空間能力、視角以及情緒因素對3D電腦遊戲玩家於尋路行為中認知資源分配之影響

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(1)國立交通大學傳播研究所碩士論文. 空間能力、視角以及情緒因素對 3D 電腦遊戲玩家於尋路行為中認知資源分配之影響. The Effects of Spatial Ability, Viewpoint and Emotional Factors for the Player’s Cognitive Resource Distribution during Wayfinding in 3D Computer Game. 研究生：曾俊豪指導教授：李峻德博士. 中華民國九十四年八月.

(2) 空間能力、視角以及情緒因素對 3D 電腦遊戲玩家於尋路行為中認知資源分配之影響 The Effects of Spatial Ability, Viewpoint and Emotional Factors for the Player’s Cognitive Resource Distribution during Wayfinding in 3D Computer Game 研究生：曾俊豪指導教授：李峻德. Student: Jun-Hao Tseng 博士. Advisors: Jim-Jiunde Lee Ph.D. 國立交通大學傳播研究所碩士論文. A Thesis Submitted to Institute of Communication Studies National Chiao Tung University in Partial Fuifillment of Requirements for the Degree of Master of Arts in Communication Studies August, 2005 Hsinchu, Taiwan, Republic of China. 中華民國九十四年八月.

(3) 空間能力、視角以及情緒因素對 3D 電腦遊戲玩家於尋路行為中認知資源分配之影響研究生：曾俊豪. 指導教授：李峻德博士. 國立交通大學傳播研究所碩士班. 【中文摘要】在電腦繪圖科技的不斷進步之下，3D (three-dimensional) 虛擬實境的技術已經從過去的實驗室漸漸普及到電玩遊戲。在影響遊戲玩家進行 3D 電玩遊戲表現的各個因素當中，「尋路行為」是一個非常重要的影響元素，因此本研究試圖瞭解當玩家在進行 3D 電玩遊戲時的尋路行為時，個人空間能力、遊戲視角以及情緒喚起是如何影響其內在認知資源分配，進而影響其尋路行為的決策與結果。本研究採用資訊處理理論當中容量有限論 (Limited Capacity Theory) 的觀點，並透過放聲思考法 (Think Aloud) 進行資料的收集與分析。整個研究過程分為三個階段。研究者首先透過空間能力將受測者進行分組，並將其隨機分配至第一人稱以及第三人稱視角組，每組均包含了高空間能力以及低空間能力的受測者。在實驗任務進行的途中，受測者的認知資源是如何分配在定位、評價、推敲、強記四個資訊處理類目當中是研究者最主要觀察的部分。並且，受測者在進行 3D 電玩尋路行為時的情緒喚起程度亦是被考量的影響因素。研究結果顯示，1.高空間能力者在 3D 遊戲環境當中進行尋路行為時，其情緒喚起程度並不受視角差異所影響，但其認知資源分配在「正向評價」此資訊處理類目上具有顯著性的差異；2.低空間能力者在以第一人稱視角進行尋路行為時，其情緒喚起程度最高，而越高的情緒喚起程度，對於低空間能力者而言，會將較多的認知資源分配在「迷失定位」上，同時，對於遊戲中環境以及設定的不滿，亦會由於情緒喚起程度的升高而增加；3.除此之外，本研究亦發現，由於第三人稱視角的視野範圍較廣，因此對於受測者觀察指向標示具有正面的影響；4.即便 3D 電玩遊戲採用第三人稱視角設計虛擬環境空間，設計者仍必須考量其他影響因素，例如：指向系統的明確程度、操控的難易度等，才得以讓低空間能力者得以順利在 3D 遊戲環境中進行探索；最後，除了在設計上考量擬真、漂亮、寫實之外，對於如何輔助高情緒喚起的操控者如何不因分心而無法找到其所想要找的目的地，亦是必須詳加評估的部分。關鍵詞：尋路行為、情緒喚起面向、放聲思考法、容量有限論. i.

(4) The Effects of Spatial Ability, Viewpoint and Emotional Factors for the Player’s Cognitive Resource Distribution during Wayfinding in 3D Computer Game Student: Jun-Hao Tseng. Advisors : Jim-Jiunde Lee Ph.D. Institute of Communicaion Studies National Chiao Tung University ABSTRACT The three-dimensional (3D) virtual-reality technology has showed its tremendous influence in computer game design. Among the factors affecting game players, “wayfinding” is one of the fundamental issues regarding players’ performances. This thesis aimed to understand how individual spatial ability, game viewpoint, and emotion response impacted players’ cognitive operations of the resource distribution during their wayfinding processes in a 3D computer game. By applying limited capacity theory and “Think Aloud” method, this study conducted a three-stage experiment. The researcher first classified subjects according to their spatial abilities (High / Low) and randomly assigned subjects into two groups: 1st person viewpoint group and 3rd person viewpoint group. Each group contained equal numbers of high / low-spatial-ability subjects. Subjects’ operations of cognition resource distribution (Orientation, Evaluation, Elaboration, Maintenance) were observed and measured. Also, the influence of emotional factor (arousal) was counted during the process. The results of this study showed, first, a high-spatial-ability player’s arousal emotion is rarely affected by the applications of different viewpoints. However, his / her “positive evaluation” category showed significantly difference comparing with other categories operating in the cognition resource distribution process. Second, a low-spatial-ability player with the 1st person viewpoint resulted the highest arousal emotion. In addition, it appeared that the higher arousal emotion, the low-spatialability player would have to spend more cognition resource on the “orientation” operation and dissatisfaction feelings about the game environment would arise too. Third, the wider view range of the 3rd person viewpoint helped players (either high or low spatial ability) positively when they had to refer the direction signs for wayfinding tasks. Fourth, even a 3rd person viewpoint is useful for 3D game players, it was suggested that designers should collectively considering other factors such as the conspicuous level of direction signs and the degree of difficulty of control, for lowspatial-ability players to conduct effortless wayfinding in a desktop 3D environment. Finally, although the reality and aesthetic designs are the decisive approaches to attract 3D game players, they might kindle highly arousal emotion and cause distraction problems, thus should be taken into account for future studies. Keywords: Wayfinding, Arousal emotion, Think Aloud, Limited Capacity Theory. ii.

(5) 誌謝數個月前就盼望這一天的到來，一直在想著什麼時候輪到我寫謝詞，現在…終於輪到我了，此刻只能用「大好」兩字來形容我的心情。. 這篇論文難產了一年半載才完成，途中面臨很多必須要重新學習的地方，在我學習的過程當中，有很多人是值得我感謝的。首先，當然必須謝謝指導教授—李峻德老師，您給我的研究架構是將我的興趣和我的研究連結起來最大的原動力，也因為有您的指導，才能將我天馬行空的想像化為實際的篇幅。兩位口試委員—許有真老師、鄧怡莘老師，都對我的研究提出了許多值得再深思的地方，讓我的研究能夠更完整。除此之外，特別謝謝網友 fly4taiwan 在遊戲場景設計上的指導、戴文雄教授與賴良助學長在空間能力量表的提供與協助，以及每一個參與受測的朋友，有了你們的幫助，我才得以將我所想要作的東西化為實驗，也才得以完成這篇論文。. 過去大學時代認識的好友，在我讀碩士的期間一樣給了我相當大的幫助：自豪永遠都是我的好哥兒們；育玫跟我總是以「練心臟」來激勵彼此對方；倩則是出國總是不會忘記帶一些紀念品給我，這些都是我在研究所生涯當中不可或缺的大學好朋友。在研究所的生涯當中，認識了許多前輩，而這些人的出現，讓我的人生觀、價值觀都起了很多的變化：銘皇那總是臨危不亂的態度和他高格調的品味一直是我所想追求的「成熟男子」象徵；易萱的氣質和一雙大眼睛在傳播所無人能敵；湘雲和娜娜在研究室最後一排的時候總讓人覺得即使在寫論文時亦不孤單；小佑陽光般的笑容和大哥哥的人生指導總讓我在心情不好的時候能再站起來；嫻儒的出現則讓我看見了自己的潛力；柏宏那永遠理性的頭腦值得我努力學習，很多很多….這些研究所的前輩們對我的照顧，我都不會忘記。. 在研究所好歹也待了三年才走，認識的朋友除了前輩之外，自然也多了一堆好朋友和學弟妹，小麥和我一直都是最像的人，不論是想法或是長相，我研究所大小事最了的人應該就是他了；郭東的英文能力、搞笑能力、繪畫能力和做事能力都是一流，不過跟他相處的時候總會讓人充滿想購物的慾望；潔如在我論文的準備上幫了我很多，是個很善解人意的女生；小鼠、老駱、國洲一干人等，在研一時大家也是一路扶持過來，相當愉快；小雅總是會在人最需鼓勵的時候突然出現，除了體貼還是體貼；姿伶是一個充滿新潮思想、喜歡布置房間的好學妹；和佩英、天鳳拌嘴時總是讓人覺得很開心；集創意、打扮與外貌於一身的心華在出現時總讓人驚豔；機幫成員對我的論文總是稱讚有加是我完成論文的動力；相如的想法一直都讓我拓展了不少視野，她所規劃的花東之旅是我研究所離校前最棒的旅遊回憶。. 親愛的老爸老媽，有你們強力精神和物質上的支持，我才能完成我想做的研究方向，如今我不負你們的期望完成了研究所的學業，在我當完兵之後，很快，就是我要工作的時候，這本論文所包含著的，是你們多年來的辛勞，除了感激還是感激。. 多麼希望，如此快樂的研究所生涯，能永無止境的延續下去。.

(6) 目錄壹、緒論 ................................................................................................. 1 一、研究背景與緣起 .................................................................................................................. 1 （一） 3D電玩遊戲的興起..................................................................................................... 2 （二） 3D電玩遊戲興起後所帶來的影響與問題 ................................................................. 3 （三）過去 3D虛擬環境尋路行為相關研究 ........................................................................ 4. 二、研究動機與目的 .................................................................................................................. 7. 三、研究重要性 .......................................................................................................................... 9. 貳、文獻探討 ........................................................................................ 11 一、尋路行為 (Wayfinding).................................................................................................... 11 （一）尋路行為的起源與定義............................................................................................ 12 （二）尋路行為的決策過程................................................................................................ 14 （三）影響尋路行為的因素一：空間能力........................................................................ 18 （四）影響尋路行為的因素二：環境因素........................................................................ 21 （五）虛擬世界中的尋路行為............................................................................................ 23. 二、資訊處理理論 (Information Processing Theory)........................................................... 29. 三、容量有限論 (Limited Capacity Theory)......................................................................... 32 （一）容量有限論的定義.................................................................................................... 32 （二）容量有限論與電腦多媒體訊息相關研究 ................................................................ 36. 四、情緒 (Emotion) ................................................................................................................. 39 （一）情緒的定義................................................................................................................ 40 i.

(7) （二）情緒與認知處理的關係 ............................................................................................43 （三）情緒的分類................................................................................................................47 （四）情緒的測量方式 ........................................................................................................50 （五）情緒的主觀評估與客觀測量比較 ............................................................................56. 五、研究問題.............................................................................................................................59. 參、研究方法........................................................................................ 62 一、放聲思考法簡介.................................................................................................................62. 二、研究相關變項.....................................................................................................................66. 三、實驗設計.............................................................................................................................67 （一）評估量表....................................................................................................................67 （二）實驗軟體....................................................................................................................71 （三）實驗場景....................................................................................................................74 （四）實驗硬體....................................................................................................................77. 四、實驗流程.............................................................................................................................77 （一）受測者招募................................................................................................................77 （二）前測............................................................................................................................78 （三）正式實驗....................................................................................................................79. 五、類目建構與分析單位.........................................................................................................81 （一）編碼單位....................................................................................................................82 （二）類目建構....................................................................................................................82 （三）編碼員信度分析 ........................................................................................................85. ii.

(8) 肆、研究發現與討論 ............................................................................. 88 一、樣本敘述性統計分析 ........................................................................................................ 88 （一）樣本背景資料統計分析............................................................................................ 88 （二）各組於遊戲中寶物拿取統計分析............................................................................ 91. 二、各組認知資源分佈統計與分析......................................................................................... 92. 三、各組資訊處理類目認知資源分佈比較............................................................................. 94 （一）定位（Orientation） ................................................................................................. 94 （二）強記（Maintenance） ............................................................................................. 108 （三）評價（Evaluation） ................................................................................................ 114 （四）推敲（Elaboration） ............................................................................................... 121. 四、各組情緒自我評估量表統計分析................................................................................... 126 （一） SAM情緒自我評估量表T檢定統計分析............................................................... 127 （二） SAM情緒自我評估量表資料統計分析 ................................................................. 128. 五、研究問題討論 .................................................................................................................. 134 （一）空間能力對 3D電玩環境尋路行為的認知資源分配影響 .................................... 134 （二）視角差異對 3D電玩尋路行為的認知資源分配影響 ............................................ 139 （三）情緒喚起程度差異與認知資源分佈之影響 .......................................................... 143 （四）總結 ......................................................................................................................... 147. 伍、結論 ............................................................................................. 150 一、研究結論 .......................................................................................................................... 150 （一）空間能力：對認知資源分配與尋路決策均有相當程度影響 .............................. 150 （二）視角差異：對低空間能力者的認知資源分配影響較大 ...................................... 152 iii.

(9) （三）情緒喚起：低空間能力第一人稱視角的情緒喚起程度較高...............................154 （四） 3D電玩設計建議：情緒喚起以及空間能力的考量 .............................................156 （五）總結..........................................................................................................................156. 二、研究限制與建議...............................................................................................................158 （一）研究限制..................................................................................................................158 （二）研究建議..................................................................................................................159. 中文文獻............................................................................................... 161. 英文文獻............................................................................................... 164. 附錄...................................................................................................... 165 附錄一................................................................................................................................15065 附錄二................................................................................................................................15067 附錄三....................................................................................................................................150 附錄四..................................................................................................................................1506. iv.

(10) 表目錄表 2-1：情緒、心情、情操之比較...................................................................................................... 43 表 2-2：等距形式的情緒自我報告量表比較 ...................................................................................... 54 表 2-3：情緒的主觀評估與客觀測量比較.......................................................................................... 58 表 3-1：放聲思考法的優缺點比較...................................................................................................... 65 表 3-2：研究架構表.............................................................................................................................. 67 表 3-3: 15 項評量輕度與重度玩家之量表與其加權值 ....................................................................... 68 表 3-4：浴血戰場 2003 可供切換的兩種遊戲視角 ............................................................................ 72 表 3-5：遊戲場景中各類型輔助標示系統.......................................................................................... 73 表 3-6：各區連結與出口表.................................................................................................................. 75 表 3-7：各區實景圖示.......................................................................................................................... 76 表 3-8：寶物放置區域以及難易度說明............................................................................................. 77 表 3-9：受測者進行定位、評價以及推敲相關範例 .......................................................................... 84 表 3-10：本研究編碼類目架構表........................................................................................................ 85 表 3-11：第一階段編碼相互同意度及編碼員信度係數 .................................................................... 86 表 3-12：第二階段編碼相互同意度及編碼員信度係數 .................................................................... 87 表 4-1：高空間能力組與低空間能力組空間能力總得分之描述統計 .............................................. 89 表 4-2：受測者基本資料統計分析...................................................................................................... 90 表 4-3：各組寶物數量獲取顯著性檢驗.............................................................................................. 91 表 4-4：各組於 3D電玩環境中進行尋路行為時的認知資源分配比例 ............................................ 92 表 4-5：SHV1、SLV1 定位 (ORIENTATION) 認知資源分配之顯著性檢驗 ................................. 96 表 4-6：SHV3、SLV3 定位 (ORIENTATION) 認知資源分配之顯著性檢驗 ............................... 100 表 4-7：SHV1、SHV3 定位 (ORIENTATION) 認知資源分配之顯著性檢驗 .............................. 103 表 4-8：SLV1、SLV3 定位 (ORIENTATION) 認知資源分配之顯著性檢驗 ................................ 106 表 4-9：SHV1、SLV1 強記 (MAINTENANCE) 認知資源分配之顯著性檢驗 ............................ 109 v.

(11) 表 4-18 空間能力、視角差異各組情緒喚起 (AROUSAL) 之顯著性檢驗 ...................................127 表 4-19 SHV1、SLV1 組情緒喚起與認知資源分配簡單迴歸分析表 ..........................................128 表 4-21 SHV1、SLV1 組認知資源分配之顯著性檢驗 ..................................................................135 表 4-22 SHV3、SLV3 組認知資源分配之顯著性檢驗 ..................................................................136 表 4-23 SHV1、SHV3 組認知資源分配之顯著性檢驗 .................................................................139 表 4-24 SLV1、SLV3 組認知資源分配之顯著性檢驗 ...................................................................141 表 4-25 SHV1、SLV1 組以及SLV1、SLV3 組情緒喚起 (AROUSAL) 之顯著性檢驗.................144 表 4-26 SHV1、SLV1 組與SLV1、SLV3 情緒喚起與認知資源分配簡單迴歸分析表 ...............145 表 4-27 各組情緒喚起程度、認知資源分配比較 ............................................................................149. vi.

(12) 圖目錄圖 2-1：尋路行為的決策過程.............................................................................................................. 17 圖 2-2：第一人稱視角.......................................................................................................................... 26 圖 2-3：第三人稱視角.......................................................................................................................... 27 圖 2-4：資訊處理模式.......................................................................................................................... 30 圖 2-5：容量有限論的資訊處理模式.................................................................................................. 36 圖 2-6：情緒的神經架構...................................................................................................................... 41 圖 2-7：情緒的向度模型分類方式...................................................................................................... 49 圖 2-8：臉部肌肉上半部特徵點與情緒的關係 .................................................................................. 52 圖 2-9：SAM自我評估情緒量表 ......................................................................................................... 55 圖 2-10：PREMO自我評估量表 .......................................................................................................... 56 圖 2-11：本研究之概念圖.................................................................................................................... 60 圖 3-1：SAM情緒自我評估量表喚起 (AROUSAL) 的部分............................................................ 71 圖 3-2：正式實驗地圖鳥瞰圖.............................................................................................................. 74. vii.

(13)

(14) 壹、緒論. 一、研究背景與緣起. 蕃薯藤網站於 2005 年 5 月針對國人的休閒娛樂進行了一份網路調查，發現在受訪者當中，男性僅有兩成，女性僅有三成沒有電玩經驗，同時也發現在打電玩的上班族當中，有五成六的人遊戲年資已經超過了七年 (何宏儒, 2005)。由此可知，電玩遊戲人口在台灣，已儼然成為一為數不小的族群，除了帶來了龐大的商機之外，其所帶來的正面以及負面影響，在近年來也逐漸成為學術界探討的熱門話題。從最早的電玩遊戲發展至今，已經有 47 年的歷史，最早的電玩遊戲「雙人網球」，是幾位研究者在實驗室，利用拼湊起來的儀器架構而成，該遊戲內容僅需要玩家控制螢幕畫面兩邊的小白線，觸碰一個小白點使其反彈過去即可， 80 年代之後，電玩遊戲才開始正式商業化，使得電玩遊戲成為數位產業的發展項目之一 (5a, 2005)。在遊戲的發展過程當中，畫面顏色已由過去的單色變為彩色，僅能表現出 2D 平面的遊戲畫面也漸漸轉移變為 3D 的立體遊戲畫面，雖然遊戲最強調的仍是好玩，但擬真、漂亮、寫實的畫面在 3D 電玩遊戲技術逐漸成熟的潮流下，也成為了玩家以及遊戲開發廠商所重視的遊戲要素。隨著 3D 繪圖技術的進步，虛擬實境與電玩的差異性也因此逐漸的模糊與減少，Badcoe (2000) 在比較虛擬實境與電腦遊戲的差異時，發現兩者具有許多的共同特性，例如視覺與音效的呈現會引起使用者的興趣、科技會影響其發展以及資訊內容豐富程度等，也因此，使用者在虛擬實境中可能會遭遇的問題，也成為 3D 電玩遊戲玩家可能會遭遇的問題，例如在 3D 環境當中操控者較易產生迷失經驗、較容易頭暈以及硬體、視角差異對操控者在遊戲中的影響，都是 1.

(15) 在 3D 電玩遊戲興起時必須關注的問題，而當前此電玩遊戲人口高度成長與 3D 電玩遊戲快速發展的潮流，成為本研究發展與形成問題意識的主要背景。. （一）3D 電玩遊戲的興起. 近幾年來，由於 3D 硬體繪圖技術的突破，使得即時描繪的畫面越來越精緻，而且 3D 電玩遊戲性更多元化更逼近真實世界，因此在遊戲產業中，3D 遊戲已經逐漸取代 2D 電玩遊戲而成為遊戲市場的主流，即使是網路遊戲，也慢慢趨向 3D 化。. --＜遊戲開發的最新發展趨勢＞，《李俊毅，1999》. 2004 年網博會發佈「中國網吧行業報告」指出，在 2005 年，網吧行業更換的電腦將達到 300 萬台，總價值約 90 億。這無疑為 3D 網絡遊戲的應用和推廣解決了硬件配置方面的障礙，提供了更廣闊的空間。調查指出，網吧老闆更換電腦的主要原因是為了能玩最新的 3D 電玩遊戲。. --＜擁有美麗藍天：3D 給網絡遊戲帶來了什麼＞，《新浪遊戲，2005》. 硬體技術的突破，帶給人們與過去不一樣的娛樂享受。3D 繪圖技術的使用，在近年來的電影、動畫、電玩產業中，呈現高度成長的趨勢，姑且撇開 3D 電玩遊戲是否一定會完全取代 2D 電玩遊戲的問題不談，3D 電玩遊戲在桌上型電腦、家庭電玩、掌上型電玩甚至是手機當中，其數量的成長都不容忽視。家庭遊戲機的製造廠商，任天堂、Sony 以及微軟，在推出遊戲主機時，都不免強調其 3D 硬體處理的高效能，而桌上型電腦的顯示卡市場，也常以「3D 電玩遊戲廠商官方指定顯示卡」作為其效能的保證。 3D 電玩遊戲為何會成為主流？電玩遊戲為何要使用 3D 繪圖技術？除了 3D 繪圖技術讓遊戲畫面更真實、讓玩家感受到與 2D 完全不同的臨場感之外， 2.

(16) 3D 繪圖技術讓遊戲變更好玩的可能性增加，是目前多數遊戲製作廠商採用 3D 繪圖技術的主要原因（5a, 2005）。使用 3D 繪圖技術，讓玩家能有更多有趣的選擇，不論是看遊戲中物體的視角，抑或是遊戲主人翁所要前進的方向，比起只有 X 軸以及 Y 軸的 2D 電玩遊戲，多了 Z 軸的 3D 電玩遊戲其自由度明顯增加許多（新浪遊戲, 2005）。以今年 2005 年全球最大的電玩遊戲大展 E3 而言，所展出的大多都是利用 3D 繪圖技術所進行的遊戲，而其中自由度較高、容許玩家自由進行探索的第一人稱射擊遊戲以及第三人稱動作冒險遊戲，就佔了全展出遊戲的 38% (ezIT 遊戲網, 2005)，也證明了利用 3D 繪圖技術所建構出來的遊戲人物、建築以及場景，其自由度以及真實程度所帶來的優勢，是 2D 電玩遊戲所無法比擬的。. （二）3D 電玩遊戲興起後所帶來的影響與問題. 在「圖解電子遊戲史」一書當中，有一段任天堂著名遊戲設計師 – 宮本茂針對 3D 遊戲興起所可能帶來影響的訪談內容：. 我認為 3D 遊戲很大的一個優勢在於可以讓玩者有融入遊戲的感覺。我們也可以在更短的時間內繪製出更多的人物動畫。然而，難以操作的遊戲卻因此而變的越來越多，而其中最重要的是，我們必須要讓玩家習慣於 3D 遊戲當中其視角的運作方式。. --＜圖解電子遊戲史＞，《Demaria & Wilson, 2002》. 在 3D 繪圖技術尚未普及的時代，電玩中的環境空間，大多利用橫向或直向的捲軸進行建構，由於屬於 2D 平面空間，玩家所能自由移動的範圍僅限於 X 軸以及 Y 軸，因此比起 3D 電玩遊戲也比較沒有空間感迷失的問題。當遊戲進化為 3D 之後，除了原先的 X 軸以及 Y 軸之外，添增了用以表示景深的 Z 軸，整個環境以三度空間的方式進行呈現。發展至此，玩家已不再僅只能以全觀性 3.

(17) 的鳥瞰方式對遊戲中的環境進行觀察，而是可以透過第一人稱或第三人稱的方式，以類似身歷其境的方式對環境進行探索。玩家在探索遊戲空間、進行遊戲任務時，針對遊戲環境形成空間感的方式與現實生活建構空間感的方法有著很大的不同。現實生活中，人們可以藉由視覺、觸覺、嗅覺、聽覺所收集到的資訊形成空間感；而在電玩遊戲中，玩家卻僅能依靠視覺以及聽覺形成空間感，而這其中，3D 電玩遊戲環境所給予視覺上的限制又遠超過聽覺上的限制。以目前最常出現在 3D 電玩遊戲中的第一人稱視角以及第三人稱視角而言，第一人稱視角有著視覺範圍狹窄的缺點、而第三人稱視角則是無法對遊戲環境進行精確的瞄準與觀察 (Rollings & Adams, 2003)，這兩種視角先天上的限制，對於玩家在 3D 電玩遊戲環境中瞭解自己在哪裡、尋找正確的路徑以及執行任務所造成的影響，成為遊戲設計者以及虛擬空間行為研究者所必須審慎考量的問題。「移動」 (travel) 是人們於現實生活中溝通以及求生存所必備的最基本條件 (Golledge, 1999)，而玩家在 3D 電玩遊戲中所操作的人物，也必須藉由「移動」來完成遊戲所指定的任務。在「移動」時，玩家必須透過「尋路行為」 (Wayfinding) 的過程針對周遭環境線索進行處理與分析，而當「尋路行為」此一資訊處理過程發生失誤的時候，將會造成玩家難以辨別方向或是無法辨認當下所處的環境是否已經來過，也就是玩家發生「迷失」(lost) 的狀況 (Golledge, 1999)。因此，由於為了增進人們在現實生活以及虛擬環境中探索環境的效率，以及避免在「移動」過程中產生「迷失」的情況，「尋路行為」研究已成為許多研究者致力發展的研究主題之一。. （三）過去 3D 虛擬環境尋路行為相關研究. 由於 3D 電玩遊戲與 3D 虛擬環境的相似，因此為了瞭解 3D 電玩遊戲中玩 4.

(18) 家的尋路行為，必先檢視過去 3D 虛擬環境相關的尋路行為研究。過去針對尋路行為的相關研究，大多以現實生活中的尋路行為作為研究主題，直至 90 年代，電腦科技逐漸能提供 3D 成象的虛擬環境供人們在其中進行探索，虛擬環境中的尋路行為才逐漸的蓬勃發展 (Conroy, 2001)。對此研究議題有興趣的學者，往往是具有心理學、地理學以及電腦科學相關背景的研究者，而由於不同的學術背景，他們所關注的議題也就有所差異。有些學者是希冀藉由研究虛擬環境中的尋路行為，補充原本現實生活中尋路行為研究無法自動追蹤受測者行經路徑的不足；有些學者則是透過研究虛擬環境中的尋路行為來幫助建設更完善的虛擬環境空間，下列將分別針對國內外所進行的 3D 虛擬環境空間尋路行為研究進行介紹。以硬體設備差異進行 3D 虛擬空間尋路行為比較的相關研究而言，Ruddle、 Randall、Payne 及 Jones (1996) 進行了個體在沈浸式 (Immersive) 和桌上型 (Desk-top) 3D 虛擬空間尋路行為的比較，發現相較於桌上型電腦的虛擬空間技術，沈浸式的虛擬空間技術能讓個體在觀察環境時更方便，較少因為操作上的必要而產生停滯的現象，但尋路行為的模式與桌上型相同；而 Peterson 等人 (1998) 則是發現，在進行尋路任務時，使用手把的受測者比起沈浸式的受測者更能進行精確的探索行為，但在複雜的場景時，受測者對於方位的確認不如使用沈浸式虛擬設備的受測者 (Peterson, Wells, Furness III, Hunt, 1998)。除硬體設備差異的比較之外，還有一部份的學者針對虛擬環境空間中提供使用者輔助工具的差異進行分析與比較。例如 Darken 及 Sibert 於 1993 年以及 1996 年所發表的大環境 3D 虛擬空間尋路行為表現的研究中便指出，虛擬環境中世界性的路標 (global landmark)，可以增加大型環境虛擬空間的探索效率，而地圖的使用，對於大型環境虛擬空間的尋路任務，有著正面的影響，除可以減少探索的總時間之外，尋路者探索整個虛擬環境區域的比例也較高，同時， 5.

(19) 倘若將整個大環境作有規劃的切割，成為一個一個的小環境時，對於尋路者初期決定尋路決策以及辨別自我本身的方位有很大的幫助。 3D 虛擬環境空間中，其系統本身提供使用者操控範圍的自由程度，亦會影響使用者的尋路行為表現。Bowman (1999) 比對了三種 3D 虛擬環境中，受測者所面臨不同的控制限制對其尋路行為所產生的影響，其研究結果顯示，當受測者愈能獲得自由的控制，對其在 3D 虛擬環境中方位的辨認愈有幫助。而除了環境的限制之外，O’Neill (1992) 亦發現，當虛擬環境本身愈複雜時，受測者們的尋路行為表現會下降，但當受測者對於環境愈熟悉時，則環境複雜度影響的程度愈小。相較於國外 3D 虛擬環境中尋路行為的豐富文獻，國內目前較少人針對 3D 虛擬環境進行尋路行為的相關研究，大部分的研究都還是針對現實層面的個體尋路行為進行探討，例如胡嘉昕 (2002) 透過尋路者的觀點，針對捷運台北車站的空間環境以及標示系統進行評估研究；王人弘 (2003) 的地下街尋路行為與空間概念建構之研究等，這部分的研究多半注重如何改善環境，來讓使用者能夠更快更準確的找到所想要去的地方。而除了現實環境的尋路行為研究之外，僅只有陳佳欣 (2004) 針對虛擬環境中跟隨鏡頭機制與尋路績效的關連性進行研究，在其研究發現中，指出跟隨鏡頭的距離會影響尋路者在 3D 虛擬環境當中的尋路績效，越遠的鏡頭能夠帶來較好的尋路績效，但過遠過過近的鏡頭則不具有任何的幫助，同時，過近的鏡頭容易讓尋路者產生較嚴重的迷失感。從上述的文獻檢閱當中可以發現，過去與尋路行為相關的研究多半是透過各種研究方法進行「尋路績效」的衡量，而較少研究者透過「內在資訊處理」的角度進行分析。因此，本研究在考量上述相關研究背景之後，形成了「3D 電玩遊戲尋路行為」的問題意識，提出與此主題相關的研究動機與研究目的，期望能更豐富「尋路行為」此一研究主題，供後續研究進行參考。 6.

(20) 二、研究動機與目的. 3D 電玩遊戲不同於以往的 2D 遊戲，3D 電玩遊戲所多出的 Z 軸，建構出整個遊戲的場景深度，使得玩家在遊戲當中移動、探索的難度增加許多，而這所增加的難度，反映在國外探討虛擬環境中個體尋路行為效率的相關研究上，也因此，綜觀上節各學者的研究，不難發現在 3D 空間中的研究主題，均包含了一個核心的問題--「尋路行為」。不論是透過對於 3D 虛擬環境熟悉程度的控制、輔助路標以及地圖的給予、切割大環境提供個體分區以及視角的控制等方式，或是比較不同情況下受測者轉錯彎的次數、到達目的地的時間以及手繪地圖的正確性，研究者們均致力於發現個人於 3D 虛擬環境當中進行尋路行為時的影響因素，而在這些的研究當中，除發現個人能力差異以及環境本身的複雜度對於尋路行為績效具有影響之外，同時亦有研究指出視角差異對受測者在 3D 環境時進行尋路行為時將會造成影響 (Darken & Sibert, 1993; Jansen-Osmann, 2002; Ruddle、Randall、Payne & Jones, 1996)。 1993 年底，毀滅戰士 (Doom) 推出，成為當時風靡許多人的 3D 第一人稱射擊遊戲，雖然它並不是第一款第一人稱射擊 (FPS，First Person Shooting) 遊戲，但是它的遊戲性有著相當大的突破，在 Demaria 及 Wilson (2002) 所著「圖解電子遊戲史」一書當中，更是將毀滅戰士視為一種 3D 電玩遊戲界的啟示、一種風潮，甚至是一種自創獨成的產業，該遊戲的影響力之大，可從第一人稱射擊遊戲往往也被人稱作 Doom-like 的遊戲當中得知。而 3D 電玩遊戲的興起，讓玩家們對於電玩遊戲經驗增添了不同的感受，雖然目前市面上仍有許多 2D、 2.5D 的電玩遊戲，但真實性高、畫面精緻的 3D 電玩遊戲已儼然成為一種具有取代過去、展望未來特質的主流娛樂平台，所有的硬體升級、效能評比也漸漸將 3D 電玩遊戲視為重大的指標之一。. 7.

(21) 隨著 3D 虛擬實境技術不斷進步，3D 電玩遊戲逐漸成為主流的同時，國外針對 3D 虛擬實境中，虛擬環境的配置與限制、虛擬環境所給予使用者的輔助工具、硬體差異對個體尋路行為績效的影響等相關研究也不斷的增加，更有專門的研討會針對個體在虛擬實境當中的尋路行為進行探討 (Conroy, 2001)，種種的現象均顯示虛擬實境中的個體尋路行為研究已成為了學術界一塊不容忽視的領域。然而，雖然豐富的研究資料以及數據使得研究者們對於如何幫助個體在 3D 虛擬環境當中，能夠更快以及更準確的找到目標具有相當程度的幫助，但對於必須不斷接收外界資訊並修正腦中認知地圖以達目的地的「尋路行為」而言，卻很少從「內在資訊處理」的角度進行分析，因此，本研究的第一個研究目的，在於藉由口語資料分析研究法 (Protocol Analysis) 當中的放聲思考法 (Think Aloud)，瞭解玩家在 3D 電玩遊戲當中其內在資訊處理的過程，並透過 Eveland 及 Dunwoody (2000) 所建立的個人媒介使用資訊處理架構進行細部的資料整理與分析，針對此一學術界目前較少探討的問題進行研究。本研究的第二個研究目的，在於嘗試瞭解情緒喚起程度在不同的空間能力以及不同視角的設定下，於個體進行尋路行為時，對其內在資訊處理過程的影響。Lang (2000) 認為，個體在進行內部資訊處理時，其認知資源是有限的，除了本身的動機以及目的對認知資源的分配具有影響之外，情緒對於對認知資源的分配具有相當大的影響，而這影響往往是被喚起 (Arouse) 而非個體本身自我控制的，喚起程度越高，對於個體本身資訊處理影響越大。因此，本研究透過情緒自我報告法當中的 SAM 圖案再現測量方式，進行資料數據的比對與分析，以期對於個體在 3D 虛擬環境當中，進行尋路行為時的內在心智運作歷程能有更完善的分析與瞭解。故本研究目的可整理為以下兩點：. 8.

(22) （一）. 透過空間能力高低以及視角差異進行分組，瞭解各組之間於 3D 遊戲環境當中進行尋路行為時其內在認知資源分配的差異並比較之. （二）. 加入情緒考量因素，比對喚起程度 (Arousal) 具有顯著性差異的組別其內在認知資源分配的差異並比較之. 三、研究重要性. 由於認知資源的有限，因此個體在 3D 電玩遊戲當中如何透過有限的認知資源分配，在 3D 電玩遊戲中進行尋路以達成遊戲任務或學習目標，在當今 3D 電玩遊戲逐漸成為市場主流的風潮下是非常值得關注的研究主題。過去的尋路行為研究均注重尋路行為的「效率」而非個體內在的「資訊處理過程」，Allen (1999) 指出，資訊處理理論在進行空間能力、空間學習以及尋路行為表現關聯性的相關研究時，是相當重要的研究架構之一，但實際上從「資訊處理」角度進行尋路行為研究的研究者卻很少，亟待後續學者們繼續進行相關的研究。透過認知資源的分配情形瞭解個體內在資訊處理的過程，雖無法進行精確的個體尋路行為效率評估，但對於「個體如何進行空間定位？」、「對該空間的評價？」、「為何採取較沒效率的強記進行空間環境辨認？」以及「如何連結過去遊戲經驗輔助當下所操控的遊戲介面？」等相關資料的獲得具有相當實質的幫助，除可補足過去學者較少進行的部分之外，對於預測個體在 3D 遊戲環境空間中的尋路行為效率，亦有相當程度的幫助。從文獻的檢閱當中，可發現「個人空間能力」以及「視角差異」是過去現實生活以及虛擬環境的尋路行為相關研究均所注重的考量因素，因此，本研究嘗試以「空間能力」以及「視角差異」兩個主要因素作為研究出發點，瞭解不 9.

(23) 同空間能力以及不同的視角呈現對於個體於 3D 遊戲環境中，進行尋路行為時其內在認知資源分配的影響。而除了上述兩個自變項的考量之外，由於 Lang (2000) 認為情緒喚起程度的高低對於個體進行有限認知資源的分配具有顯著的影響，因此，本研究亦增加情緒的喚起面向 (Arousal) 作為中介變項，試圖瞭解不同空間能力以及不同視角對於個體在 3D 遊戲環境當中所感受到的情緒喚起程度是否有所差異，而此差異是否對於個體的認知資源分配會造成影響，進而影響其尋路計畫的決策以及尋路效率的高低。本研究透過自變項、中介變項與依變項之間相互影響的探究，試圖描繪出一在 3D 電玩遊戲當中，個體進行尋路行為時的內在資訊處理認知資源分配全貌，對於遊戲設計者進行虛擬環境設計以及學者進行虛擬環境尋路行為效率和資訊處理相關研究均具有幫助。除希望能夠藉由本研究更豐富「尋路行為」此一重要且基本的研究主題，同時也希望藉由本研究的研究結果，對於 3D 電玩遊戲設計者以及學者在進行虛擬空間設計考量「如何避免操控者迷失」、「如何幫助操控者快速的瞭解環境」、「如何增加操控者的正面評價」以及「如何讓操控者連結過去遊戲經驗以快速熟悉此介面」等相關因素時，能夠具有正面且實質的幫助。. 10.

(24) 貳、文獻探討本研究的目的在於從認知心理學當中的資訊處理理論 (Information Processing Theory) 出發，探討 3D 虛擬環境之中，個體於進行尋路行為時其內在認知資源分佈的情形。透過瞭解內在認知資源的分配，可以幫助瞭解使用者在操作虛擬環境介面時，是否有足夠的認知資源進行學習，以及產生迷失的原因。根據此研究目的，本章文獻探討主要先針對研究主題--「尋路行為」做一完整的呈現，提供尋路行為的基本概念以及針對 3D 虛擬環境中尋路行為所必須注意的相關因素進行探討。其後，將資訊處理理論作一概要介紹，並以資訊處理理論當中的容量有限論作為本研究主要觀點，同時採用 Eveland 及 Dunwoody (2000) 所提出內在資訊處理的四個類目作為本研究的主要研究架構。最後，在瞭解了認知資源的容量有限、處理過程以及分配架構之後，將介紹情緒對於認知處理過程所產生的影響，並針對本研究的研究主旨以及相關文獻提出研究問題以及架構圖以進行相關的探討。. 一、尋路行為 (Wayfinding). 「移動」 (travel) 是人們溝通以及求生存所必備的最基本條件，在我們的日常生活當中，必須藉由「移動」才能達成目的的行為不勝枚舉，而由於「移動」是如此的基本，發生次數之頻繁，所以任何人在日常生活中，可能都會由於對當下所處周遭環境的不熟悉以及尋路技巧的不純熟而產生短暫的迷路經驗 (Golledge, 1999)。因此，「如何找到正確的路」、「如何避免迷失」等相關尋路行為議題在學術研究上一直相當的熱門，學者們結合了心理學、認知科學以及建 11.

(25) 築設計等相關領域的知識，以期能瞭解人類在日常生活中是如何能快速的找對路以及如何避免迷失，也因此在 70 年代之後，尋路行為的相關文獻在學者大量的心力投注下呈現了快速成長的趨勢。然而，隨著科技的演進，人類的尋路行為已經不僅僅存在於現實生活之中，電玩遊戲的設計，虛擬實境的導覽系統，無一不是力求讓使用者能夠體驗到親臨現場的感受。然而，雖然虛擬實境以擬真為主要目的，但就目前的技術而言仍不是 100%的真實，使得虛擬實境中的尋路行為成為另一塊亟需探討的議題。目前國內的虛擬實境相關尋路行為文獻相當缺乏，也因此本研究期以認知心理學中的資訊處理觀點，為此議題投注個人心力。. （一）尋路行為的起源與定義. 尋路行為 (wayfinding) 一詞，源自於 Lynch (1960) 於「Image of City」一書當中所提及的「way-finding」，強調人們在都市環境中，接收外部環境的感官線索以及刺激之後，在腦海裡不斷的加以組織並比對外在環境，最後得以建立起一空間概念的過程 (Arthur & Passini, 1992)。然而，「尋路行為」一詞真正的被廣泛使用，是在 70 年代晚期，學者們開始關注「人們在迷路時如何反應，是如何找到路的」以及「知覺 (perceptual)、認知 (cognitive) 與路徑決策過程間的關係」等相關議題時，漸漸使用尋路行為取代空間定位 (spatial orientation) 的概念開始，才成為一專有名詞，一直沿用到至今相關的研究領域。(Golledge, 1999; 王人弘, 2003)。由於尋路行為牽涉到的範圍很廣，也因此學者們在對其進行定義時，往往也有不同的切入角度以及解釋方式。例如 Evans、Fellon、Zorn 及 Doty (1980) 僅採用內部認知的觀點，定義尋路行為是一個「複雜的認知性工作」；而 Downs (1979) 則是比較偏重於外在環境資訊接收，認為尋路行為是「人們透過某種方 12.

(26) 式瞭解其所處的外在環境，並從而做出抉擇的一個過程」。雖然尋路行為本身的定義由於各研究者的角度以及研究主題的不同而產生了些微分歧，但普遍而言，空間問題解決. (spatial problem solving) 、外部環境的感知. (environment-perception) 以及內部認知地圖的輔助 (consulting of mental map)，這三個角度是最常被採用的定義要素 (Golledge, 1999)，例如 Arthur 及 Passini (1992) 所提出的尋路行為定義：「尋路行為是個體在接收外在環境資訊後，進行內部認知的處理，將環境資訊轉變成尋路決策以及計畫，以期在面臨空間問題時，能將計畫付諸實行的一個過程。」，便是一個代表性的例子。尋路行為並非單純只是一個線性的資訊處理過程，而是不斷接收外在環境刺激以及比對內在計畫之間差異的迴歸性 (recursive) 資訊處理歷程。Downs 及 Stea (1973) 認為，人們在尋路的過程中，並非只決定一次尋路計畫，或是只判斷一次自己與目標物之間的相對位置即可完成，而是會不斷的進行內部監控，比對外在環境與內在計畫之間彼此的差異，從而不斷的重新定位以及決定是否必須重新選擇路徑，直到最後到達目標為止。有鑑於尋路行為定義的多元化，Conroy (2001) 在整理了數個學者們對於尋路行為的看法後，提出了一個整合各個學者看法的定義：. Wayfinding is the act of traveling to a destination by a continuous, recursive process of making route-choices whilst evaluating previous spatial decisions against constant cognition of the environment. 尋路行為是一藉由迴歸且連續的認知處理以及路徑選擇的方式，評估所選擇的空間決策與實際環境間彼此的差異，以期最終得以到達目的地的過程。. 此定義除了包含了上述所說的「空間問題解決」、「外部環境的感知」以及「內部認知地圖的輔助」三個要素之外，也將迴歸性的概念融入在其中，屬於 13.

(27) 一較完整的統合性定義，因此本研究以此定義為基礎，針對虛擬空間中的尋路行為進行探討與研究。. （二）尋路行為的決策過程. 人類的尋路行為會受到其本身對空間認知程度的多寡的影響，也因此在不同的空間認知程度以及目的地之有無的情況下，會產生三種不同的尋路狀況：（1）無經驗但有目的的尋找，尋路者要到達某一特定目標，但不知道目標的方位；（2）有經驗且有目的的尋找，尋路者有特定的目的地，並且知道目的地的方位；（3）探索，沒有目標的在區域間移動，進行最初步的空間認知。這三種尋路狀況在日常生活中均經常發生，沒有一定的先後次序，但倘若對於某地區的環境完全一無所知，一般而言均是先透過探索的方式，建立起對於該環境初步的瞭解 (Darken & Sibert, 1996)。空間資訊 (spatial information) 是尋路過程中最基本的要素，主要可分為「原生資訊」 (original information) 以及「後加資訊」 (add-on information)，「原生資訊」指環境的所在位置、特色、形狀、色彩等傳達出的訊息；「後加資訊」則是指附加於建築物的設備，例如標示系統（王人弘, 2003）。尋路者藉由空間資訊的接收形成空間認知，使得尋路者得以進行移動決策，依照其所預定參考點的方向前進，各個參考點之間彼此的連結，形成尋路者所要移動的路徑，在移動過程中倘若空間資訊與原先計畫有所抵觸或不同，則再加以修正，最後達至目的地，此過程的內容大致可分為三個階段 (Passini, 1992)： 1.. 認知地圖比對、建立以及修正階段 (Cognitive Mapping)：. 尋路者在建立空間概念的過程時，接收外在環境刺激的線索，加以整合並瞭解，以提供個體進行尋路決策的判斷，此一過程稱為「認知地圖的比對、建立以及修正」(cognitive mapping)。「認知地圖」 (cognitive map) 一詞起源於 14.

(28) Tolman (1948) 著名的迷津實驗，他發現生物周遭的環境特徵，會以某種形式儲存於個體腦海之中，而這在個體腦海中再現的空間資訊就稱為認知地圖，依賴腦海中的認知地圖，人們才得以去認識環境空間或進行尋路行為 (轉引自 Golledge, 1999)。認知地圖與一般地圖不同的地方在於，它所組織的環境空間資訊與個人生活經驗息息相關，除了包含空間方位的觀念之外，也可以看作是環境資訊在每一個體腦海中對其具有特殊意義的架構 (Arthur & Passini, 1992)。認知地圖的組成，包括點（地標、路徑參考點）、線（動線、路徑、軌道）、領域（地區、鄰接處）、以及表面特徵（例如某區域的人口密度）四個主要的組成因素，並利用絕對位置、相對位置、順序、距離、包含、排斥等方式所組成 (Golledge, 1999)。而由於個體之間彼此生活經驗的差異，所接觸到的環境線索並不相同，因此所產生的認知地圖也會有所出入。 Passini (1992) 指出，在描繪認知地圖階段時，最初也是最重要的步驟便是空間方位 (Spatial Orientation) 的確認。空間方位指的是個體是否能確定或辨別自己以及目標物的所在位置，同時判斷兩者之間的方向 (direction) 以及位置 (location)，從而建立起一個靜態的空間關係。王人弘 (2003) 認為，藉由空間方位的辨別，個體才得以建立、比對以及修正認知地圖，從而前進達至目的地，簡言之，空間方位便是「人能將現在的位置與所欲前進的方向作一粗略性的連結」，使得人們得以維持前進方向的能力，因此在尋路的過程中，確認空間方位極為重要。在尋路者接收外界環境資訊並進行認知地圖的描繪時，倘若在資訊的編碼、儲存過程中產生錯誤，對於之後資訊的儲存以及提取都會受到很大的影響，例如繪製某區域的草圖，或是口述、筆寫某區域的資訊時，都會呈現與外界真實環境具有明顯差異的情況。而除了編碼過程可能出現錯誤之外，個體內部的 15.

(29) 空間旋轉、解碼以及再現外在環境時也同樣可能會出錯，因此心智地圖往往被假設為是呈現碎片狀且不完整的 (Golledge, 1999)。而倘若個體對於某個環境的認知地圖建構錯誤，要使其修正以能夠真正達到目的地且沒有時間限制的話，最簡單的方式便是使其仔細的探索該區域，透過連續暴露在該環境之下的探勘，將能有效的減少之後尋路者重複發生同樣錯誤的機會 (Golledge, 1999)。 2.. 尋路計畫決策階段 (Decision-Making Process). 在此階段當中，尋路者會透過第一階段所建立的認知地圖，決定必須採取的行動，並將其組織為一個尋路行為的計畫。在這尋路計畫當中，包括了該走哪些路徑、判斷路徑上有哪些決策點以及何種移動方式較為適當等相關考量，而此尋路行為計畫的擬定以及實際進行，將會成為個人空間知識的一部份，以供之後個體在相同的環境提取與使用 (Chen & Stanney, 1999)。在建立尋路行為計畫時，路標 (Landmark) 以及標示系統 (Sign System) 對於尋路者而言是一個相當有用的參考。路標可以是任何的物件，只要能提供尋路者關於環境中某特定區域的線索，進而幫助使用者確認自己本身的位置，就屬於路標的範疇。路標的獲得可藉由親臨現場觀察或是透過影片、照片的瀏覽，幫助尋路者建立腦海中的圖像，之後尋路者在該區域進行尋路行為，便會將腦海中的圖像比對外在環境資訊，以確認自己是否朝著正確的方位前進 (Chen & Stanney, 1999)。標示系統與路標的不同之處在於，藉由軟體之文字、圖案、箭頭以及色彩的組合，配合硬體的材質、尺寸以及形狀，利用具體的造型和資料，明確提供尋路者識別、引導、說明以及警告等功能之視覺設計，才能稱之為標示系統（胡嘉昕, 2001）。一般而言，標示系統通常是圖畫為主，文字為輔，使人們得以快速判別，決定前進的方向，例如交通號誌、捷運車站的進出口標示等。因此，透過路標以及標示系統的輔助，尋路者才得以確認自己本身所在的方位，並決 16.

(30) 定所需前進或退回的方向，也才能確定所擬定的尋路計畫是否需要重新修正，進而影響尋路行為整個過程是否能順利完成。 3.. 尋路計畫執行階段 (Decision-Execution Process). 在建立認知地圖以及擬定好尋路計畫之後，尋路者會將所擬定的計畫化為實際行動，在移動的過程當中，尋路者會不斷的將自己重新定位，同時不斷的觀察周遭的環境，利用比對空間特徵、辨認路標等方式確認自己的位置，以及確保所選擇的路徑是否正確，倘若在移動過程中遇到迷路的問題，則必須重新對自己定位，擬訂新的尋路計畫並加以執行，直到目的地達成為止 (Chen & Stanney, 1999)。整個尋路行為的過程，可以透過圖 2-1 加以瞭解：. 圖 2-1：尋路行為的決策過程 (王人弘, 2003). 本研究的主要研究目的，便是透過資訊處理理論，探討不同空間能力以及不同的視角設定對於個體在 3D 遊戲環境中，進行尋路行為時的內在資訊處理認知資源分配的影響，也就是主要探討空間能力以及視角對於個體「認知地圖比對、建立以及修正」以及「決策」兩個屬於個體進行尋路行為時最重要的認知處理活動，其內在認知資源分配所造成的影響為何，詳細的研究問題以及研 17.

(31) 究概念圖將於本章的最後部分進行介紹。. （三）影響尋路行為的因素一：空間能力 1.. 空間能力 (Spatial Ability) 的定義. 如何正確的找對路，以及如何快速的找對路，是研究尋路行為的學者們最常探討的主題。藉由探討影響尋路行為的因素，可讓研究者改善環境建構、幫助尋路者建立尋路策略以及瞭解尋路者建立認知地圖的過程。Ingwerson (1982) 最早提出影響尋路行為的三個因素，即「環境特徵」、「尋路策略」以及「個人的能力」（轉引自鄭金豐, 2003)；Eaton (1992) 則認為，環境的特性、需要的資訊以及處理資訊的能力，為尋路行為過程中影響最甚之因素；Beck (1996) 於其圖書館中的尋路行為研究當中，則特別強調環境影響的因素，認為緊急出口的配置方式、環境提供協助的種類、以及地圖與牆上指引與標誌的可得性等都會影響尋路行為。縱而觀之，尋路行為的影響因素，大致可分為兩大類：個人因素與環境因素。而個人因素又以對個人空間知識建立最具有影響性的「空間能力」 (Spatial Ability) 最常被學界所進行探討。空間能力的研究，起源於 1883 年的心理學，在當時，空間能力研究之重點在於探討學習者之個別差異，以預測個體使用工具的有效性（許子凡, 2004），而近年來，空間能力的相關研究，則與邏輯推理、學習成效、尋路行為等主題進行結合，所得到的結果均顯示空間能力與智力、邏輯推理、尋路成效皆呈現高度相關的正向關連性，故空間能力往往被視為非文字的智力，也被視為個體在進行尋路行為時，所不可忽視的影響因素之一 (戴文雄, 賴良助 & 林茂宏, 2003; Allen, 2003)。就資訊處理的研究傳統而言，空間能力的研究範疇包括了空間旋轉能力、空間記憶能力、認知地圖描繪能力、自我定位能力以及地圖的詮釋能力，而研 18.

(32) 究的過程，往往是透過任務分析的方式，瞭解個體在空間中所進行的認知活動過程之後，再加以詮釋 (Allen, 1999)。而在各個研究主題當中，研究者們均針對空間能力提出相關定義，例如 Vigil (1988) 認為，空間能力指的是個體內在的抽象認知過程（轉引自潘玉華, 2003），Gorgorió (1998) 指出空間能力是包含了不同空間轉換、解讀空間資訊以及溝通空間資訊三種能力的綜合性能力，而洪蘭 (2000) 認為空間能力是指能夠將東西轉化成圖形使其顯現在腦海中，並將正確的形狀、位置以及大小比例正確的映射出來，而戴文雄 (1998) 則進一步解釋，認為空間能力是指個體於觀察三度空間時，在內心進行物體旋轉移動或改變位置的抽象思考能力（轉引自戴文雄、陳清檳、孫士雄, 2001）。 2.. 空間能力的相關評估方式. 在尋路的過程中，尋路者必須要能對其所活動的空間建立起概括性的認識與瞭解，不論是憑藉先前的經驗、透過地圖的利用、或是對環境不斷探索所獲得的知識，當尋路者對所處環境越清楚時，尋路的過程也會因此越順利，也因此個人空間知識的建立，深深影響著尋路行為的結果好壞。空間知識是個人整合空間資訊之後的產物 (Chen & Stanney, 1999)，Darken 及 Sibert (1996) 指出，空間知識可概括分為三種： (1). 路標相關空間知識 (Landmark knowledge)：環境給予個體的特定視覺線索，從而輔助個體內心建立對該環境的圖像，稱之為「路標性知識」。此種空間知識的建立往往是個人直接透過觀察而來，並將環境中的資訊加以記憶，當所記憶的資訊越詳細，個體在重新辨認目的地或是目標物的成功率會相對的提升。此種空間知識也是下列兩種空間知識的基礎。. (2). 程序性的空間知識 (Procedural knowledge)：指個體對於如何在特定路徑中採取必備的動作序列，最終得以達到目的地 19.

(33) 的空間知識，此種空間知識主要透過個體本身對於特定路徑探索的過程而來，並建立起「如何去哪裡」的相關概念。具備程序性空間知識，有助於個體在兩地之間的尋路行為表現。Darken 及 Sibert (1996) 認為，路標相關空間知識以及程序性的空間知識是以個體為中心所建立的空間知識，也就是說，此兩種空間知識是以第一人稱 (first-person) 的視角所建立而成的。 (3). 俯視性的空間知識 (Survey knowledge)：個體在尋路過程當中，將整個環境空間作整體性的考量，依靠彼此相對的方位，利用幾何、座標等空間關係，將空間資訊繪製成認知地圖所建立而成的空間知識，便是屬於俯視性的空間知識。透過地圖的使用，尋路者可建立特定地區的俯視性空間知識，並從而幫助尋路者瞭解「它們在哪裡」，同時瞭解兩地之間的絕對關係位置。空間能力的好壞，與空間知識的建立與形成有著密切的關係，也因此一直. 以來許多研究學者均針對空間能力進行評估量表的開發，例如學者 Vandenberg 及 Kuse (1978) 的空間旋轉測驗 (Vandenberg Mental Rotations Test)、Guilford 及 Zimmerman (1956) 的圖片比較空間旋轉測驗 (Guilford-Zimmerman Spatial Orientation Test)、以及 Silverman 及 Eals (1992) 的空間記憶測驗 (Objects Location Memory Test) 等，而國內亦有相關的量表開發，例如戴文雄 (1998) 的空間能力量表，將空間能力的測驗分為空間組織 (spatial organization)、空間感官 (spatial perception) 以及空間旋轉 (spatial rotation) 三個面向進行測量，藉以成為判斷個體對於物體的細節觀察程度、旋轉位移正確程度以及三度與二度空間轉換能力高低的依據 (戴文雄等, 2001)。 3.. 空間能力與尋路行為相關研究. 由於空間能力對於尋路行為具有相當程度的影響力，因此許多國內外的研究者在進行尋路行為的相關研究時，均將空間能力視為影響尋路行為的重要變 20.

(34) 項之一。例如國外學者 Moffat、Hampson 及 Hatzipantelis (1998) 在進行虛擬世界迷宮的尋路績效相關比較的研究中便指出，空間能力測驗表現越好的受測者，在進行虛擬迷宮的探索時，其所花的時間以及轉錯彎的次數均較空間能力測驗表現較差的受測者來的少；而 Darken 與 Peterson (2000) 也指出，在進行相同的尋路任務時，空間能力較高者對於地圖的解釋與使用均較低空間能力者佳，顯示以空間能力的高低進行受測者尋路績效表現差異解釋時，具有很大的幫助。國內以空間能力與尋路行為作為主題的相關研究較少，但也對於空間能力與尋路行為績效之間的關連性進行了解釋。許子凡 (2003) 在其 3D 虛擬實境的尋路行為表現相關研究中指出，空間能力表現在受測者返回時間以及轉錯彎的次數兩個項目呈現高度相關，而在後退次數呈現中度相關以下的情形；而除了認為高空間能力對於尋路行為表現具有正向的影響力之外，游萬來、邱上嘉、陳俊文及李佩衿 (2003) 則是發現，空間能力較佳者在透過不同種類的地圖進行地點選取時，出現的錯誤較空間能力較差組為多，而原因可能是由於該實驗場景並非複雜的場景，高空間能力者過多的考量造成地點選取錯誤數量的增加。不論空間能力對於尋路行為表現的影響為何，國內外的研究者們均一致的認為空間能力對於尋路行為的績效具有相當程度的影響，但 Darken 與 Peterson (2000) 指出，在進行尋路行為相關研究時，受測者對於實驗地點是否熟悉，對於實驗結果具有影響力存在，研究者必須針對相同經驗的受測者進行施測，以避免研究數據解釋的困難。. （四）影響尋路行為的因素二：環境因素. 除個人因素之外，在尋路過程中，環境的複雜度、參考點的數目以及相關輔助訊息是否充足，對於個體的尋路行為表現亦有相當大的影響 (王人弘, 2003; 21.

(35) 鄭金豐, 2003)。就環境本身的設計而言，當環境中的路徑呈現直角相交，有規則的進行排列時，個體在其中進行尋路或探索行為時較不容易迷失 (Montello, 1991)，同時，過去亦許多研究指出，相較於街道未規劃的都市，居住於具有良好的規劃街道的都市中的居民，較能夠繪製出精確的都市地圖 (Chen & Stanney, 1999)。建築平面的複雜程度與尋路者迷失的次數有密切的關係，O＇Neill (1991) 指出，當樓層平面的配置物增加時（複雜性增加），尋路者發生尋路錯誤的機會不一定會增加；但就不同的建築物平面作比較時，平面複雜度較高的建築物，相較於不複雜的建築平面，尋路者的錯誤率會增加。一般而言，樓層面倘若具有「規則性」、以及「對稱性」的特質，會讓在其中的尋路者較容易辨別出自己的所在位置以及進行方向的判定，而忽略空間本身在區位上的複雜性 (O＇ Neill, 1991; Weisman, 1981)。環境中的地標，往往成為尋路者在尋路行為中的決策參考點，當決策點過多時，會造成尋路者判斷的負擔，因此容易產生抉擇的困擾 (Best, 1970)。Eaton (1992) 發現，決策點的認定和環境資訊本身有密切的關係，而個人的能力亦會影響尋路者本身是否能使用該決策點，透過決策點，尋路者可判別環境資訊與尋路者的關係以及環境資訊本身的有效性。決策點的多寡與平面複雜度亦有相當密切的關係，當環境平面複雜度越高，尋路者需建立的環境決策點會相對提高，反之則減少。由於尋路行為是人與環境互動下的過程，也因此個人空間能力的高低、所形成的空間知識、環境是否具備足夠的空間資訊、是否過於複雜，都深深的影響尋路行為的表現。個人空間能力越好，對於建立認知地圖有很好的幫助，對於空間知識的形成亦有提升的作用；而環境本身所給予的資訊，是否過於複雜或不足，而必須減少尋路者建立決策點的必要，或是提供其所必須的標示系統 22.

(36) 以幫助其完成尋路任務，都是尋路行為研究者所必須加以考量的影響因素。因此，本研究在考慮尋路行為的影響因素時，決定將環境影響因素視為控制的變項，在地圖的選定以及修改上以規劃性、具有地標以及對稱性為主要的考量，並考量受測者的個人能力--「空間能力」的高低進行分組，研究其在 3D 遊戲環境中進行尋路行為時的認知資源分配並加以闡述。. （五）虛擬世界中的尋路行為. 隨著科技的進步，3D 運算技術的增強使得電腦得以模擬大範圍的虛擬環境，並使得人們可以即時的在其中進行環境探索以及空間移動，因此許多研究者開始著手進行虛擬世界中個體尋路行為的相關研究。透過虛擬世界中的尋路行為，研究者可以在不需打擾受測者的情況之下，進行受測者的尋路行為觀察以及記錄，同時可以藉此建構更完善的虛擬世界 (Conroy, 2001)。虛擬世界雖是貼近於現實世界的環境架構，但畢竟受限於電腦環境的硬體限制，以目前的技術尚未能夠創造出跟現實世界一模一樣的虛擬世界，因此在虛擬環境中進行實驗時，實驗者必須先行考量其中的影響因素，以避免實驗數據的過度解釋，而尋路行為的相關研究，所必須考量的影響因素主要有二： 1.. 虛擬環境建構與現實環境的差異. 自 1980 年以來，虛擬實境的技術便被稱為電腦繪圖發展重要的進步與指標，Rheingold (1991) 便曾描述虛擬實境為「一個通往其他世界的神奇之窗，同時能將數位的分子化為人們腦海中的圖像」，深刻表達出虛擬實境所受到的重視。透過虛擬世界中的尋路行為研究，能夠幫助研究者更瞭解現實世界中的尋路行為，同時夠透過受測者的實驗數據以及受測者的自我報告，研究者得以設計更容易明瞭且容易在其中移動的虛擬世界。而雖然許多虛擬實境仍具有硬體讓的限制以及現實環境的不同，但虛擬實境對於學術研究已經成為值得考量並 23.

(37) 加以信任以及採用的研究技術。目前的虛擬環境技術，多半使用兩種方式呈現，一種是使用沈浸式 (immersive) 的方式進行呈現，另一種則是透過桌上型電腦 (desk-top) 呈現，沈浸式的虛擬環境技術，通常會透過頭戴式頭盔以及感應器，呈現虛擬空間並偵測個體的動作以進行移動；而桌上型電腦式則是透過電腦螢幕、鍵盤、滑鼠以及搖桿使個體得以在虛擬空間中動作 (Conroy, 2001)。許多學者針對此兩種不同的虛擬環境技術下，個體在執行尋路任務時其效率表現差異進行研究， Ruddle、Randall、Payne 及 Jones (1996) 發現，相較於桌上型電腦的虛擬空間技術，沈浸式的虛擬空間技術能讓個體在觀察環境時更方便，較少因為操作上的必要而產生停滯的現象，但尋路行為的模式與桌上型相同；而 Peterson、Wells、 Furness III 及 Hunt 等人 (1998) 則是發現，在進行尋路任務時，使用手把的受測者比起沈浸式的受測者更能進行精確的探索行為，但在複雜的場景時，受測者對於方位的確認不如使用沈浸式虛擬設備的受測者。個體在現實世界中所進行的尋路行為，往往是透過各個感官，包括視、聽、嗅、觸覺建立腦海中的認知地圖 (王人弘, 2003)，而目前的虛擬環境僅能給予個體視覺以及聽覺的環境資訊，也因此尋路者所能利用的環境資訊相對而言減少許多。Booth (2000) 等人認為，虛擬環境和實體環境所包含的線索多寡差異，對於個體建立認知地圖時會產生影響，例如虛擬環境中，可能較缺乏區域性的地標線索，例如建築物或告示牌，但其他對於尋路行為沒有幫助的視覺線索可能反而增多，可能會影響尋路者在虛擬空間環境中的學習 (Booth, Fisher, Page, Ware & Widen, 2000)。由於虛擬環境中，不如現實環境有著充足的環境線索，因此尋路行為相關輔助工具的給予、以及虛擬環境中的規則和設定，對虛擬環境中的尋路者而言有著決定性影響 (Booth et al., 2000; Darken & Sibert, 1996)。Darken 及 Sibert 24.