一种支持混合现实原型规范制定的设计工具

《Proceedings of the Design Society》：A design tool to support the specification of mixed reality prototypes

　　

混合现实（Mixed Reality, MR）原型设计提供了重要的设计机遇，但也引入了原型规范制定的复杂性。本研究提出了一种基于卡片的设计工具，以支持设计人员在这一规范制定过程中进行决策。该工具基于一个全面的MR原型保真度分类体系，以及关于不同物理特性与虚拟特性之间的相互作用及其价值的开创性研究。一项验证研究表明，所开发的工具能够支持和引导设计人员的推理过程，从而产生更高质量的MR原型，并为其实现提供更强有力的理论依据。

本研究旨在开发并验证一种支持混合现实（Mixed Reality, MR）原型规范制定的设计工具，该论文发表于《Proceedings of the Design Society》。

**研究背景与问题**

原型设计是设计过程中的基础活动，能够实现设计概念的探索、评估与交流。然而，指定原型的过程复杂，设计人员需在保真度（fidelity）、范围、成本和时间之间取得平衡。混合现实技术通过融合物理元素与虚拟元素，使低保真原型能够以更高的灵活性和更低的成本提供接近高保真原型的价值，但同时也增加了规范制定的复杂度。设计人员不仅要考虑物理特性与虚拟特性各自的实现方式，还需考虑二者之间的相互作用，以及在虚拟/物理频谱上的融合方式。现有文献对此缺乏充分的实施指导，也缺乏将前期研究成果整合为可用工具的方法，这构成了本研究要解决的核心问题。

**主要技术方法**

本研究采用了基于卡片的小组讨论框架作为工具载体，选取该形式是因其具有应用灵活性、指导深度和易于修改的特点。工具的结构建立在一个综合性的MR原型保真度分类体系之上，该体系将保真度划分为三个维度：形式保真度、功能保真度和心理保真度，并进一步细分为多个子维度。整张卡片组共包含25张卡片，分布于6个主题：心理保真度、视觉保真度、触觉保真度、操作保真度、环境保真度和原型设计情境。每个主题包含一张"主题卡片"和若干"主题卡片"。每张卡片采用双面设计：正面呈现关键信息，概述该主题或主题的价值主张与核心概念；病房设有重要问题，以提示设计人员考虑相关因素，并提供实践案例与指导建议。

在验证研究方面，研究人员招募了3名具有博士学位的设计研究人员作为参与者，采用四阶段定性评估方法：第一阶段无工具辅助的初始MR原型规范制定；第二阶段熟悉设计工具；第三阶段使用工具重新审阅并更新规范；第四阶段通过问卷和小组讨论评估工具效用。研究人员采用对比分析法，通过记录规范要点数量、论证文本长度，并结合Likert式评分与开放式问题，系统评估工具对设计决策的影响效果。

**研究结果**

**原型规范特征分析**。无工具辅助时，参与者制定了18个规范要点，平均论证长度为23个字符；使用卡片组后，规范要点增至51个，平均论证长度增加到42个字符。新增的33个要点主要集中于任务表述和特定用户交互的启用，以及实现这些交互所需的物理和虚拟特征及其适当的保真度水平。这一结果表明，工具显著增加了设计考虑的范围和深度。

**问卷调查结果**。Likert式评分显示，参与者普遍认同卡片组有助于制作更廉价（资金和所需时间更少）且更佳（更适合任务）的原型，并鼓励他们探索更多选项并为选择提供更有力的理据（众数得分为4分，即"同意"）。一位参与者对"更廉价"一项表示不同意，但在讨论中解释称，这是由于更严格的规范过程使原型规格包含了更多功能。开放式问题的反馈表明，参与者认为该工具帮助他们考虑了更多实施因素，改善了团队沟通，并提升了他们对MR原型的理解。

**讨论与结论**

研究表明，该工具通过将MR实施的多面性分解为不同主题，促进了关键要素的优先级排序，并通过问题提示改善了团队成员之间的沟通清晰度。参与者还指出，使用该工具的经历本身对他们开发未来MR原型的技能具有价值，揭示了该工具在促进持续职业发展（Continuing Professional Development, CPD）活动方面的潜在高价值应用场景。然而，反馈也揭示了需要改进之处：文本量和专业术语需要精简以提高可及性；卡片主题之间存在潜在的重叠混淆，需要更清晰的区分；关于工具是否创造"更廉价"原型存在分歧意见——虽然短期内可能因功能更丰富而成本更高，但更高质量的原型可能通过减少低效原型的需求而在长期节省成本。

研究结论部分指出，本研究提出并初步验证了一种基于卡片组的设计支持工具，以应对MR原型规范制定的复杂性。评估研究表明，该工具能够显著改善MR原型规范制定过程的严谨性、结构性协作性，具体表现为规范要点数量从18个增加到51个，平均论证长度从23个字符增加到42个字符。参与者一致认为该工具使他们能够基于更广泛的选项和更强有力的理据创建更优质的原型。通过提供结构化框架和共同词汇，该工具使设计人员能够基于特征优先级做出更明智的决策，从而产生更高质量、更有效的原型。未来工作将聚焦于改进信息可及性、减少卡片间重叠、开发配套材料，并通过更大规模的行业设计人员样本进行更严格的验证，同时探索该工具与更注重流程的现有工具之间的兼容性，以及进一步研究不同MR原型实施选项对用户体验的具体影响。