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Shifty: A Weight-Shifting Dynamic Passive Haptic Proxy to Enhance Object Perception in Virtual Reality	R.Viton	Shifty: A Weight-Shifting Dynamic Passive Haptic Proxy to Enhance Object Perception in Virtual Reality		Shifty: A Weight-Shifting Dynamic Passive Haptic Proxy to Enhance Object Perception in Virtual Reality	2026-05-26	true	gödel	true	cover	16:9	de	katex

Shifty: A Weight-Shifting Dynamic Passive Haptic Proxy to Enhance Object Perception in Virtual Reality

Paper von A. Zenner und A. Krüger [1]

IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics
vol. 23, no. 4, pp. 1285-1294, April 2017

Romane Viton

2026-05-26

DFI-STI, htw saar

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Fragerunde

• Wer hat schon VR getestet?
• Wie immersiv war die Erfahrung?
• Gab es haptisches Feedback?
• Wenn ja: wie wurde das implementiert?

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Was ist haptisches Feedback ?

• Nutzer:innen bekommen eine taktile Rückmeldung
• Kann Immersion weiter als "nur hören oder sehen" treiben
• Informationen können sehr unterschiedlich sein (Vibration, Textur, Kraft, Wärme, ...)
• Beispiel: Erzeugung von Kräften zur Simulation von Gewichten und Längen

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Nutzung der Visual Dominance [2]

• Alle Sinne tragen zur gelebten Erfahrung bei einer Simulation bei
• Bei Konflikten hat die Sicht bei der Informationsverarbeitung Vorrang
• Bedeutung für VR:

  Für eine realistische Wahrnehmung muss nicht die gesamte Kraft erzeugt
  werden, sondern nur genug, um die Sicht zu unterstützen

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Hintergrund des Papers

• Passive Haptic Feedback (PHF): günstig und mobil, nicht sehr realistisch
• Active Haptic Feedback (AHF): realistischer, weder günstig noch mobil
• \implies Dynamic Passive Haptic Feedback (DPHF) als Mittelweg testen ?

• 💡 Idee: Bewegung soll kein direktes Feedback sein, sondern den Controller so ändern, dass er mehrere Gegenstände darstellt

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Hintergrund des Papers

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Shifty als DPHF-Versuch

Ziel: Gewicht nach oben bzw. unten bringen, um mehr bzw. weniger Kraft zu brauchen, um gehoben zu werden

 

Eigenschaft	Wert
Masse	440 g
Internes Gewicht	127 g
Länge	505 mm
Diameter	40 mm
Nutzer-Input-Methode	Push-Button
Steuerungsmethode	Arduino in Rucksack

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Experiment 1

Kann eine Simulation mit Shifty überhaupt funktionieren ?
(bzgl. Realismus, Anstrengung und Spaß)

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Teilnehmer:innen des Experiments

Eigenschaften der n = 12 Teilnehmenden (Experiment 1)

Eigenschaft	Aufteilung
Geschlecht	7 männlich, 5 weiblich
Alter	Min: 21, Max: 37, Mittelwert: 28 Jahre
Brillen/Kontaktlinsen in der Studie	5 mit, 7 ohne
Rechts- bzw. Linkshändige	9 Rechts-, 3 Linkshändige
Erfahrung mit 3D-Spielen	Min: 1, Max: 7, Mittelwert: 3,5 (Skala von 1 bis 7)
Erfahrung mit VR	Min: 1, Max: 3, Mittelwert: 1,6 (Skala von 1 bis 7)

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Durchgeführte Experimente

Umgebung

• Teilnehmer:innen über Aufgaben informiert
• Labor-Umgebung mit HTC Vive und Kopfhörern
• Optische Überwachung des Verhaltens

 

 

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Experiment 1: kontinuierliche Änderung der Länge bzw. Dicke

• Freie Bewegung innerhalb der Umgebung
• Mit virtuellem Teleskop in der Hand
• 1. Phase mit Bewegung des Gewichts (DPHF)
• 2. Phase ohne Bewegung des Gewichts (PHF)
• Reihenfolge der 1. und 2. Phase zufällig
• ➕- und ➖-Props in der Umgebung, um Länge und Dicke linear zu ändern
• Ergebnisse in Skala von 1 bis 7 gesammelt

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Erwartung der Autoren

"We expect Shifty to outperform [PHF] in the subjective measures realism and fun, but not in exertion." [1]

 

Stimmt das aber wirklich? 🤔

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Experiment 1: Ergebnisse

Bewertungen

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Experiment 1: Ergebnisse

Vergleiche

• Bei Realismus und Spaß wurde DPHF höher als PHF bewertet
  • Länge: 11 DPHF, 1 PHF; ähnlich bei Dicke
• Anstrengung war für Teilnehmenden höher oder gleich
  • Länge: 7 DPHF, 5 gleich; Dicke: 8 DPHF, 2 gleich, 2 PHF

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Experiment 1: Limitierungen

• Nur n=12 Teilnehmende
• Bei Länge: statistisch signifikante Unterschiede bei Bewertungen, Wilcoxon-Signed-Rank-Test-Unterschiede nicht eindeutig
• Bei Dicke: nicht eindeutige Unterschiede bei Bewertungen, Wilcoxon-Signed-Rank-Test-Unterschiede statistisch signifikant
• Begriff exertion unterscheidet nicht zwischen physischen und mentalen Anstrengung

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Experiment 2

Das Gewicht bewegt sich aber langsam !

Kann man trotzdem (realistisch) schwere Objekte heben ?

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Teilnehmer:innen des Experiments

Eigenschaften der n = 12 Teilnehmenden (Experiment 2)

Eigenschaft	Aufteilung
Geschlecht	9 männlich, 3 weiblich
Alter	Min: 21, Max: 37, Mittelwert: 27 Jahre
Brillen/Kontaktlinsen in der Studie	6 mit, 6 ohne
Rechts- bzw. Linkshändige	10 Rechts-, 2 Linkshändige
Erfahrung mit 3D-Spielen	Mittelwert: 2,9 (Skala von 1 bis 7)
Erfahrung mit VR	Min: 1, Max: 4, Mittelwert: 1,8 (Skala von 1 bis 7)

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Experiment 2: virtuelle Objekte heben

• Würfel verschiedener Größen sollen aus
  einem Inventar genommen werden
• Nach dem Greifen soll der Würfel in
  die richtige Lage gebracht werden
• Kombinationen von 6 Varianten werden
  nach einer Latin Square Approach
  von den Teilnehmenden verglichen
• Anhand der Vergleichsergebnisse
  wird ein Score für Metriken berechnet

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Experiment 2: virtuelle Objekte heben

Getestete Varianten

Name	🖐️	👁️	👂
Base	PHF	❌	❌
Hapt	DPHF	❌	❌
Prog	DPHF	Progress Bar	Whoosh
Scal	DPHF	Skalierung	Whoosh
Trans	DPHF	Transparenz	Whoosh
Mask	DPHF	Rauch	Whoosh

Gemessene Metriken

Realismus, am wenigsten beunruhigend, Anstrengung, Spaß, Präferenz

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Experiment 2: Vorgehensweise

Latin-Square mit 6 Parametern

• Position: Varianten werden an jeder Position einmal getestet
• Teilnehmer:innen testen jede Variante einmal
• Reihenfolge: Für jedes Paar von Varianten (v_1, v_2) gilt: N_{v_1\space vor\space v_2} = N_{v_2\space vor\space v_1}

(Beispiel-Einträge, vgl. [4])

Variante nach Teilnehmer:in und Position

Position \downarrow	T_1	T_2	T_3	T_4	T_5	T_6	Vergleich
1	A	B	C	D	E	F	❌
2	B	C	D	E	F	A	2. vs 1.
3	F	A	B	C	D	E	3. vs 2.
4	C	D	E	F	A	B	4. vs 3.
5	E	F	A	B	C	D	5. vs 4.
6	D	E	F	A	B	C	6. vs 5.

• v_1\xrightarrow{besser\space als}v_2: \text{+2 Punkte für } v_1
• v_1\xrightarrow{gleich\space wie}v_2: \text{+1 Punkt für beide}

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Erwartungen der Autoren

• "We expect [...] Shifty to increase the realism and fun compared to [PHF]."
• "[W]e expect the participants to favor Shifty's feedback and that enhanced visualizations [...] increase the perceived realism and fun for the user, while minimizing the disturbing impact [...]."
• "Regarding exertion, we expect [PHF] to require the least, and Shifty's dynamic feedback to be more physically demanding."
• "[W]e also expect appropriate visualizations to compensate for that to some degree, decreasing the perceived exertion compared to a standard visualization.

 

Stimmt das? 🤔

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Experiment 2: Ergebnisse

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Experiment 2: Ergebnisse

• ✅ Realismus und Spaß sind höher bei Shifty als bei PHF
• ✅ Visiualisierungen minimieren die Beunruhigung
• ✅ Anstrengung ist höher bei Shifty als bei PHF
• ❓ Visualisierungen kompensieren (einigermaßen) die Anstrengung
• Bisherige Ergebnisse zur Visual Dominance bestätigt

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Experiment 2: Ergebnisse

Welche Variante liefert die beste Erfahrung?

• TL;DR: Es hängt davon ab, welche Eigenschaft am wichtigsten ist

• Realismus/am wenigsten beunruhigend/Präferenz \implies Skalierung
• Spaß/Präferenz \implies hinter Rauch verstecken
• Anstrengung (Min.) \implies Base (nur PHF) Wenn DPHF verwendet \implies Transparenz

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Experiment 2: Limitierungen

• Auch nur n=12 Teilnehmenden
• Keine Unterscheidung zwischen physischen und mentalen Anstrengung beim exertion
• Auch wenn kompensiert \rightarrow Anstrengung bleibt hoch
• Beispiel eines Hammers ist begrenzt (1-dimensionale, mit Shifty kompatible Anwendung)

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Fazit

Vorteile

• interessante Entwicklung
• Realismus und Spaß werden bei tragbaren Kosten erhöht

Nachteile

• nur ein Forschungsprojekt
• nur 1-dimensionales Trägheitsmoment (weit von AHF entfernt)
• Anstrengung soll berücksictigt werden
• Andere Aspekte des hapt. Feedbacks wie Textur und Form nicht geändert

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Ausblick der Studie

• Horizontale Implementierungen von Shifty testen, um mehr Dimensionen hinzuzufügen
• Weitere Forschung zur Visual Dominance, um Realismus zu erhöhen
• 2. Experiment mit komplexeren Formen als Würfel wiederholen
• Einfluss von Shifty auf Inputs testen

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Quellen

1. Zenner, A., & Krüger, A. (2017). Shifty: A weight-shifting dynamic passive haptic proxy to enhance object perception in virtual reality. IEEE transactions on visualization and computer graphics, 23(4), 1285-1294.
2. Burns, E., Razzaque, S., Panter, A. T., Whitton, M. C., McCallus, M. R., & Brooks, F. P. (2005, March). The hand is slower than the eye: A quantitative exploration of visual dominance over proprioception. In IEEE Proceedings. VR 2005. Virtual Reality, 2005. (pp. 3-10). IEEE. (Visual Dominance)
3. Zenner, A., "Shifty - A Weight-Shifting Dynamic Passive Haptic Proxy for Virtual Reality (IEEE VR 2017)." YouTube [Online]. Verfügbar: https://www.youtube.com/watch?v=1l0wKk6q_ss. [Zugegriffen: 2026-05-19]. (Demo-Video)
4. Slideserve - PPT - Chapter 5 Designing HCI Experiments PowerPoint Presentation, free download - ID:7070933 (Zugegriffen 2026-05-20, Latin-Square-Beispiel)

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Präsentation online verfügbar

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