虚拟键盘距离与角度对VR空交互中徒手操作用户体验的影响机制研究

为解决VR环境中徒手交互(BHI)文本输入效率与用户体验优化问题，研究人员通过3距离(近/中/远)×3角度(倾斜/中度倾斜/垂直)实验设计，探究虚拟键盘布局参数的影响。结果表明：中距离配合中度倾斜或垂直角度能平衡输入速度(WPM)与疲劳度，为VR开发者提供关键人机交互参数。

　　

随着虚拟现实(VR)技术成本降低，头戴设备如HTC Vive和Oculus Quest已走进大众生活。在VR环境中，徒手交互(Bare Hand Interaction, BHI)因其无需外设、操作自然的特性，成为文本输入的重要方式。然而，虚拟键盘的摆放位置——特别是距离和角度——如何影响输入效率和用户体验，仍缺乏系统研究。现有文献多聚焦于拖拽、选择等简单操作，对高频文本输入场景的关注不足。更棘手的是，VR中的距离感知与现实存在偏差，用户易误判操作距离，导致交互疲劳或效率下降。这些问题严重制约了BHI技术在VR中的普及应用。

为破解这一难题，大连工业大学产品设计系的研究团队在《Displays》发表论文，首次系统评估了9种键盘布局组合(3距离×3角度)对BHI文本输入的影响。研究采用3×3被试内设计，招募33名参与者完成多难度文本输入任务，通过测量输入速度(WPM)、错误率、用户偏好、疲劳度和工作负荷(NASA-TLX)等指标，发现中距离(70cm)配合中度倾斜(45°)或垂直(90°)布局能实现效率与舒适度的最佳平衡。这一成果为VR界面设计提供了量化依据。

关键技术方法包括：1)基于Unity引擎构建可调距离/角度的虚拟键盘系统；2)使用光学追踪技术捕捉手部动作；3)采用标准QWERTY键盘布局控制变量；4)通过NASA-TLX量表和视觉模拟评分(VAS)评估主观体验。

结果分析
Text input efficiency
数据显示：近距离(50cm)虽带来最高WPM(37.2字/分钟)，但错误率(6.8%)和疲劳度显著升高；中距离在垂直角度时WPM达35.1字/分钟，错误率仅4.3%。

User experience
主观评估揭示：远距离(90cm)仅在垂直角度保持可用性，倾斜布局导致操作困难；中度倾斜角度在各项体验指标中评分最优(偏好度7.2/10)。

Discussion
研究首次证实距离与角度存在显著交互效应(p<0.01)：中距离能抵消倾斜角度的操作误差，而近距离会放大角度偏差的影响。这与Kang等学者提出的VR距离感知理论相印证。

Conclusion
该研究确立了虚拟键盘布局的黄金参数：70cm中距离配合45°-90°角度范围，既保持输入效率，又降低肌肉负荷。这一发现不仅填补了BHI文本输入研究的空白，更为VR开发者提供了可直接落地的界面设计指南。未来研究可进一步探索不同身高用户的最佳个性化参数。