[論文レビュー] Manifest the Invisible: Design for Situational Awareness of Physical Environments in Virtual Reality

Zhenyi He, Fengyuan Zhu+2 more|arXiv (Cornell University)|Sep 16, 2018

Virtual Reality Applications and Impacts参考文献 23被引用数 7

ひとこと要約

本論文は、没入感を損なわず、バーチャルリアリティ（VR）における物理的環境の状況認識を高めるために、感情的価値が肯定的、中立的、または否定的であるインデクシカル、シンボリック、アイコン的という5つのアンビエント表現設計を提案する。結果から、鮮明さの高い表現が状況認識を向上させ、感情を喚起するデザインは関与度を高め、仮想シーンと整合性のあるデザインは没入感の断絶を軽減することが明らかになった。

ABSTRACT

Virtual Reality (VR) provides immersive experiences in the virtual world, but it may reduce users' awareness of physical surroundings and cause safety concerns and psychological discomfort. Hence, there is a need of an ambient information design to increase users' situational awareness (SA) of physical elements when they are immersed in VR environment. This is challenging, since there is a tradeoff between the awareness in reality and the interference with users' experience in virtuality. In this paper, we design five representations (indexical, symbolic, and iconic with three emotions) based on two dimensions (vividness and emotion) to address the problem. We conduct an empirical study to evaluate participants' SA, perceived breaks in presence (BIPs), and perceived engagement through VR tasks that require movement in space. Results show that designs with higher vividness evoke more SA, designs that are more consistent with the virtual environment can mitigate the BIP issue, and emotion-evoking designs are more engaging.

研究の動機と目的

• 没入型VR体験中にユーザーの物理的周囲環境への状況認識を維持するという、安全事故や心理的不快感を防ぐために重要な課題に対処する。
• VRにおける現実世界への認識を高めることと、仮想世界への没入感を保つことの間のトレードオフを緩和する。
• 芸術的次元、すなわち鮮明さと感情が、VRにおける物理的要素のアンビエント表現にどのように活用できるかを検討する。
• 異なる表現の忠実度が、状況認識、没入感の断絶（BIPs）、VRタスクにおける自己報告による関与度に与える影響を評価する。
• 環境的および社会的没入感の一部として、物理的環境要因を仮想シーンに統合するためのデザインガイドラインを提供する。

提案手法

• 芸術理論を根拠に、鮮明さ（インデクシカル、シンボリック、アイコン的）と感情（肯定的、中立的、否定的）の2つの次元に基づき、5つの表現忠実度を設計する。
• これらのデザインを実装し、物理的対象や人物をVR環境内の仮想的実体としてレンダリングし、シーンの視覚的および感情的文脈に統合する。
• 物理的移動と相互作用を要する空間的VRタスクを実行する25名の被験者を対象に、被験者内被験を実施する。
• タスク実行成績と自己報告による状況認識、標準化された尺度による没入感の断絶（BIPs）、自己評価による関与度を測定する。
• 鮮明さと感情の正負の価値が与える影響を評価するために、5つのデザインを3つの指標すべてで体系的に比較する。
• 被験者の感想を分析し、リアリズム、説得力、感情的デザインによる気晴らしの有無を理解する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 アンビエント表現における鮮明さの違い（インデクシカル、シンボリック、アイコン的）が、VRにおける物理的環境の状況認識にどのように影響するか？
• RQ2 感情を喚起するデザイン（肯定的、中立的、否定的）は、没入感の断絶（BIPs）およびVRにおけるユーザーの関与度にどの程度影響を与えるか？
• RQ3 デザインと仮想環境との整合性が、リアリズムの認識およびユーザーの没入感に与える影響は何か？
• RQ4 感情的表現が、注意を散漫にするかBIPsを引き起こすリスクがあるとしても、ユーザーの関与度を高めることができるか？
• RQ5 感情の正負（肯定的対否定的）は、ユーザーがVRにおける物理的環境要因を識別し、それに応答する能力にどのような役割を果たすか？

主な発見

• 特にインデクシカルおよびアイコン的表現といった、鮮明さの高い表現は、VRにおける物理的要素の状況認識を顕著に向上させた。
• 仮想シーンの視覚的・文脈的トーンと整合性の高い表現は、没入感の断絶（BIPs）の発生頻度を低下させ、仮想シーンへの統合が良好であることを示した。
• 肯定的および否定的表現は、中立的デザインよりも高い自己報告による関与度をもたらしたが、感情の正負はBIPsや状況認識に顕著な影響を及ぼさなかった。
• 被験者からは、感情的表現が注意をより強く引きつけると報告されたが、一部のユーザーは初期段階で不安や好奇心を抱き、表現が物理的対象であると認識するまでに時間がかかった。
• シンボリック（SYB）表現は、リアリズムが低く、曖昧さが強く、初期段階で混乱を引き起こしたが、ユーザーは時間とともに適応し、熟練により説得力が向上することを示唆した。
• 実物に近く再現されたインデクシカル表現（IDX）は、即時の識別と状況認識に最も効果的であったが、一部のユーザーはその現実に近い再現性の高さに不快感を示した。