使用者測試評比

多數的虛擬實境，有許多不同的輸入和輸出方式，這些相異的人機互動方式，

對使用者的操作或感受皆會產生或大或小的影響，因此，將人機界面的種種特性 加以評比，便能使設計者在介面設計時有更周全的想法。

在評比時，由於虛擬實境系統需要和使用者產生大量的密切互動，因此，單 純的軟硬體性能評比對虛擬實境系統來說意義不大。一般來說，虛擬實境系統的 評比有以下種模式：一種是針對使用者的使用績效進行評分，多使用任務完成時 間和精準達成率作為評分標準，是一種客觀的評比方式，另一種則是探討使用者 的使用經驗感受，為一種較主觀的評比方式，還有一些評比會針對使用者的學習 效益進行評比。

Lim et al. (2007) 利用簡單 peg-in-hole 作為案例，將組裝設計理論(design for assembly)中的導角理論引入，圖 2.27，在虛擬實境當中，比較有無加入力回

饋和立體視覺，是否造成使用者任務完成時間(task completion time)上的差異。

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不同導角狀態對任務完成時間的比較(Haeusler,1981)

測試上，虛擬實境的部分，使用 PHANToM Omni® 作為力回饋器，共有六種 測試組合，使用者分別從有導角和無導角的組合中各選擇一組來作測試；真實世 界的部分，則依照 peg 有/無導角和 hole 有/無導角，作四種組合測試。實驗結果 發現，有力回饋和立體視覺的組合，任務完成時間最短，沒力回饋沒立體視覺的 組合，任務完成時間最長。而在有力回饋的環境中，導角的加入可以明顯降低使 用者的任務完成時間。研究也指出，真實世界中的任務完成時間明顯低於虛擬實 境中的任務完成時間，不過，有導角所需要的任務完成時間比上沒導角所需要的 任務完成時間，在真實世界中(57%)和虛擬實境中(61%)是十分接近的，符合 DFA 的導角理論。

Vo et al. (2009) 使用 PHANToM Omni® 力回饋系統，如圖 2.28 所示。測試 在虛擬實境中加入力回饋和單、雙手的操作是否會影響使用者任務完成的時間和 精準度。研究者設計了三個實驗，分別測試力回饋對物體重量判定、瞄準度和虛 擬組裝時間的影響。結果顯示，在瞄準度的測試上，力回饋的加入能顯著提升瞄 準度，在虛擬組裝的測試中，力回饋有助於降低任務完成的時間，而雙手和單手 的任務完成時間快慢，則明顯受使用者個人的手部靈活度影響，雙手的操作時間

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和單手相比未能達到統計上的顯著。

系統配置圖(Vo et al.,2009)

Abidi et al. (2012) 針對不同的機械組裝學習系統進行評比測試，研究中共選 用了三種機械組裝學習系統：傳統的平面爆炸步驟圖、電腦繪圖軟體（使用者可 以用滑鼠旋轉、移動虛擬物件）、浸入式虛擬組裝互動系統（提供使用者視覺回 饋）。實驗時，三組不同的使用者分別使用此三種學習系統學習，之後，則進行 真實的組裝，測量使用者的任務完成時間和錯誤率。結果顯示，浸入式虛擬組裝 互動系統不論在任務完成時間還是錯誤率方面都是最低的，而傳統的平面爆炸步 驟圖學習系統則在統計上(ANOVA)顯著的高於其他兩系統。

Jia et al. (2013) 提出了一個全面性的虛擬組裝學習系統評比方式，此評比方 式採用使用者為中心的設計，能全面性的測出使用者對系統的認知學習效果、組 裝技術的學習效果和使用上的主觀情感感受，並且其能針對多數的虛擬組裝系統 進行評比。對系統的認知學習效果方面，使用者在系統使用後兩周，針對虛擬組 裝學習時的工具使用、組裝順序等項目，進行記憶測試。組裝技術的學習效果則 是和常見的測試方式一樣，測量使用者真實操作的任務達成時間和錯誤率。使用 上的主觀情感感受則用了兩份問卷來達成。使用系統前，先回答一份自我評量感 受問卷（使用者對正式測試的信心程度），測試後，再回答一份使用者評分問卷。

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組裝記憶測試(Jia et al.,2013)

施測流程圖(Jia et al.,2013)

30 置 Leap Motion，本研究使用 Chang(2015)所研發的震動力回饋手套，將微型喇 叭作為制動器置於使用者的手指指腹提供使用者觸覺回饋。

2.6.2 虛擬手部抓取模擬

本研究所開發的虛擬組裝系統使用Articulated rigid hand作為手部模擬方式，

並運用 Leap Motion 進行手部動作追蹤，藉此達到趨近真實的手部動作模擬。抓 取物件的邏輯則參考 Holz et al.(2008)的方式。當物件被確認抓取後，會被固定在 使用者的手心跟隨著使用者的手部作旋轉和移動。此外，在執行使用者測試時， PHANToM Omni® 力回饋操縱筆的外形特徵，試圖將其作為組裝工具的模擬而非 使用者的手部模擬。參考 Hongmin et al. (2010)的工具設計架構，亦受眾多商業化 握桿和 Suzuki(2009)將力回饋操縱筆模擬為虛擬實境中的「筆」的啟發，本研究 將 PHANToM Omni® 的力回饋操縱筆模擬為常見的組裝工具螺絲起子和板手，