實驗設計

本研究透過生理、情緒與注意力的重複施測，比較虛擬實境之自然環境與都市 環境對受試者之影響。每位受試者會前後參與兩次實驗，兩次實驗流程同樣是虛擬 實境體驗及前後的生理、情緒及注意力測量，但虛擬實境內容不同。一次是體驗虛 擬自然環境，另一次則體驗虛擬都市環境，順序在事前以電腦亂數方式平均分配至 已報名之受試者編號，因此順序是均勻的。本研究之內容通過國立臺灣大學行為與 社會科學研究倫理委員會審查，符合研究倫理規範。倫委會案號：201607HS008。

實驗的詳細規劃方式如下：

一、影片製作

(一) 錄製地點與場景

自然環境部分參照自然環境恢復效益之相關理論，選擇具備以植物、水體等自 然元素為主，視覺上不過度封閉，地面平坦易於行走，且周遭對於高齡族群也有足 夠安全性等條件之區域，最終選擇內洞森林遊樂區作為拍攝場地，拍攝以瀑布、溪 流、闊葉林與蕨類植物等自然成分為主景之 360°全景影片。影片內容包含有步道 與護欄等局部人工設施，且未排除其他遊客。聲音以水聲及風吹樹葉聲為主，部分 片段有鳥鳴聲，少許部分有遊客交談聲。

都市環境部分選擇西門町商圈作為拍攝場地。西門町商圈具有大面積的行人 可步行範圍，多數道路足夠寬闊而允許架設攝影機，並且沒有被高度綠化。該處場 景以各式建築、商店、廣告招牌、行人與車輛為主，未排除少部分行道樹等植物。

聲音則包含人聲、商店樂聲、交通工具聲響、施工聲與風聲等。

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圖3-2-1 虛擬自然環境-片段一

圖3-2-2 虛擬自然環境-片段二

圖3-2-3 虛擬自然環境-片段三

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圖3-2-4 虛擬自然環境-片段四

圖3-2-5 虛擬自然環境-片段五

圖3-2-6 虛擬都市環境-片段一

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圖3-2-7 虛擬都市環境-片段二

圖3-2-8 虛擬都市環境-片段三

圖3-2-9 虛擬都市環境-片段四

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圖3-2-10 虛擬都市環境-片段五

(二) 錄影設備

本研究使用 GoPro Fusion 搭配常見之中大型腳架錄製影片。此攝影機具有前 後雙鏡頭，兩鏡頭拍攝範圍在邊緣有重疊，因此透過軟體運算縫合前後影像後，可 輸出360°全景影片。該機體最高支援 5.2K 畫質，但受限於 5.2K 解析度之輸出檔 案格式與本研究使用之放映設備Samsung Gear VR 不相容（Samsung Gear VR 僅能 直接讀取最高輸出畫質為4K 的 mp4 格式），在現有之放映設備容量恐怕難以容納 兩個5.2K 虛擬實境影片檔，及缺乏嘗試透過影像剪輯軟體進行格式轉換重新輸出 之時間的情況下，本研究最終使用的是4K 解析度，幀率 30 之影片。事實上，因 後端虛擬實境呈現設備之解析度未達4K，故實際觀看品質可能再被壓縮。

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圖3-2-11 GoPro Fusion（取自 GoPro 官網）

(三) 錄製與編輯方式

錄製期間為2018 年 12 月中旬至 2019 年 2 月下旬，選擇光線充足之時間與天 氣。雖然實驗中考量到舒適程度而採用坐姿觀看影片，但考量到低角度拍攝之影片 視野較差，且可能因周邊景物顯得異常高大而有壓迫感，錄製高度仍選擇介於坐姿 與站姿之間的高度，約136 公分。

完成錄影後，使用影片剪輯軟體Premiere Pro，將每段約 2 分鐘的各場景串接 成單一環境的主題影片，並在開頭、結尾處加上短暫的黑白畫面與播音，使受試者 能校正焦距與得到指示。本研究有在編輯時微調影片畫面之亮度、對比、顏色等數 值，使其較接近現場觀看之狀態，聲音部分則未作更動。

對於虛擬實境體驗時長的規劃，參照前人研究，受試者對模擬環境產生生理上 顯著反應的所需時間約是4 分鐘左右，至 10 分鐘仍有效果殘留（Ulrich et al., 1991）； 情緒反應則難以得知即時情況，但 6 至 10 分鐘以上皆有得到顯著差異的事例

（Schutte et al., 2017; Ulrich, 1979; van den Berg et al., 2003）；注意力表現 2 分鐘以 上到10 分鐘都可能看出自然與都市環境的影響差異（Berto, 2005; van den Berg et al., 2003；蔡志展，2012；欒婉玉，2007），但 10 分鐘可能有比較短時間更明顯的 差異（欒婉玉，2007）；其他虛擬實境自然恢復效益相關研究則使用5 到 15 分鐘作 為虛擬實境時間長度（e.g. Anderson et al., 2017; Yin et al., 2018）。本研究參考上述

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資訊，並衡量使用頭戴式顯示器對受試者的負擔，以及與實驗設計相近之研究（e.g.

Valtchanov et al., 2010; Yu et al., 2018）進行比較的需求，選擇 10 分鐘作為虛擬實 境影片長度。

(四) 呈現設備

使用Samsung Gear VR 頭戴式顯示器連結 Samsung Galaxy S8 展示虛擬環境。

具101°視角，解析度 2960 x 1440，配戴時總重約 500g。本設備有可調節觀看焦距 的特點，近視的使用者也無需配戴眼鏡即可正常觀看。另一項特點則是無須有傳輸 線與電腦連結，使用者轉身不受限。透過陀螺儀等感測器運作，受試者觀看方向可 隨頭部動作移動。實驗中同時也以連結之耳機播放環境音。因S8 原附之耳機為入 耳式，不同受試者可能因耳道寬度不同而有戴起來太緊或太鬆的問題，且材質上較 不易清潔，經試用也發現動作時易有耳機線碰撞衣物發出的噪音，是以本研究在實 驗中使用較無上述問題的iPhone EarPods 耳機。

圖3-2-12 Samsung Gear VR 頭戴式顯示器

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圖3-2-13 頭戴式顯示器使用示意圖

二、測量項目設計

本研究之測量項目參考相關研究之恢復效益衡量指標做挑選，最終選擇能以 單套系統同時進行測量的心跳速率、血壓、心率變異度作為生理指標，在自然環 境恢復效益領域中使用廣泛的盤斯心情量表、恢復性組成量表作為心理指標，操 作單純且較不牽涉記憶力的SART 測驗作為注意力指標，另外也收集受試者背景 資料，以及對虛擬實境之感想等少數質化資料。

(一) 生理指標 1. 心跳速率

使用 QHRV 便捷健康評估系統，透過連接於受試者軀幹部位的三個心電圖貼 片，將心臟運動之訊號傳遞至儀器中，最終配合心率變異度所需之測量時間，可得 到5 分鐘內的每分鐘心跳次數平均值。測量注意事項同心跳變異率。

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2. 血壓

使用QHRV 便捷健康評估系統，將光體積描記器（PPG）裝設在非慣用手的食 指末端，透過手指血流量變化推算出壓力。配合心率變異度所需之測量時間，最終 得到收縮壓與舒張壓在 5 分鐘內的平均值。測量注意事項大致同心跳變異率，須 留意PPG 訊號是否清晰穩定，另須特別注意受試者手部須保持放鬆。

3. 心率變異度（自律神經功能）

使用 QHRV 便捷健康評估系統，透過連接於受試者軀幹部位的三個心電圖貼 片，將心臟運動之訊號傳遞至儀器中，最終依據5 分鐘測量期間心跳之變化，可由 儀器計算得出交感、副交感神經系統活動強度之數值。在心率變異度各項數值中，

本研究選擇以正向反映副交感神經活動的HF 值、正向反映交感神經活動的 LF 值、

交感∕副交感神經平衡指標LF∕HF 比值等三者作為結果呈現。測量注意事項：受 試者須維持放鬆但穩定的坐姿，保持安靜不動並睜開雙眼。開始測量時須留意監測 畫面之訊息，包括訊號是否良好，以及心電圖形狀是否正常、穩定，若否則可能是 貼片位置不對，需調整貼片位置再測量。測量中途若心電圖形狀出現強烈變化，可 能是受試者姿勢改變或精神狀態不良（例如打瞌睡），須提醒受試者調整姿勢。

圖3-2-14 QHRV 便捷健康評估系統之主要配件

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圖3-2-15 生理指標量測示意圖

(二) 心理指標

1. 盤斯心情量表（Profile of Mood State, POMS）

此量表採用 Likert 5 點量表測量受試者當下情緒狀態（0 代表完全不符合 —

— 4 代表非常符合）。使用國際上常用的Shacham（1983）之版本並翻譯為中文版，

具沮喪、活力、憤怒、緊張、困惑、疲勞等6 構面共 37 題。除各構面分數外，也 採計整體情緒困擾指數（Total Mood Disturbance, TMD），即負面構面分數減去正面 構面（活力）所得之分數，TMD 分數愈高表示情緒困擾愈嚴重。

2. 恢復性組成量表（Restorative Components Scale, RCS）

此量表以注意力恢復理論為基礎，用以評估受試者是否認為環境符合恢復性 環境要件。本研究採用Laumann et al.（2001）所修訂之版本。22 個問項調查恢復

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性環境的四種特性：遠離性（being away）、延展性（extent）、魅力性（fascination）

與相容性（compatibility）。以 Likert 7 點量表測量（0 代表非常不同意 —— 6 代 表非常同意）。

(三) 客觀注意力指標

1. Sustained Attention to Response Test, SART

SART 可測量受試者的持續性注意力（Robertson et al., 1997），也就是能保持 留意、有意識的處理重複刺激的能力，同時它也有造成認知疲勞的效果（Berto, 2005）。本實驗採用Robertson et al.（1997）的原版測驗，以電腦進行操作。在測驗 開始前受試者被告知數字 3 為目標數字，測驗中螢幕上會短暫顯示一個數字 250 毫秒，數字為1 到 9 之中隨機一個，接著出現 900 毫秒的遮罩圖案，之後再出現 下一個數字，如此重複。受試者看到施測者指定之目標數字3 後應不做任何動作，

看到非目標的數字後則須盡快按下空白鍵。受試者被要求對反應正確與反應速度 給予同等重視。正式測驗中共出現225 個數字，目標數字出現 25 次，需時 4 分 20 秒。本實驗會採計SART 中，反應錯誤的次數（包括目標數字出現時點擊與非目標 數字出現時未點擊的次數）作為注意力表現指標。正式施測前會有18 題練習以讓 受試者熟悉操作方式。

圖3-2-16 SART 測驗畫面之數字與遮罩示意圖

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(四) 受試者背景資料及其他資訊

實驗開始前先行填寫：性別、出生年月日、身高體重、身體活動強度、慣用手、

視覺健康情形、特殊疾病、服用藥物、教育程度、成長地區、偏好環境類型、自然 環境接觸頻率、虛擬實境使用經驗。各問項詳細內容如下：

1. 性別：勾選受試者生理性別，選項為男性、女性。

1. 性別：勾選受試者生理性別，選項為男性、女性。