Design and evaluation of different selection metaphors for a dissimilar co-embodied avatar in virtual reality

Abstract

Die virtuelle Realität (VR) ermöglicht immersive Erfahrungen, bei denen die Nutzer über Avatare mit computergenerierten Umgebungen interagieren. Diese Interaktion basiert auf dem „Embodiment“, dem psychologischen Gefühl, in einem virtuellen Körper zu „stecken“. Dieses „Gefühl der Verkörperung“ (Sense of Embodiment, SoE) trägt wesentlich dazu bei, dass die Nutzer die VR-Umgebung als realistisch empfinden und erleben. Herkömmliche VR-Schnittstellen stützen sich jedoch häufig auf menschenbezogene Auswahl- und Manipulationsmetaphern (z. B. Hand oder Cursor), die sich möglicherweise nicht gut auf nicht-menschliche Avatare übertragen lassen, das sind Avatare, die sich (manchmal stark) von der menschlichen Anatomie unterscheiden. Vor allem „Co-Embodiment“-Szenarien, bei denen sich mehrere Nutzer die Kontrolle über einen einzigen Avatar teilen, erfordern geeignete Interaktionsmetaphern, da sich herkömmliche Metaphern oft als unzureichend erweisen. Diese Arbeit beschreibt den Entwurf, die Implementierung und die Evaluierung von Auswahl- und Manipulationsmetaphern in VR für einen nicht-menschlichen, ko-verkörperten Avatar. Eine Interaktionsplattform wurde innerhalb einer bestehenden Multi-User-VR-Umgebung mit der Unity3D Software entwickelt. Diese Plattform ermöglicht es den Nutzern, die Kontrolle über einen nicht-menschlichen Avatar zu teilen und mit virtuellen Objekten in der Umgebung zu interagieren. Es wurden verschiedene Interaktionsmetaphern entwickelt, die gut zu den Fähigkeiten des nicht-menschlichen Avatars passen. Insbesondere wird in dieser Arbeit untersucht, wie sich verschiedene Auswahl- und Interaktionsmetaphern auf die Benutzererfahrung, das SoE und die Ko-Präsenz in VR auswirken. Darüber hinaus wurden die implementierten Interaktionsmetaphern in einer Benutzerstudie evaluiert, um zu verstehen, welche Metaphern geeignet sind und für zukünftige Entwicklungen der gemeinsamen Steuerung von ko-verkörperten, nicht-menschlichen Avataren in VR in Betracht gezogen werden können. Die Ergebnisse zeigten, dass es in der Tat Unterschiede zwischen den Interaktionsmetaphern in Bezug auf die Leistung, die Benutzererfahrung und das SoE gibt. Sie zeigten auch, dass die entwickelten Interaktionsmetaphern für den nicht-menschlichen Avatar geeignet sind und eine Grundlage für zukünftige Weiterentwicklungen bilden.

Virtual Reality (VR) enables immersive experiences in which users interact with computer-generated environments through avatars. This interaction is based on embodiment, the psychological feeling of “being in” a virtual body. The user's perception of realism and experience in the VR environment is strongly influenced by the “Sense of Embodiment” (SoE). However, traditional VR interfaces often rely on human-centric selection and manipulation metaphors (e.g., hand or raycast) that may not translate well to dissimilar avatars, i.e., avatars that differ (sometimes greatly) from human anatomy. In particular, co-embodied scenarios, where multiple users share control of a single avatar, require appropriate selection and interaction metaphors, as traditional metaphors often prove inadequate. This thesis describes the design, implementation, and evaluation of selection and manipulation metaphors in VR for a dissimilar co-embodied avatar. An interaction platform was developed within an existing multi-user VR environment built using Unity3D software. This platform allows users to share control of a dissimilar avatar and interact with virtual objects in the environment. Several interaction metaphors have been developed that fit well with the capabilities of the dissimilar avatar. In particular, this thesis investigates how different interaction metaphors affect user experience, SoE, and co-presence in VR. Furthermore, the implemented interaction metaphors were evaluated in a user study in order to understand which metaphors are suitable and can be considered for future developments of shared control of co-embodied dissimilar avatars in VR. The results showed that there are indeed differences between the interaction metaphors in terms of performance, sense of agency, and SoE. They also showed that the developed interaction metaphors are suitable for the dissimilar avatar and form a basis for further development in the future.