《Mini-Me: An Adaptive Avatar for Mixed Reality Remote Collaboration》论文笔记

Mini-Me 是一篇CHI2018论文。CHI作为人机交互领域的顶会，每年四月末五月初举办，其中有许多优秀论文。这篇论文刚发表的时候我刚接触人机交互不久，虽然有听同实验室的学长介绍过这篇论文，但是只是懵懵懂懂。现在决定重新研读一下这篇论文。

作者介绍

Mark Billinghurst 是南澳大学的教授，AR方面的大佬，发表过很多AR分享协作的论文。
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摘要

Mini-Me is an adaptive avatar for enhancing Mixed Reality (MR) remote collaboration between a local Augmented Reality (AR) user and a remote Virtual Reality (VR) user.

Mini-Me是一个avatar。摘要中提到Mini-Me可以根据VR用户的gaze方向和身体gesture调整自己的大小和方向，使自己可以一直在AR用户的视野范围内。作者为此做了用户调查，结果发现Mini-Me可以显著提升社会存在感(Social Presence)和整体MR合作体验。

这里提一下社会存在感最初的定义是：

“The degree of salience of the other person in the interaction and the consequent salience of the interpersonal relationships”

由 Short, J., Williams, E., & Christie, B (1976). The social psychology of telecommunications. London: John Wiley & Sons, Ltd.给出。意思是“他人在互动中的显着程度以及随之而来的人际关系的显着性”，在此抛砖引玉讲一下我的个人理解，假如我正在和另一个人合作完成一件事，社会存在感指的是那个人对这件事的所作所为的程度以及随之而来的那个人在我心里的影响程度。

这篇论文采用了Chad Harms and Frank Biocca. 2004. Internal consistency and reliability of the networked minds measure of social presence.的测量社会存在感的方法进行用户调查。Chad Harms等人提出的社会存在感的定义为：

Social presence in a mutual interaction with a perceived entity refers to the degree of initial awareness, allocated attention, the capacity for both content and affective comprehension, and the capacity for both affective and behavioral interdependence with said entity.

意思是“与被感知实体的互动中的社会存在感是指初始意识的程度，分配的注意力，对内容和情感理解的能力以及与所述实体的情感和行为相互依赖的能力”，我的理解是，在与实体事物的相互交互中，社会存在感指的是他人最初对交互事物的了解程度，系统体现他人存在的程度，交互中他人对内容和情感的理解程度，以及对该事物的情感和行为的依赖能力。

Chad Harm将社会存在感分为六个维度：

Co-presence
Attentional allocation
Perceived message understanding
Perceived affective understanding
Perceived affective interdependence
Perceived behavioral interdependence

系统设计

这部分作者首先分析了在远程MR合作中，AR用户所遇到的问题，并给出了相应解决方案，如下表：

问题1：AR用户的视野受限。
设计要求：AR用户应该可以很容易看到avatar，至少可以清楚看到脸部和上半身。Avatar不能做出突然的动作也不能干扰用户。
设计方案：自适应变化（Adaptive Transformation）。Mini-Me可以自己移动，旋转，调整大小，以适应
AR用户的位置和凝视，确保在AR用户的视野里。

问题2：MR界面应该适应周围真实环境，更加自然和直观。
设计要求：自适应avatar应该投影在真实环境的表面上。
设计方案：自适应表面投影（Adaptive Surface Projection）：Mini-Me可以适应环境中的表面，比如站在地面或桌面上，或者当靠近墙面或书架时只显示出上半身。

问题3：合作中需要提供非语言交互方式，比如表情和手势。
设计要求：AR用户应该能通过avatar得知VR用户在看哪里，以及什么时候看的。
设计方案：a)间接凝视和手势（Redirected Gaze and Gesture）。Mini-Me会看或指向VR用户在看或指的地方。b)指向射线（Pointing Ray）。Mini-Me的食指会指出射线表明指向目标。

问题4：进场或离场期间的过渡是必不可少的社交习惯，并且avatar也应具有相应的行为。
设计要求：自适应avatar应在接近/进入/退出AR用户的视线时通知用户。
设计方案：接近光环（Proximity Aura）。Mini-Me在身体周围发出柔和的蓝色光芒，使用户可以在Mini-Me进入AR用户的FOV之前看到该光芒。

问题5：用户应该能够确定其合作者在共享MR空间中的相对位置。
设计要求：自适应avatar应指示远程VR用户所在的位置。
设计方案：光环指示（Ring Indicator）。Mini-Me脚下有一个蓝色光环指向VR用户的位置。

问题6：用户应该很容易区分自适应avatar和真人大小avatar。
设计要求：AR用户应该很容易区分自适应avatar和真人大小avatar。
设计方案：阴影（Toon Shaded）。Mini-Me带有阴影，以区分于真人大小avatar。

与Mini-Me的交互

当看向VR用户的真人大小avatar时，用air-tap手势开启或关闭Mini-Me。当用户不再看向VR用户真人大小avatar时，Mini-Me会开始跟随AR用户的凝视。
用air-tap点击Mini-Me可以使它固定。再点击一下解除固定。
用Mini-Me替换VR用户，VR用户可以从Mini-Me的视角看到AR用户的周围环境。

这里解释一下第三条。第一张图中的avatar是AR用户的avatar，代表AR用户此时所在位置，而这张图是从VR用户的视角的截图。

总结

这篇论文介绍了MR合作系统中的avatar的设计方案，主要特点是自适应，适应环境表面（水平平面Mini-Me会站在平面上，靠近垂直平面时会只显示上半身）和AR用户的视野。Mini-Me可以间接反映VR用户的凝视和指向。

Mini-Me可以提高用户的社会存在感，增加co-presence。