25、桌面交互中的物理模拟与用户体验探索

桌面交互中的物理模拟与用户体验探索

在虚拟环境中实现类似于现实世界的物体操作是交互技术追求的目标之一。本文将介绍一系列将交互式表面输入原语融入实时物理模拟的技术，以及相关的用户研究结果。

1. 多物体交互能力

系统具备感知和处理轮廓以及分段分布摩擦力的能力，这使得用户能够同时操作多个虚拟物体。例如，用户可以用手的边缘同时碰撞多个物体，或者用双手平面施加摩擦力。对于能感知物理对象的交互式表面，还可以用尺子移动和对齐多个物体。

2. 3D 操作

在 3D 中对虚拟对象和输入进行建模，能实现有趣且熟悉的交互。比如，一个平放在较大平面物体上的扁平物体，可以通过轻敲其侧面或施加摩擦力来移动。设计师需要调整物体的质量、摩擦力和外观，以符合用户的期望。当物体堆叠较薄时，可给物体的上下表面设计成弧形，便于用户操作。

3. 软物体交互

现实世界中有很多非刚性的软物体，如橡胶、布料和纸张。物理模拟不仅支持刚体动力学，还能对软物体、布料和流体进行模拟。用户可以用手抓皱布料，再用手掌压平；也可以通过在两个角施加相反方向的力来撕开类似纸张的物体。软物体还可用于地形模拟，用户通过手指挖掘、用手形成山谷或用杯状手势创造凸起等操作来触发变形。

4. 用户研究

为了评估上述技术的实用性，进行了一项探索性实验。实验涉及 6 名参与者，他们需要完成 3 个基于物理的简单任务：
1. 任务 1 ：将四个球体和矩形精确放置在匹配的目标位置，放置正确后物体消失。
2. 任务 2 ：根据颜色将不同形状、大小和质量的物体分