出版融合視域下的VR媒介閱讀專注度研究

[摘 要] 通過記錄腦電圖中不同腦波頻帶的功率變化，比較分析在進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀和傳統(tǒng)紙質(zhì)閱讀時(shí)讀者大腦中與專注度相關(guān)的大腦活動(dòng)變化，以研究虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR） 閱讀時(shí)的讀者閱讀關(guān)注度。本次實(shí)驗(yàn)共31名被試參與，分別在虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀和純文字紙質(zhì)閱讀條件下，完成約120秒的閱讀任務(wù)，同步使用 Emotiv Pro設(shè)備記錄實(shí)驗(yàn)期間被試的大腦活動(dòng)情況，獲得相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，θ、α、β波段的功率在虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀任務(wù)中均顯著高于純文字紙質(zhì)閱讀任務(wù)，表明在虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀條件下，讀者注意力更加集中、專注度更高，能夠提升閱讀效果。并從豐富虛擬現(xiàn)實(shí)感官體驗(yàn)、改進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)計(jì)、優(yōu)化虛擬現(xiàn)實(shí)敘事技巧、降低虛擬現(xiàn)實(shí)眩暈風(fēng)險(xiǎn)四個(gè)方面提出具體建議，以期能夠進(jìn)一步提高虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀的讀者閱讀專注度，提升閱讀效果。

[關(guān)鍵詞] 腦電圖 虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀 閱讀專注度 閱讀效果 數(shù)字閱讀

[中圖分類號(hào)] G237 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1009-5853 （2024） 03-0042-09

Research on Reading Concentration in VR Media under the Perspective of Publishing Integration

Liu Jinhong Wang Yixue Chen Jiangtong Zhang Ziyan

（School of Law， Humanities and Sociology， Wuhan University of Technology， Wuhan， 430070）

[Abstract] In order to study readers’ reading attention during VR reading， this paper compares and analyzes the changes in brain activities related to concentration in readers’ brains while performing VR reading and traditional paper reading by recording the power changes of different brainwave bands in EEG. A total of 31 graduate students participated in this experiment， and they completed the reading task for about 120 seconds under VR reading and text-only paper reading conditions， respectively. While reading， the subjects synchronously used the Emotiv Pro to record the brain activity during the experiment and obtain relevant experimental data. The experimental results show that the power of theta， alpha， and beta bands are all significantly higher in the VR reading task than in the text-only paper reading task， indicating that readers are more focused and concentrated under VR reading conditions， which can enhance the reading effect. Based on the above conclusions， this paper puts forward specific suggestions from the levels of enriching VR sensory experience， improving VR interaction design， optimizing VR narrative skills， and reducing the risk of VR vertigo， in order to be able to further improve the reading concentration of readers in VR reading and enhance the reading effect.

[Key words] Electroencephalogram VR reading Reading concentration Reading effect Digital reading

1 引 言

中宣部發(fā)布的《關(guān)于推動(dòng)出版深度融合發(fā)展的實(shí)施意見》指出“要加快推動(dòng)出版深度融合發(fā)展，構(gòu)建數(shù)字時(shí)代新型出版?zhèn)鞑ンw系”[1]。如今，伴隨著虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality， VR）技術(shù)的不斷進(jìn)步，虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀這一新興的沉浸式閱讀正在逐漸成長(zhǎng)為一種重要的閱讀模式[2]。所謂沉浸式閱讀，是指充分提升讀者的感官和認(rèn)知體驗(yàn)，在特定氛圍中讓讀者享受全身心投入的閱讀狀態(tài)，以達(dá)到深度學(xué)習(xí)效果的閱讀方法[3]。與傳統(tǒng)紙質(zhì)閱讀相比，虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀通過模擬真實(shí)場(chǎng)景，使用戶能夠身臨其境地沉浸在文本描述的場(chǎng)景中，為讀者提供全新的閱讀體驗(yàn)。盡管虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀在提供視覺和聽覺上的沉浸感方面取得了巨大突破，但對(duì)于讀者注意力和專注度的影響尚未得到充分的研究和驗(yàn)證。為此，本文擬采用腦電圖（Electroencephalogram， EEG）技術(shù)捕捉讀者在進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀和傳統(tǒng)紙質(zhì)閱讀時(shí)與專注度相關(guān)的腦電活動(dòng)信號(hào)，進(jìn)而通過對(duì)比研究，了解虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀對(duì)讀者專注度的影響，為進(jìn)一步發(fā)展虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀和數(shù)字出版探索新的空間。

2 文獻(xiàn)綜述

專注是產(chǎn)生有效學(xué)習(xí)的先決條件，是取得良好學(xué)習(xí)成效的重要保證[4]，它是指客體在做某件事情時(shí)能夠集中自己的身心注意，并能隨著專注程度的深淺進(jìn)行高效率的學(xué)習(xí)[5]。專注在閱讀過程中至關(guān)重要，它決定了讀者對(duì)于文本內(nèi)容的理解、思考和記憶的效果。因此，進(jìn)一步探究虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀對(duì)于讀者專注度的影響，對(duì)于深入理解虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀效果以及提升閱讀體驗(yàn)，解決傳統(tǒng)教育中場(chǎng)景化弱、學(xué)習(xí)興趣低等問題具有重要意義[6]。目前，學(xué)界對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀專注效果的研究還不夠深入，雖然已有研究比較了虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀和傳統(tǒng)閱讀的差異，但這些研究往往只是基于問卷調(diào)查和深度訪談等主觀報(bào)告，缺乏客觀的生理指標(biāo)支持[7]。

腦電圖是一種無(wú)創(chuàng)的神經(jīng)生理學(xué)技術(shù)，它通過記錄人腦活動(dòng)的電信號(hào)，反映大腦在不同狀態(tài)下的活動(dòng)情況，提供個(gè)體的認(rèn)知狀態(tài)和情緒反應(yīng)信息[8]。相較于傳統(tǒng)問卷調(diào)查或訪談可能受到被試主觀意識(shí)和記憶偏差的影響，腦電圖技術(shù)通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大腦活動(dòng)的變化，提供客觀數(shù)據(jù)和即時(shí)反饋。同時(shí)，作為一種非言語(yǔ)性的生理測(cè)量方法，腦電圖技術(shù)繞過被試的語(yǔ)言表達(dá)能力和溝通技巧，直接反映大腦活動(dòng)狀態(tài)，更適合評(píng)估閱讀等需要專注度的任務(wù)。近年來(lái)，隨著腦神經(jīng)科學(xué)的不斷發(fā)展，腦電圖在認(rèn)知科學(xué)、心理學(xué)和神經(jīng)科學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，越來(lái)越多的學(xué)者使用腦電圖技術(shù)探索人腦專注度與注意力的狀況[9][10][11][12][13]。還有研究通過學(xué)習(xí)結(jié)果測(cè)量、自我報(bào)告和腦電圖技術(shù)比較了虛擬環(huán)境中不同的學(xué)習(xí)內(nèi)容表征對(duì)學(xué)習(xí)效果的影響，α波的激活明顯增強(qiáng)表明音頻條件下的學(xué)習(xí)效果更優(yōu)[14]。

作為一種復(fù)合信號(hào)，腦電信號(hào)中不同的腦波頻率代表了大腦處于不同的狀態(tài)[15]。專注度與δ波（1—4 Hz）、θ波（4—8 Hz）、α波（8—13 Hz）、β波（14—30 Hz）等不同腦波頻率有著密切聯(lián)系，實(shí)驗(yàn)中常采用δ、θ、α、β節(jié)律信號(hào)中的高頻段作為腦電圖信號(hào)特征進(jìn)行分析研究。在腦電圖信號(hào)特征獲取方面，頻帶能量[16]、功率譜密度[17]、樣本嫡[18]等是常用的信號(hào)特征提取方法。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，人在閉眼且精神比較放松的狀態(tài)下α波容易出現(xiàn)，注意力集中時(shí)，特別是視覺注意和積極的精神活動(dòng)可以使其更為突出[19]。β波常出現(xiàn)于人處于清醒、專注、興奮的狀態(tài)，可用于分析描述注意力的相關(guān)任務(wù)[20]。β波一般與警覺性和認(rèn)知過程有關(guān)[21]，β波功率強(qiáng)度越高表示人在執(zhí)行和處理任務(wù)時(shí)警覺性和認(rèn)知能力有所增強(qiáng)，如在放松狀態(tài)下進(jìn)行高專注度游戲時(shí)，游戲者的腦電信號(hào)中α、θ波的功率譜密度會(huì)有所提高[22]?？傊?、θ波一般與身心輕松狀態(tài)下的注意力集中有關(guān)，β波與興奮狀態(tài)時(shí)人的警覺性有關(guān)。

專注是閱讀的關(guān)鍵，幫助理解和吸收信息，提高閱讀效果和記憶力。為此，本文力圖通過分析腦電信號(hào)的特征來(lái)了解讀者在閱讀任務(wù)中的大腦活動(dòng)狀態(tài)，通過對(duì)θ、α、β波段與閱讀專注度之間的關(guān)系分析，比較讀者在虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀和傳統(tǒng)紙質(zhì)閱讀兩種狀態(tài)下的腦電圖信號(hào)中θ、α、β波段功率值的高低，客觀評(píng)估讀者的專注度水平，以驗(yàn)證虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀是否能夠提高讀者的專注度。

3 研究設(shè)計(jì)

3.1 研究對(duì)象

基于現(xiàn)有研究，為了保證統(tǒng)計(jì)效力，大多數(shù)腦電圖實(shí)驗(yàn)至少需要20—30名被試，故本次實(shí)驗(yàn)選取31位高校在校碩士生作為被試（男生11人，女生20人），年齡在22—25歲之間，平均年齡為23歲。所有被試均具有虛擬現(xiàn)實(shí)使用經(jīng)驗(yàn)，且沒有嚴(yán)重的神經(jīng)系統(tǒng)疾病或其他健康問題，視力正?；虺C正視力正常。

實(shí)驗(yàn)在一間安靜的房間內(nèi)進(jìn)行，全程由工作人員進(jìn)行指導(dǎo)，旨在保證實(shí)驗(yàn)按照規(guī)定步驟執(zhí)行。此外，為確保實(shí)驗(yàn)研究的倫理道德合規(guī)，所有研究對(duì)象在參與實(shí)驗(yàn)前均統(tǒng)一自愿閱讀和簽署了實(shí)驗(yàn)知情同意書。

3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

本研究使用如圖1（a）所示的14通道Emotiv Epoc X無(wú)限便攜式腦電儀采集腦電數(shù)據(jù)，按照國(guó)際10—20系統(tǒng)電極放置法放置腦電帽14個(gè)電極，如圖1（b）所示。該腦電設(shè)備采樣率為2048 Hz，采用鹽水電極和無(wú)線采集方式，允許被試自由移動(dòng)頭部和身體，具有良好的佩戴舒適感。所有被試均提前清洗頭部，保證與電極接觸部位的干爽。

3.3 單因素兩水平被試內(nèi)實(shí)驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)采用單因素兩水平（紙質(zhì)閱讀和虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀）被試內(nèi)設(shè)計(jì)，流程如圖2所示，實(shí)驗(yàn)在兩種閱讀方式下完成，以《出花園》為閱讀材料，一種是純文字紙質(zhì)閱讀，另一種則使用Oculus Quest 1設(shè)備進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)《出花園》閱讀，同時(shí)采集被試的腦電數(shù)據(jù)。每名被試首先進(jìn)行純文字紙質(zhì)閱讀任務(wù)，結(jié)束之后休息5分鐘，以緩解實(shí)驗(yàn)過程中可能出現(xiàn)的疲勞感和注意力下降，再進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀任務(wù)。實(shí)驗(yàn)過程中同步使用Emotiv Pro軟件進(jìn)行腦電數(shù)據(jù)收集采樣，實(shí)驗(yàn)時(shí)間約為15分鐘左右。

需要說(shuō)明的是，先紙質(zhì)后虛擬現(xiàn)實(shí)的試次設(shè)置，一方面是基于熟悉度，紙質(zhì)閱讀相對(duì)傳統(tǒng)且普遍，能幫助研究對(duì)象更好地適應(yīng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境和任務(wù)；另一方面是基于適應(yīng)性，避免因虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀新鮮感引發(fā)的興奮和好奇帶來(lái)的專注度提升假象。

4 數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析

4.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理

頭皮腦電信號(hào)一般很微弱，腦電信號(hào)在采集時(shí)很容易受到外界各種因素的影響[23]，如心電、肌電及眼電等信號(hào)的干擾，其中眼電信號(hào)是干擾腦電信號(hào)的主要信號(hào)源，因此需要按照如下步驟對(duì)腦電信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，以獲得一份去除雜質(zhì)的純凈腦電波數(shù)據(jù)。首先，在對(duì)腦電信號(hào)進(jìn)行噪聲和偽跡消除的同時(shí)，進(jìn)行去基線漂移以防信號(hào)過分偏移；然后，對(duì)信號(hào)進(jìn)行0.1Hz的高通濾波及30 Hz的低通濾波處理以降低干擾，再進(jìn)行重參考；最后，采用獨(dú)立成分分析（independent component analysis，ICA）對(duì)腦電中的眼電偽跡進(jìn)行去除、剔除壞段處理。

4.2 數(shù)據(jù)分析方法

特征提取是對(duì)腦電信號(hào)進(jìn)行變換，找出具有代表性特征的過程[24]。常用的腦電特征提取主要有時(shí)域特征、頻域特征和時(shí)頻特征等方法。本實(shí)驗(yàn)分析研究對(duì)象的專注度情況，數(shù)據(jù)分析關(guān)注腦電信號(hào)θ波（4—8 Hz）、α波（8—13 Hz）、β波（14—30 Hz）的功率強(qiáng)弱，需要將θ、α、β波從腦電信號(hào)中分離出來(lái)，因此本實(shí)驗(yàn)采用了基于功率譜密度（Power Spectral Density， PSD）的特征分析方法對(duì)專注度特征進(jìn)行分析。

對(duì)電腦圖信號(hào)進(jìn)行頻域分析時(shí)，功率譜估計(jì)是一種常用方法。功率譜是功率譜密度函數(shù)的簡(jiǎn)稱，它表示信號(hào)功率隨著頻率的變化情況，即信號(hào)功率在頻域的分布狀況[25]。通常，研究者可以將電腦圖信號(hào)轉(zhuǎn)換成功率隨頻率變化的譜圖，更加直觀地從功率譜圖中分析電腦圖信號(hào)不同波段的功率分布與變化情況[26]。

本實(shí)驗(yàn)使用 MATLAB 軟件的 pwelch 函數(shù)進(jìn)行非周期隨機(jī)信號(hào)的功率譜密度估計(jì)，基于 Welch方法對(duì) 14 個(gè)通道的信號(hào)分別進(jìn)行分段加窗，并計(jì)算每個(gè)片段的傅里葉變換以得到每個(gè)通道的功率譜密度估計(jì)，再通過積分計(jì)算每個(gè)通道在 θ、α、β 波頻帶內(nèi)的信號(hào)功率，然后分別進(jìn)行平均處理，由此計(jì)算得到每個(gè)被試在兩種閱讀方式下 θ、α、β 波頻段的平均功率值。

4.3 數(shù)據(jù)結(jié)果分析

4.3.1 α波功率統(tǒng)計(jì)結(jié)果

本實(shí)驗(yàn)θ、α、β節(jié)律下的兩組差值經(jīng)Shapiro-Wilk正態(tài)性檢驗(yàn)，結(jié)果P值均為0.000，P<0.05，說(shuō)明數(shù)據(jù)不服從正態(tài)分布，故采用Wilcoxon符號(hào)秩檢驗(yàn)。

表1結(jié)果顯示，Z=-3.175，P=0.002，表明讀者在進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀時(shí)腦電波α波功率顯著高于傳統(tǒng)紙質(zhì)閱讀。大腦中的α節(jié)律主要與情緒和內(nèi)部注意力的調(diào)節(jié)有關(guān)，且與精神放松狀態(tài)下的注意力集中相關(guān)[27]。實(shí)驗(yàn)中α波功率的結(jié)果說(shuō)明虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀體驗(yàn)對(duì)精神放松狀態(tài)下用戶的內(nèi)在注意力調(diào)節(jié)和積極的精神活動(dòng)起到了明顯的效果，可以認(rèn)為虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀能給讀者帶來(lái)良好的體驗(yàn)，對(duì)大腦活動(dòng)具有積極的影響。

4.3.2 β波功率統(tǒng)計(jì)結(jié)果

進(jìn)一步采用上述方式對(duì)β波功率進(jìn)行分析，其結(jié)果如表2所示，Z=-3.135，P=0.002，表明讀者在進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀時(shí)腦電波β波功率顯著高于傳統(tǒng)紙質(zhì)閱讀。β節(jié)律與警覺性和增強(qiáng)認(rèn)知過程有關(guān)[28]，這種專注度的提高可能與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本身的特點(diǎn)有關(guān)。

實(shí)驗(yàn)中 β波功率的結(jié)果證實(shí)了虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀任務(wù)下用戶注意力更加集中。與傳統(tǒng)紙質(zhì)閱讀相比，虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀通過提供沉浸式環(huán)境和多感官刺激，發(fā)揮了吸引用戶注意力、增強(qiáng)用戶警覺性的作用，并且加強(qiáng)了對(duì)場(chǎng)景的認(rèn)知理解，使其更專注于閱讀內(nèi)容。用戶在虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀任務(wù)中通過視覺和聽覺雙重體驗(yàn)，接收到更多的信息，大腦對(duì)這些信息進(jìn)行更高的認(rèn)知處理。

4.3.3 θ波功率統(tǒng)計(jì)結(jié)果

對(duì)θ波功率進(jìn)行分析，其結(jié)果如表3所示，Z=-3.194，P=0.001，表明讀者在進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀時(shí)腦電波θ波功率顯著高于傳統(tǒng)紙質(zhì)閱讀。

θ節(jié)律被認(rèn)為與大腦深度放松狀態(tài)下的注意力高度集中、靈感涌現(xiàn)、創(chuàng)造力高漲和洞察力提升有關(guān)，有助于促進(jìn)創(chuàng)新思維。實(shí)驗(yàn)中 θ波功率的結(jié)果可以說(shuō)明虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀在對(duì)大腦深度放松狀態(tài)下用戶注意力、洞察力等方面起到了明顯作用，專注度的提高可能導(dǎo)致用戶更深入地理解和體驗(yàn)所閱讀的內(nèi)容，這一數(shù)據(jù)結(jié)果支持了虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀對(duì)提高用戶專注度的作用。

4.4 訪談結(jié)果分析

上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，在不同節(jié)律中兩種閱讀任務(wù)下的負(fù)秩為24，正秩為7，表明31位被試中有7位被試在進(jìn)行紙質(zhì)閱讀時(shí)大腦θ、α、β波功率高于虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，筆者對(duì)這7位被試進(jìn)行了深度訪談，訪談內(nèi)容主要涉及兩種閱讀體驗(yàn)過程中的閱讀環(huán)境、閱讀內(nèi)容以及體驗(yàn)效果等，同時(shí)還對(duì)受訪者提出的值得關(guān)注的感受進(jìn)行更深入的提問。在訪談中，被訪者反映在進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀時(shí)，“分散注意力”“產(chǎn)生眩暈”“舒適度不高”這三個(gè)關(guān)鍵詞被提及的頻率最高。

有4位被試表示當(dāng)閱讀紙質(zhì)文字時(shí)，他們能迅速?gòu)耐骠[狀態(tài)進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，專注地進(jìn)行閱讀，較少受到外界因素的干擾，但是當(dāng)使用虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備進(jìn)入虛擬環(huán)境后，則會(huì)因外部刺激過多，而無(wú)意識(shí)地產(chǎn)生很多亂七八糟的想法，從而分散或者轉(zhuǎn)移注意力，如“在虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀任務(wù)中，語(yǔ)音提示我拿起毛巾時(shí)，我還在欣賞周圍的虛擬環(huán)境，以至于找不到毛巾在哪”（受訪者4）。

有3位被試提到了在進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀時(shí)會(huì)感到眩暈，出現(xiàn)頭暈、惡心、出汗、眼疲勞等癥狀。如“當(dāng)我在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中移動(dòng)時(shí)，畫面的搖晃讓我感到很暈”（受訪者1）；以及“這種感受跟暈車癥狀很像，完成虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀任務(wù)后我有些站不穩(wěn)”（受訪者5）。

還有3位被試在進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀時(shí)由于較長(zhǎng)時(shí)間佩戴頭戴式顯示器，導(dǎo)致頭部不適感和頸部疲勞，他們一致認(rèn)為虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備沉重、憋悶，如“完成虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀任務(wù)后，我的臉上出現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡的壓痕”（受訪者2）；或“感覺虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡不太透氣，舒適度不夠高”（受訪者6）；以及“佩戴虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡后剛開始沒感覺，但時(shí)間長(zhǎng)了還是感覺壓臉，而且脖子會(huì)累”（受訪者7）。

5 研究建議

本文利用腦電信號(hào)數(shù)據(jù)比較分析了虛擬現(xiàn)實(shí)沉浸式閱讀任務(wù)與傳統(tǒng)純文字紙質(zhì)閱讀任務(wù)中用戶的專注度水平，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀對(duì)提高讀者的專注度具有積極作用?；谏鲜鲅芯拷Y(jié)果，筆者認(rèn)為要進(jìn)一步提升虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀環(huán)境下的讀者專注度及閱讀效果，虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀的相關(guān)從業(yè)者還應(yīng)從以下幾個(gè)方面加以完善或改進(jìn)，以創(chuàng)造更優(yōu)、更好的虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀環(huán)境。

5.1 豐富虛擬現(xiàn)實(shí)感官體驗(yàn)，增強(qiáng)用戶沉浸感

根據(jù)上述θ、α波功率統(tǒng)計(jì)結(jié)果，用戶在進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀時(shí)，腦電波中θ、α波功率均顯著高于傳統(tǒng)紙質(zhì)閱讀。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)α波和θ波是與創(chuàng)造力和洞察力相關(guān)的大腦波頻率，常出現(xiàn)在人們精神比較放松的狀態(tài)下[29]。虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀提供的沉浸式虛擬環(huán)境可以幫助人們進(jìn)入這些有益的波動(dòng)狀態(tài)，從而激發(fā)讀者的創(chuàng)造力和靈感[30]。逼真的立體空間和良好的空間音頻可以使用戶更加深入地沉浸在虛擬環(huán)境中，對(duì)閱讀任務(wù)中的故事性和情感敘事產(chǎn)生更深刻的感受。此外，這種沉浸感可以幫助用戶擺脫外界干擾，進(jìn)入心流狀態(tài)，從而更專注于閱讀內(nèi)容。

因此，虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容開發(fā)者應(yīng)努力創(chuàng)造逼真的虛擬環(huán)境，讓用戶感覺置身于閱讀內(nèi)容所創(chuàng)造的世界。具體來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)者可通過模擬更加真實(shí)的場(chǎng)景、添加背景音樂、環(huán)境聲效和畫面動(dòng)態(tài)效果等方式來(lái)調(diào)動(dòng)用戶的視覺、聽覺、觸覺等感官體驗(yàn)為用戶創(chuàng)造更加身臨其境的閱讀體驗(yàn)，提升閱讀效果。

5.2 改進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)計(jì)，增加用戶參與感

根據(jù)上述β波功率統(tǒng)計(jì)結(jié)果，用戶在進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀時(shí)，腦電波中β波功率顯著高于傳統(tǒng)紙質(zhì)閱讀。不同于與身心輕松狀態(tài)下注意力集中有關(guān)的α、θ波，β波主要與興奮狀態(tài)時(shí)人的警覺性有關(guān)，β波功率強(qiáng)度越高表示人在處理任務(wù)時(shí)警覺性和認(rèn)知能力越強(qiáng)。研究結(jié)果表明，在虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀任務(wù)中，用戶的警覺性和注意力相較于傳統(tǒng)閱讀有所提升，這是由于虛擬現(xiàn)實(shí)交互體驗(yàn)帶來(lái)的參與感和身臨其境的感覺導(dǎo)致。如在虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀中，用戶可以通過頭部追蹤、手勢(shì)控制等方式與虛擬場(chǎng)景進(jìn)行互動(dòng)，這種參與感提升了用戶的警覺性和注意力，進(jìn)而增強(qiáng)了用戶對(duì)場(chǎng)景的認(rèn)知與理解[31]。

基于這一研究結(jié)果，在進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀設(shè)計(jì)時(shí)，開發(fā)者應(yīng)增加用戶交互設(shè)計(jì)，優(yōu)化交互體驗(yàn)。如在虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀應(yīng)用程序中增加手勢(shì)控制、語(yǔ)音控制、頭部追蹤、可點(diǎn)擊鏈接、彈出式信息、注釋、書簽、高亮標(biāo)記等交互元素，使用戶與內(nèi)容進(jìn)行互動(dòng)，增加用戶的參與感和探索欲望，以提高用戶對(duì)周圍虛擬環(huán)境的認(rèn)知和理解?？傊?，交互設(shè)計(jì)的增加能夠給予用戶更強(qiáng)烈的感染力，讓用戶成為虛擬現(xiàn)實(shí)敘事內(nèi)容的參與者，而不是傳統(tǒng)紙質(zhì)閱讀中信息的被動(dòng)接收者。

5.3 優(yōu)化虛擬現(xiàn)實(shí)敘事技巧，增強(qiáng)用戶代入感

上述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在31位被試中，有7位在進(jìn)行紙質(zhì)閱讀時(shí)專注度高于虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀，通過深度訪談究其原因，“虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀會(huì)分散注意力”被提及的次數(shù)最多。亦即，當(dāng)用戶進(jìn)入虛擬環(huán)境后，會(huì)因外部刺激過多導(dǎo)致關(guān)注點(diǎn)的轉(zhuǎn)移和分散。已有研究發(fā)現(xiàn)，虛擬現(xiàn)實(shí)頭顯雖能提供360 度的空間場(chǎng)景、更加豐富的參與元素以及靈活的視角支配，但由于承載的信息更多，導(dǎo)致用戶容易發(fā)生注意力失焦和眼動(dòng)追蹤混亂現(xiàn)象，從而找不到有效信息，進(jìn)而導(dǎo)致專注度丟失[32]。

因此，在進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀敘事設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)互動(dòng)數(shù)字?jǐn)⑹略O(shè)計(jì)，為讀者提供更加沉浸、個(gè)性化和參與式的閱讀體驗(yàn)[33]。設(shè)計(jì)者可以通過用戶視角安排、觀察點(diǎn)設(shè)置以及視線引導(dǎo)等方式，突出作品所要傳達(dá)的核心信息，以避免用戶出現(xiàn)注意力不集中、無(wú)法代入到虛擬現(xiàn)實(shí)敘事空間中的情況。在用戶視角設(shè)計(jì)方面，用戶視角應(yīng)為主要角色視角，以便用戶能夠更好地代入主角的感受和情緒。在觀察點(diǎn)設(shè)置方面，可以通過設(shè)置多個(gè)觀察點(diǎn)、改變視角的高度和角度等方式創(chuàng)造不同的視覺效果，讓用戶更好地觀察到場(chǎng)景的細(xì)節(jié)和變化，增強(qiáng)用戶的臨場(chǎng)感。在視覺引導(dǎo)機(jī)制方面，可以通過設(shè)置光線明暗、顏色亮暗或運(yùn)動(dòng)效果來(lái)吸引用戶的視線，或者設(shè)置提示標(biāo)志或箭頭來(lái)引導(dǎo)用戶關(guān)注重要的場(chǎng)景或細(xì)節(jié)，以避免出現(xiàn)用戶在虛擬空間中迷失方向而導(dǎo)致注意力不集中的情況。

5.4 降低虛擬現(xiàn)實(shí)眩暈風(fēng)險(xiǎn)，提高用戶舒適感

在上述深度訪談結(jié)果中，除了有3位被試表示在進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀時(shí)會(huì)感到眩暈外，還有3位被試認(rèn)為虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴式設(shè)備沉重，導(dǎo)致頭部不適和頸部疲勞。針對(duì)這一問題，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)者需考慮改進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備性能，優(yōu)化虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用設(shè)計(jì)，以降低用戶產(chǎn)生眩暈的風(fēng)險(xiǎn)，提供更好的閱讀體驗(yàn)。

眩暈感通常與屏幕低刷新率和低分辨率有關(guān)。為此，在圖像設(shè)計(jì)方面，一方面應(yīng)采取模型場(chǎng)景優(yōu)化、調(diào)整幀率限制等方法增加設(shè)備的刷新率，減少畫面的模糊和延遲；另一方面，可以使用先進(jìn)的圖像渲染技術(shù)，提高圖像的清晰度和流暢度，為用戶提供更清晰、更真實(shí)、更流暢的閱讀體驗(yàn)。此外，還可以優(yōu)化設(shè)備的傳感器和處理器，減少輸入信號(hào)到顯示器的延遲，以提高用戶的沉浸感。

在優(yōu)化虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用設(shè)計(jì)方面，由于不同用戶對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)的適應(yīng)能力不同，因此可以提供瞳距調(diào)節(jié)、色差矯正、每秒幀數(shù)調(diào)節(jié)和畸變矯正等設(shè)備參數(shù)調(diào)整選項(xiàng)，以提高用戶體驗(yàn)舒適度。此外，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)提供合適的導(dǎo)航和指引，以減少用戶在虛擬環(huán)境中的迷失感。

用戶在進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀時(shí)需佩戴頭戴式顯示器，而目前虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備還較為笨重，長(zhǎng)時(shí)間佩戴可能會(huì)導(dǎo)致頸部疲勞，從而對(duì)用戶體驗(yàn)的舒適度和自由度產(chǎn)生一定影響。而伴隨著虛擬現(xiàn)實(shí)軟硬件技術(shù)的不斷升級(jí)和改進(jìn)，虛擬現(xiàn)實(shí)硬件設(shè)備將變得越來(lái)越輕便，因此這一問題也將逐步得到解決。

6 研究局限與展望

本實(shí)驗(yàn)存在以下局限。一是實(shí)驗(yàn)樣本容量略少且分布集中。在本次實(shí)驗(yàn)中，兩組閱讀模式的被試共31 個(gè)，且分布在受教育水平較高的人群中，雖具有一定的代表性，但實(shí)驗(yàn)樣本較小可能導(dǎo)致統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果的不穩(wěn)定性和可靠性受到挑戰(zhàn)。為此，在未來(lái)的研究中希望能夠擴(kuò)大樣本容量，并區(qū)分不同教育水平、年齡層次的群體進(jìn)行研究，以提高研究結(jié)果的可信度和泛化性。二是被研究對(duì)象參與實(shí)驗(yàn)當(dāng)天的心情和狀態(tài)難以控制，容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集誤差。為此，在未來(lái)的研究中將更加嚴(yán)格地控制實(shí)驗(yàn)環(huán)境中外部干擾因素，如噪音、溫度等，并通過隨機(jī)分組和隨機(jī)化實(shí)驗(yàn)時(shí)間，減少心情變化對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，以進(jìn)一步提升研究?jī)r(jià)值。此外，虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀將人體作為認(rèn)知媒介，感官通道變成了人腦與環(huán)境交互的認(rèn)知通道，這種以身體為媒介的多通道認(rèn)知效果遠(yuǎn)超傳統(tǒng)認(rèn)知方式，因此可以考慮引入認(rèn)知負(fù)荷的概念，探究虛擬現(xiàn)實(shí)閱讀與傳統(tǒng)閱讀環(huán)境下的認(rèn)知負(fù)荷差異對(duì)專注度的影響，綜合評(píng)估閱讀專注度。

注 釋

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（收稿日期：2024-02-01）