Applied Mechanics and Materials Vol. 302 (2013) pp 635-639
copy; (2013) Trans Tech Publications, Switzerland
doi:10.4028/www.scientific.net/AMM.302.635
The Interface Design and Usability Evaluation of Interactive Virtual
Reality Navigation System
Kuo-Wei Su1, a, Hao-Yi Wang2,b, Yi-Ying Wu3,c, Nai-Hsin Kuo4,d
1Department of Information Management,
National Kaohsiung First University of Science and Technology, No 2,Zhuoyue Rd., Nanzi Dist.,
Kaohsiung City 811, Taiwan (“R.O.C”)
2Graduate Institute of E-Business, National Kaohsiung First University of Science and Technology, No 2, Zhuoyue Rd., Nanzi Dist., Kaohsiung City 811, Taiwan (“R.O.C”)
3Graduate Institute of Business
Management, National Kaohsiung First University of Science and Technology, No 2, Zhuoyue Rd., Nanzi
Dist., Kaohsiung City 811, Taiwan (“R.O.C”)
akwsu@nkfust.edu.tw,
bu9922817@nkfust.edu.tw,
cu0029805@nkfust.edu.tw,
du0029817@nkfust.edu.tw
Keywords: Virtual Reality Navigation System, Delphi, Heuristic Evaluation, QUIS, UMUX.
Abstract. Virtual reality is an innovative technology, which allows users to immerse in an imagined situation. Therefore, promoting virtual reality technology can provide more natural and specific interaction mode. The purpose of this study is to investigate interactive virtual reality navigation system by testing 15 participants to evaluate the system and analyze the results with Delphi method and Heuristic Evaluation. Besides, we used Questionnaire for User Interaction Satisfaction (QUIS), Usability Metric for User Experience (UMUX) questionnaires and interviews to understand user experience. The results show the new system is better than the old one. The interactive VR navigation system design principles (easy to use, consistency, richness, feedback, simple prompt and documentation) obtained from this study can be used to enhance the satisfaction of the users when designing the interactive VR navigation system in the future.
Introduction
Virtual Reality (VR) is an innovative technology which provides fast and exact pictures with virtual effects, therefore, users can get into the simulated world simultaneously. As virtual reality technologies continue to advance, there are already many immediate applications for virtual reality within the navigation system. However, for users, using navigation system to visits activities can quickly and comprehensively understand exhibition content, while enhancing the effectiveness of learning. For exhibition, an effective guide, apart from visits to enhance peoplersquo;s knowledge, solve problems encountered by users. The users can also promote the interaction with exhibition content so that users would prefer to directly visit the exhibition in the future. User experience in system development occupation is very important. Many of these studies focused on the assessment of the user interface, and on ways to enhance the interactive design of user interface. Therefore, efforts to enhance product design and interface design have evolved from usability engineering based studies to studies that include the role of experience and emotion in design [5].
Literatures Review
Virtual Reality
In recent years, we can see a lot of research and report about virtual reality, and it is a current hot topic. It contains a wide range of technologies and applications, and its impact of human habits is growing. These sensorial modalities are visual, auditory, tactile, smell and taste [2, 3].Burdea and
Coiffet[3]indicated the opinion that virtual reality has been defined as three Irsquo;s for “Immersion –
Interaction – Imagination”.
Therefore, a virtual reality environment triggers the human mindrsquo;s capacity to perceive, imagine in a creative sense, nonexistent things. In short, virtual reality technology is well suited to convey difficult abstract concepts due to the visualization abilities [3,6].
Human–computer Interaction (HCI) Design and Application of VR Navigation System
HCI characteristics refer to interactions between the system and its users [10]. Currently, there are many new interfaces with VR navigation system. For example, head tracing, eye tracing and gesture recognition. Navigation has been recognized as a crucial task when interacting with virtual environments [1]. Therefore, the interface design of the VR navigation system is more important. Andujar et al. [1] provide a list of quality factors which represent specific attributes of effectiveness for VR navigation system: speed, accuracy, spatial awareness, easy of learning, ease of use, information gathering, and presence.
Delphi Method with Heuristic Evaluation
Delphi method focus on problem and repeated discuss, the ultimate aim to obtain the consensus of the experts, therefore it has high persuasive.The Delphi method provided a good solution that allowed us to conduct our investigation with rigor and internal consistency, while allowing us to produce results efficiently and with external validity. Finally, the Delphi method is a technique which is able to provide enough information to the expertsrsquo; participation and their contributions for a limited time and which obtains results at the end of the process that have a high degree of precision and clarity [7]. Heuristic evaluation is a variation of usability inspection where usability specialists judge whether each element of a user interface follows established usability principles [9]. The purpose of the heuristic evaluation method, to identify any user might encounter serious usability
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《应用力学与材料》第302卷(2013)第635-639页
copy; (2013) Trans Tech Publications, Switzerland
doi:10.4028/www.scientific.net/AMM.302.635
交互式虚拟环境的界面设计与可用性评价-现实导航系统
Kuo-Wei Su1, a, Hao-Yi Wang2,b, Yi-Ying Wu3,c, Nai-Hsin Kuo4,d
1Department of Information Management,
National Kaohsiung First University of Science and Technology, No 2,Zhuoyue Rd., Nanzi Dist.,
Kaohsiung City 811, Taiwan (“R.O.C”)
2Graduate Institute of E-Business, National Kaohsiung First University of Science and Technology, No 2, Zhuoyue Rd., Nanzi Dist., Kaohsiung City 811, Taiwan (“R.O.C”)
3Graduate Institute of Business
Management, National Kaohsiung First University of Science and Technology, No 2, Zhuoyue Rd., NanziDist., Kaohsiung City 811, Taiwan (“R.O.C”)
akwsu@nkfust.edu.tw,
bu9922817@nkfust.edu.tw,
cu0029805@nkfust.edu.tw,
du0029817@nkfust.edu.tw
关键词:虚拟现实导航系统，德尔菲法，启发式评价，用户交互满意度问卷，用户体验可用性度量问卷。
摘要: 虚拟现实是一种允许用户沉浸在想象的情境中的创新技术。虚拟现实技术的推广可以提供更自然、更具体的交互模式。本研究以15位参与者在互动虚拟实境导航系统的体验为研究对象，采用德尔菲法与启发式评估法对系统进行评估，并对评估结果进行分析。此外，我们使用了用户交互满意度(QUIS)问卷、用户体验可用性度量(UMUX)问卷和访谈来了解用户体验。结果表明，新系统优于旧系统。本研究得出的交互VR导航系统设计原则(易用性、一致性、丰富性、反馈性、简单提示性、文档性)可用于未来设计交互VR导航系统时提高用户满意度。
介绍
虚拟现实(VR)是一种创新的技术，它提供了快速、准确的图片和虚拟效果，因此，用户可以同时进入模拟的世界。随着虚拟现实技术的不断发展，导航系统中已经出现了许多虚拟现实的即时应用。但是对于用户来说，使用导航系统进行参观活动可以快速、全面的了解展览内容，同时提高学习效果。对于展览，一个有效的引导，除了参观，提高人们的知识，解决用户遇到的问题。用户还可以促进与展览内容的互动，让用户以后更愿意直接参观展览。用户体验在系统开发行业中是非常重要的。这些研究大多集中在用户界面的评估，以及如何加强用户界面的交互设计。因此，加强产品设计和界面设计的努力已经从基于可用性工程的研究发展到包括体验和情感在设计中的作用的研究。
文献回顾
虚拟现实
近年来，我们可以看到很多关于虚拟现实的研究和报道，这是当前的一个热门话题。它包含了广泛的技术和应用，并且它对人类习惯的影响正在增长。这些感觉模式包括视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉。Burdea和Coiffet指出，虚拟现实被定义为“沉浸式”的三个I沉浸、互动、想象力”。
因此，虚拟现实环境激发了人类大脑感知、想象不存在的事物的能力。总之，虚拟现实技术由于具有可视化能力，非常适合于表达困难的抽象概念。
人机交互(HCI)导航系统的设计与应用
HCI特征是指系统和它的用户之间的交互。目前，VR导航系统有很多新的界面。例如，头部跟踪，眼睛跟踪和手势识别。导航被认为是与虚拟环境交互时的一项关键任务。因此，虚拟现实导航系统的界面设计显得尤为重要。Andujar等人的[1]提供了一个质量因素列表，它代表了VR导航系统有效性的特定属性:速度、准确性、空间意识、易学性、易用性、信息收集和存在性。
德尔菲法与启发式评价
德尔菲法注重问题的反复讨论，最终目的是取得专家的共识，因此具有较高的说服力。德尔菲法提供了一个很好的解决方案，使我们能够进行严谨和内部一致性的调查，同时使我们能够有效地产生结果和外部有效性。最后，德尔菲法是一种能够在有限的时间内为专家的参与和贡献提供足够的信息，并在过程结束时获得具有较高精度和清晰度的[7]结果的技术。启发式评估是可用性检查的一种变体，可用性专家判断用户界面的每个元素是否遵循既定的可用性原则[9]。目的采用启发式评价方法，识别任何用户在实施系统设计前可能遇到的严重可用性问题，并提出改进建议。
研究方法
本研究采用美国兰德公司(Rand Corporation)开发的德尔菲法(Delphi)、尼尔森公司(Nielsen)的[8]启发式评价准则(criterions Nielsenrsquo;s [8] Heuristic Evaluation)对交互式虚拟现实导航系统的使用情况、专家对交互式虚拟现实导航系统的使用情况进行评价，并不断探索解决问题的方法。最终目的是取得专家的共识，达到更高的说服力。
VR导航系统的开发
本虚拟现实导航系统共分为八个部分，东沙介绍，导航介绍，东沙国家公园，图片展示，视频展示，电子书展示，虚拟现实游戏，海洋知识和航海的海洋国家公园。东沙国家公园导航模块包括三维模型导航和电子地图导航两个功能模块。
虚拟现实导航系统的界面开发
VR导航系统的界面开发如图1所示。移动菜单设计为左右移动。中间的图标是菜单的选择图标，它是清晰的图像，而其他的则是模糊的。屏幕底部显示手势操作教学。
图1主菜单界面
实验设计
在本研究中，我们有五位专家对人机交互虚拟现实导航系统的可用性问题进行了研究，并报告了他们的观点。本研究与首次使用交互式VR导航系统的用户目标人群一致。15名被选中的参与者年龄在20-30岁之间，其中男性9名，女性6名，他们都有在电脑上浏览VR网站的体验。任务脚本的目的是让用户充分了解VR导航系统的细节并执行工作。因此，用户可以操作VR导航系统的功能，能够模拟用户的使用情况和需求;然后报告他们的意见。UMUX问卷及问卷
用户体验可用性度量(UMUX)用户体验问卷由五个结构组成:对软件的总体反应、屏幕、术语和系统信息、学习和用户交互满意度的系统功能。因此，我们选择了UMUX问卷和用户交互满意度问卷(QUIS)作为本研究的可用性和交互满意度评估得分。
用户体验采访
当参与者完成VR导航系统任务时，我们对他们进行采访并记录操作问题。直到那时，我们才了解到参与者在与VR导航系统交互后的使用体验，并收集反馈，以便进一步完善
用户反馈结果集成
之前的系统有一些界面和屏幕问题。问题陈旧、模糊、不精致、不流畅。本研究采用启发式评估与问卷调查相结合的方法对系统进行重新设计。我们总结了专家意见和参与者意见。根据启发式评价的10条准则，分析专家意见并得出结论。关于系统状态的可见性、系统与现实世界的匹配、用户控制与自由、一致性与标准、错误预防、识别而不是回忆、使用的灵活性与效率、美学与极简设计，帮助用户识别、诊断和从错误中恢复，以及帮助和文档。根据启发式评价的4条准则，分析参与者的意见并得出结论。关于屏幕、可操作性、界面设计和导航内容。因此，我们设计了新的系统来解决这些问题。
VR导航系统界面设计
VR导航系统的最终界面开发如图2所示。我们重新设计了主菜单，并选择图像和字符回声，以避免用户在设计中混淆。移动菜单设计为左右移动。当选择中间图标时，它会显示一个清晰的图像，而其他图标则呈现一个模糊的图像。在屏幕的底部，我们添加了“push”按钮和手势操作教学提示。
图2主菜单界面
用户交互满意度问卷
我们在QUIS问卷中使用夏皮罗-威尔克的正态性检验。它是正态分布。从t值、显著性判断数据和分析结果可以看出结果。
QUIS的t检验如表1所示。
因此，根据问卷进行用户互动，我们坚信新的VR导航系统比旧的要好。
用户体验的可用性度量
我们在UMUX问卷中使用夏皮罗-威尔克的正态性检验。显著性UMUX为Pgt; 0.05。因此，UMUX问卷符合正态分布。从t值、显著性判断数据和分析结果可以看出结果。UMUS的t检验如表2所示。因此，根据用户体验的可用性度量，我们可以坚定地认为，第二套VR导航系统要优于第一套。结论
在本研究中，我们提出了一项将HCI和可用性评估的概念引入虚拟现实VR导航系统的研究。采用德尔菲法和用户评价法对虚拟现实导航系统进行重新设计，试图改变虚拟现实导航系统的可用性。然后将VR导航系统界面设计过程与评价结果相结合得出结论:
1. 在交互式虚拟现实导航系统中，我们发现了三个重要的设计原则:(1)易于使用;(2)互动是有意义的沟通;(3)模式的概念容易理解。
根据用户体验，一个好的交互系统必须帮助用户与系统进行有效的沟通，并且易于理解。因此，我们可以认为这三个设计原则对于设计交互式VR导航系统是非常重要的。
2. 从参与者的体验中，我们可以发现参与者尊重VR导航系统的丰富性。导航系统的丰富性将影响其运行意图。
因此，我们认为在交互式VR导航系统中，“丰富性”是非常重要的。
3.根据功能页面的不同形式，交互式VR导航系统界面必须注重各个功能的逻辑和流程设计。对于整个接口，需要从每个接口元素集成和设计一致性。
4. 交互式VR导航系统界面的设计必须注重助手文档和助手消息的设计。根据问卷调查结果和用户体验，辅助文档不仅提高了用户的满意度，还提高了用户对正确操作VR导航系统的认知。
致谢
这项工作由海洋国家公园总部(MNPH)支持。作者要感谢匿名评审，他们的评论和建议极大地改进了本文。
参考文献
[1] Andujar, C., Chica, A. and Brunet, p. (2012). User-interface design for the Ripoll Monastery exhibition at the National Art Museum of Catalonia. Computers amp; Graphics, 36, 28–37.
[2] Burdea, G. C. (1999). Haptic feedback for virtual reality, keynote address of Proceedings of
International Workshop on Virtual prototyping. Laval: France.
[3] Burdea, G. C. and Coiffet, P. (2nd ed). (2003). Virtual Reality Technology. New York: John
Wiley amp; Sons.
[4] Choi, J. and Bakken, S. (2010). Web-based education for low-literate parents in Neonatal
Intensive Care Unit: Development of a website and heuristic evaluation and usability testing.
International Journal of Medical Informatics, 79, 565–575.
[5] Green, W. S. and Jordan, P. W. (2002). Pleasure with Products: Beyond Usability. Taylor amp;
Francis: New York.
[6] Huang, H. M., Rauch, U. and Liaw, S. S. (2
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