[论文解读] It's All in the Timing: Principles of Transient Distraction Illustrated with Vibrotactile Tasks

Christopher L. Asplund, Takashi Obana+3 more|arXiv (Cornell University)|Mar 20, 2020

Tactile and Sensory Interactions参考文献 78被引用 10

一句话总结

本研究探讨了瞬时触觉与听觉干扰对触觉任务表现的干扰影响，发现当干扰刺激出现在目标刺激后350毫秒内时，干扰效应最强。关键发现是干扰受时间调控而非模态影响：短暂且出乎意料的刺激会损害检测与识别能力，但随着延迟增加或重复暴露，其影响逐渐减弱，为可穿戴触觉设备的设计提供了指导原则。

ABSTRACT

Vibration is an efficient way of conveying information from a device to its user, and it is increasingly used for wrist or finger-worn devices such as smart rings. Unexpected vibrations or sounds from the environment may disrupt the perception of such information. Although disruptive effects have been systematically explored in vision and audition, they have been less examined in the haptic domain. Here we briefly review the relevant literature from HCI and psychology, distilling principles of when distraction is likely. We then investigate these principles through four experiments, examining how the timing and modality of relatively rare or unexpected stimuli (surprise distractors) affects the detection and recognition of vibrotactile target patterns. At short distractor-target delays (< 350 ms), both auditory and vibrotactile surprise distractors impaired performance. At a longer delay (1050 ms), performance was not affected overall, even being improved with repeated exposure to the vibrotactile distractors. We discuss the importance of our findings in the context of HCI and cognitive psychology, and we provide design guidelines for mitigating the effects of distraction on haptic devices.

研究动机与目标

• 理解意外的瞬时刺激如何干扰可穿戴设备中的触觉感知。
• 调查触觉或听觉干扰是否在触觉图案识别任务中影响表现。
• 确定时间（刺激 onset 时间差，SOA）与模态如何影响干扰效应。
• 推导出最小化可穿戴触觉界面中干扰影响的设计准则。
• 探索重复暴露是否能减轻意外刺激的干扰影响。

提出的方法

• 通过四次受控实验，让人类受试者执行触觉图案检测与辨别任务。
• 改变意外干扰与目标图案之间的时间（刺激 onset 时间差，SOA）（短：＜350 ms，长：1050 ms）。
• 使用市售振动马达模拟真实可穿戴设备（智能手表、智能戒指）。
• 同时使用触觉与听觉干扰，以比较跨模态与同模态干扰效应。
• 通过测量表现准确率与反应时间，评估不同 SOA 与模态下的干扰影响。
• 通过重复暴露评估干扰影响随时间的变化趋势。

实验结果

研究问题

• RQ1 意外干扰的出现时机如何影响触觉图案识别任务的表现？
• RQ2 触觉或听觉干扰对触觉处理的干扰更强？
• RQ3 对同一干扰的重复暴露是否能减轻其对触觉任务表现的干扰影响？
• RQ4 干扰效应是否具有模态特异性，还是在不同感官通道间具有泛化性？
• RQ5 能否利用时间特性来最小化干扰，甚至在触觉界面中实现注意力提示的增强？

主要发现

• 在短 SOA（＜350 ms）时，触觉与听觉的意外干扰均显著损害目标图案的检测与识别。
• 在长 SOA（1050 ms）时，干扰效应不再显著，且随着重复暴露，表现甚至有所提升。
• 同模态触觉干扰强于跨模态听觉干扰，表明存在模态特异性的注意力捕获。
• 尽管图案强度存在差异，意外干扰对所有目标图案的识别均造成近似相等的干扰。
• 对同一触觉干扰的重复暴露降低了其干扰效应，表明存在随时间累积的适应性。
• 结果支持存在一个关键的时间窗口（约350 ms），在此期间意外刺激对触觉处理的干扰最大。