MARC

 008250123s2024        us                              c    eng  d
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■020    ▼a9798383198681
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI31333891
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a004
■1001  ▼aLiu,  Jen-Shuo.
■24510▼aPrecueing  Manual  Tasks  in  Augmented  and  Virtual  Reality
■260    ▼a[Sl]▼bColumbia  University▼c2024
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2024
■300    ▼a228  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  86-01,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Feiner,  Steven.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Columbia  University,  2024.
■520    ▼aWork  on  Virtual  Reality  (VR)  and  Augmented  Reality  (AR)  task  interaction  and  visualization  paradigms  has  typically  focused  on  providing  information  about  the  current  task  step  (a  cue)  immediately  before  or  during  its  performance.  For  sequential  tasks  that  involve  multiple  steps,  providing  information  about  the  next  step  (a  precue)  might  also  benefit  the  user.  Some  research  has  shown  the  advantages  of  simultaneously  providing  a  cue  and  a  precue  in  path-following  tasks.  We  explore  the  use  of  precues  in  VR  and  AR  for  both  path-following  and  object-manipulation  tasks  involving  rotation.  We  address  the  effectiveness  of  different  numbers  and  kinds  of  precues  for  different  tasks.  To  achieve  this,  we  conducted  a  series  of  user  studies:First,  we  investigate  whether  it  would  be  possible  to  improve  efficiency  by  precueing  information  about  multiple  upcoming  steps  before  completing  the  current  step  in  a  planar  path-following  task.  To  accomplish  this,  we  developed  a  VR  user  study  comparing  task  completion  time  and  subjective  metrics  for  different  levels  and  styles  of  precueing.  Our  task-guidance  visualizations  vary  the  precueing  level  (number  of  steps  precued  in  advance)  and  style  (whether  the  path  to  a  target  is  communicated  through  a  line  to  the  target,  and  whether  the  place  of  a  target  is  communicated  through  graphics  at  the  target).  Participants  in  our  study  performed  best  when  given  two  to  three  precues  for  visualizations  using  lines  to  show  the  path  to  targets.  However,  performance  degraded  when  four  precues  were  used.  On  the  other  hand,  participants  performed  best  with  only  one  precue  for  visualizations  without  lines,  showing  only  the  places  of  targets,  and  performance  degraded  when  a  second  precue  was  given.  In  addition,  participants  performed  better  using  visualizations  with  lines  than  ones  without  lines.Second,  we  extend  the  idea  of  precueing  information  about  multiple  steps  to  a  more  complex  task,  whose  subtasks  involve  moving  to  and  picking  up  a  physical  object,  moving  that  object  to  a  designated  place  in  the  same  plane  while  rotating  it  to  a  specific  angle  in  the  plane,  and  depositing  it.  We  conducted  two  user  studies  to  examine  how  people  accomplish  this  task  while  wearing  an  AR  headset,  guided  by  different  visualizations  that  cue  and  precue  movement  and  rotation.  Participants  performed  best  when  given  movement  information  for  two  successive  subtasks  (one  movement  precue)  and  rotation  information  for  a  single  subtask  (no  rotation  precue).  In  addition,  participants  performed  best  when  the  visualization  of  how  much  to  rotate  was  split  across  the  manipulated  object  and  its  destination.Third,  we  investigate  whether  and  how  much  precued  rotation  information  might  improve  user  performance  in  AR.  We  consider  two  unimanual  tasks:  one  requires  a  participant  to  make  sequential  rotations  of  a  single  physical  object  in  a  plane,  and  the  other  requires  the  participant  to  move  their  hand  between  multiple  such  objects  to  rotate  them  in  the  plane  in  sequence.  We  conducted  a  user  study  to  explore  these  two  tasks  using  circular  arrows  to  communicate  rotation.  In  the  single-object  task,  we  examined  the  impact  of  number  of  precues  and  visualization  style  on  participant  performance.  Results  show  that  precues  could  improve  performance  and  that  arrows  with  highlighted  heads  and  tails,  with  each  rotation  destination  aligned  with  the  next  origin,  yielded  the  shortest  completion  time  on  average.  In  the  multiple-object  task,  we  explored  whether  rotation  precues  can  be  helpful  in  conjunction  with  movement  precues.  Here,  using  a  rotation  cue  without  rotation  precues  in  conjunction  with  a  movement  cue  and  movement  precues  performed  the  best,  implying  that  rotation  precues  were  not  helpful  when  movement  was  also  required.  Fourth,  we  address  sequential  tasks  involving  3DoF  rotations  and  3DoF  translations  in  headset  AR.  In  each  step,  a  participant  picks  up  a  physical  object,  rotates  it  in  3D  while  translating  it  in  3D,  and  deposits  it  in  a  target  6DoF  pose.  We  designed  and  compared  two  types  of  visualizations  for  cueing  and  precueing  steps  in  such  a  task:  Action-based  visualizations  show  the  actions  needed  to  carry  out  a  step  and  goal-based  visualizations  show  the  desired  end  state  of  a  step.  We  conducted  a  user  study  to  evaluate  these  visualizations  and  their  efficacy  for  precueing.  Participants  performed  better  with  goal-based  visualizations  than  with  action-based  visualizations,  and  most  effectively  with  goal-based  visualizations  aligned  with  the  Euler  axis.  However,  only  a  few  of  our  participants  benefited  from  precues,  possibly  because  of  the  cognitive  load  of  3D  rotations.In  summary,  we  showed  that  using  precueing  can  improve  the  speed  at  which  participants  perform  different  types  of  tasks.  In  our  VR  path-following  task,  participants  were  able  to  benefit  from  two  to  three  precues  using  lines  to  show  the  path  to  targets.  In  our  object-manipulation  task  with  2DoF  movement  and  1DoF  rotation,  participants  performed  best  when  given  movement  information  for  two  successive  subtasks  and  rotation  information  for  a  single  subtask.  Further,  in  our  later  study  focusing  on  rotation,  we  found  that  participants  were  able  to  use  rotation  precues  in  our  single-object  task,  while  in  the  multiple-object  task,  rotation  precues  were  not  beneficial  to  participants.  Finally,  in  a  study  on  a  sequential  6DoF  task,  participants  performed  better  with  goal-based  visualizations  than  with  action-based  visualizations.
■590    ▼aSchool  code:  0054.
■650  4▼aComputer  science
■650  4▼aExperimental  psychology
■650  4▼aInformation  technology
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■71020▼aColumbia  University▼bComputer  Science.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g86-01B.
■790    ▼a0054
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2024
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17162581▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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