PQ值比NR-Z1組低，但在統(tǒng)計(jì)學(xué)上無(wú)顯著差異(=0.13)。在第二次任務(wù)中PR-Z2組的平均PQ值比NR-A2組高，且在統(tǒng)計(jì)學(xué)上有顯著差異(=0.03)。在組內(nèi)比較方面，在Z組中，PR-Z2組平均PQ值比NR-Z1組高(=0.09)，可以認(rèn)為，在90%的置信水平下，兩者存在明顯差異。在A組中，NR-A2組的平均PQ值比PR-A1組低，但差異不顯著(=0.82)。綜上，PR模式能一定程度地提升用戶(hù)在虛擬騎行中的臨場(chǎng)感。

圖8 各組被試的PQ值對(duì)比

此外，被試在實(shí)驗(yàn)后選出了更偏向的反饋方式，數(shù)據(jù)顯示，78.6%的被試更偏向于PR模式。這與以上的分析結(jié)果及用戶(hù)訪(fǎng)談內(nèi)容一致，大部分被試認(rèn)為，PR模式下執(zhí)行任務(wù)更加自然和流暢。

5 小 結(jié)

分析了現(xiàn)實(shí)中的騎行姿態(tài)，并以此提出適合虛擬騎行的3種反饋方式：即:基于用戶(hù)自身側(cè)傾的體感反饋方式(IR模式)、基于用戶(hù)轉(zhuǎn)彎角度的體感反饋方式(PR模式)和無(wú)反饋方式(NR模式)。然后對(duì)3種反饋方式的用戶(hù)體驗(yàn)進(jìn)行了研究，包括眩暈感、滿(mǎn)意度、易學(xué)性、易用性和沉浸感5個(gè)要素。分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)：轉(zhuǎn)彎時(shí)用戶(hù)在無(wú)意識(shí)狀態(tài)下將身體側(cè)傾，而非主動(dòng)將身體側(cè)傾，其力度不足以帶動(dòng)車(chē)架傾斜，所以IR模式不適用于虛擬騎行；PR模式與NR模式相比，能降低用戶(hù)眩暈感的同時(shí)提高了用戶(hù)的臨場(chǎng)感、系統(tǒng)的易學(xué)性及易用性。因此，可以認(rèn)為PR模式能為虛擬騎行帶來(lái)最佳的反饋體驗(yàn)。

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On Experience Design of Heeling Feedback in Virtual Sporty Cycling

LI Jianyu1, JIANGLijun1,2, JIANG Lixin3

(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; 3. Hunan University of Technology, Zhuzhou Hunan 412007, China)

Dizziness in virtual reality is an important factor that affects users’ experience. This research takes the immersive virtual riding as an example to propose a solution to lower dizziness as well as to measure the users’ experience from the perspective of heeling feedback. Firstly, three patterns of heeling feedbacks responding to relative riding positions are put forward and applied in virtual cycling, including the pattern based on active rolls (IR mode), the pattern based on angles of turns (PR mode) and the pattern without feedback (NR mode). Then, the users’ experience when riding under these three patterns is measured. The results show that IR mode is not suitable for virtual cycling. Moreover, compared with NR mode, PR mode not only reduces dizziness in the process of turning but also improves the users’ sense of being present on site, as well as the cycling system’s learnability and usability.

virtual cycling; heeling feedback; user’s experience

TP 391

10.11996/JG.j.2095-302X.2018040648

A

2095-302X(2018)04-0648-06

2018-04-13；

2018-06-23

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目(2017ZX013)；廣州市科技新委科學(xué)研究專(zhuān)項(xiàng)(201607010308)

李建余(1992-)，男，廣東廣州人，碩士研究生。主要研究方向?yàn)楣I(yè)設(shè)計(jì)和人機(jī)交互。E-mail：396547112@qq.com

姜立新(1966-)，男，湖南益陽(yáng)人，副教授，博士。主要研究方向?yàn)楣こ坦芾怼h(huán)境交互與景觀營(yíng)造。E-mail：jiang13017335795@163.com