[論文レビュー] Exploration of Hands-free Text Entry Techniques For Virtual Reality

Xueshi Lu, Difeng Yu+5 more|arXiv (Cornell University)|Oct 7, 2020

Interactive and Immersive Displays参考文献 39被引用数 6

ひとこと要約

本論文は、バーチャルリアリティ（VR）における手を離したテキスト入力の3つの手法—BlinkType（まばたきによる選択）、NeckType（首の動きによる選択）、DwellType（停留時間による選択）—を評価する。36名の参加者を対象としたユーザースタディの結果、BlinkTypeは13.47 wpmという最高のテキスト入力速度を達成し、NeckType（11.18 wpm）とDwellType（11.65 wpm）を上回った。また、使いやすさと疲労の低さが理由で、ユーザーからの好まれやすさも最も高かった。

ABSTRACT

Text entry is a common activity in virtual reality (VR) systems. There is a limited number of available hands-free techniques, which allow users to carry out text entry when users' hands are busy such as holding items or hand-based devices are not available. The most used hands-free text entry technique is DwellType, where a user selects a letter by dwelling over it for a specific period. However, its performance is limited due to the fixed dwell time for each character selection. In this paper, we explore two other hands-free text entry mechanisms in VR: BlinkType and NeckType, which leverage users' eye blinks and neck's forward and backward movements to select letters. With a user study, we compare the performance of the two techniques with DwellType. Results show that users can achieve an average text entry rate of 13.47, 11.18 and 11.65 words per minute with BlinkType, NeckType, and DwellType, respectively. Users' subjective feedback shows BlinkType as the preferred technique for text entry in VR.

研究の動機と目的

• ユーザーの手が使用中またはコントローラーが利用できない場合に、VRで効果的な手を離したテキスト入力手法が不足しているという問題に対処すること。
• 停留時間に基づく手法に限らない、代替の手を離した入力方法を調査すること。停留時間ベースの手法は、固定された停留時間とユーザーの疲労による問題を抱えている。
• BlinkType（まばたきに基づく）とNeckType（首の動きに基づく）の性能、使いやすさ、ユーザーの好みを、DwellTypeと比較して評価すること。
• 実証的評価とユーザーのフィードバックに基づき、VRにおける手を離したテキスト入力のための設計指針を提示すること。

提案手法

• BlinkTypeは、まばたきを入力の選択トリガーとして使用し、現在強調表示されている文字を選択する。
• NeckTypeは、前後に首を動かすことで文字選択をトリガーとし、低コストでハードウェアを必要としない代替手段を提供する。
• DwellTypeは基準として機能し、ターゲット文字に400msの固定停留時間を維持することで選択を実行する。
• 36名の参加者を対象に、6回のセッションを実施した被験内デザインのユーザースタディを実施。テキスト入力速度、System Usability Scale（SUS）、User Experience Questionnaire（UEQ）、Simulator Sickness Questionnaire（SSQ）を測定。
• 参加者はVR環境内の仮想キーボードを使用し、複数回のセッションにわたり性能を追跡することで、学習効果を評価。
• BlinkTypeには眼動追跡ハードウェアを、首の動きの記録にはモーションセンサを用い、すべての手法をVR HMD上で実装。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 BlinkType、NeckType、DwellTypeは、VRにおけるテキスト入力性能（単位：分あたりの単語数）において、どのように比較されるか？
• RQ2 3つの手を離したテキスト入力手法におけるユーザー体験と認識された使いやすさの違いは何か？
• RQ3 ユーザーのパフォーマンスは時間とともにどのように変化するのか？また、BlinkTypeおよびNeckTypeには学習曲線が見られるか？
• RQ4 これらの手法がシミュレーターサicknessおよびユーザーの疲労に与える影響は何か？
• RQ5 ユーザーが最も好む手法はどれか？その好まれやすさに影響を与える要因は何か？

主な発見

• BlinkTypeは平均13.47単語/分という最高のテキスト入力速度を達成し、DwellType（11.65 wpm）とNeckType（11.18 wpm）を有意に上回った。
• ユーザーはBlinkTypeを最も好んだと報告し、DwellTypeやNeckTypeと比較して、使いやすさが高く、努力感が低いと評価した。
• BlinkTypeでは6回のセッションを通じて入力速度が53.78%向上した。これは、強い学習効果と、さらに練習を重ねることでパフォーマンス向上が期待できる可能性を示している。
• NeckTypeはDwellTypeと同等のパフォーマンスと使いやすさを示したが、習得に至るまでのトレーニング期間（約10分）が長く、習得に時間がかかった。
• DwellTypeは固定停留時間のため、ユーザーにストレスを感じさせやすく、キー間を素早く移動する必要があるため、疲労の原因となった。
• 眼動追跡ハードウェアはBlinkTypeの実現を可能にする重要な要因であり、HTC VIVE Pro Eye や HoloLens 2 などの現代のVR HMDに搭載が進むことで、この手法の実用性が高まっている。