Romane
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title: "Shifty: A Weight-Shifting Dynamic Passive Haptic Proxy
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to Enhance Object Perception in Virtual Reality"
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author: R.Viton
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description: "Shifty: A Weight-Shifting Dynamic Passive Haptic Proxy
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to Enhance Object Perception in Virtual Reality"
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keywords: []
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header: "Shifty: A Weight-Shifting Dynamic Passive Haptic Proxy
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to Enhance Object Perception in Virtual Reality"
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footer: "2026-05-26"
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marp: true
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theme: gödel
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paginate: true
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transition: cover
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size: 16:9
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lang: de
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math: katex
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<!-- _class: "title-academic" -->
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<div class="title">Shifty: A Weight-Shifting Dynamic Passive Haptic Proxy
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to Enhance Object Perception in Virtual Reality</div>
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<div class="subtitle">
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Paper von <i>A. Zenner</i> und <i>A. Krüger</i> [1]
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<br><br><div align=right>
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IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics
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<br>
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vol. 23, no. 4, pp. 1285-1294, April 2017
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</div>
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</div>
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<div class="author">Romane Viton</div>
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<div class="date">2026-05-26</div>
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<div class="organization">DFI-STI, htw saar</div>
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# Fragerunde
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* *Reaktivierung:* Wer hat schon VR getestet?
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* Wie immersiv war die Erfahrung?
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* Gab es haptisches Feedback?
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* Wenn ja: wie wurde das implementiert?
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# Was ist **haptisches Feedback** ?
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* Nutzer:innen bekommen eine **taktile Rückmeldung**
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* Kann **Immersion** weiter als "nur hören oder sehen" treiben
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* Informationen können sehr **unterschiedlich** sein (Vibration, Textur, Kraft, Wärme, ...)
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* Beispiel: <box>Erzeugung von **Kräften** zur Simulation von Gewichten und Längen
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# Nutzung der **Visual Dominance** [2]
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* **Alle Sinne** tragen zur gelebten Erfahrung bei einer Simulation bei
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* Bei Konflikten hat die **Sicht** bei der Informationsverarbeitung **Vorrang**
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* Bedeutung für VR: <h3><box>Für eine realistische Wahrnehmung muss **nicht die gesamte Kraft** erzeugt <br> werden, sondern nur genug, um die **Sicht** zu **unterstützen**
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# **Hintergrund** des Papers
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* *Passive Haptic Feedback* (PHF): günstig und mobil, nicht sehr realistisch
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* *Active Haptic Feedback* (AHF): realistischer, weder günstig noch mobil
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* $\implies$ ***Dynamic Passive Haptic Feedback* (DPHF)** als Mittelweg testen ?
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* ### <box> 💡 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
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### Ziel: Gewicht nach oben bzw. unten bringen, um mehr bzw. weniger Kraft zu brauchen, um gehoben zu werden
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<div class="multicolumn" align="center"><div>
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</div><div>
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Eigenschaft | Wert
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--------------------:|:-------------------
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Masse | 440 g
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Internes Gewicht | 127 g
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Länge | 505 mm
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Diameter | 40 mm
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Nutzer-Input-Methode | Push-Button
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Steuerungsmethode | Arduino in Rucksack
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</div></div>
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<!-- _class: chapter -->
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# Experiment 1
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## <br>Kann eine Simulation mit Shifty überhaupt funktionieren ? <br>(bzgl. **<box>Realismus**, **<box>Anstrengung** und **<box>Spaß**)
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# **Teilnehmer:innen** des Experiments
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<div align="center">
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### Eigenschaften der $n = 12$ Teilnehmenden (Experiment 1)
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Eigenschaft | Aufteilung
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-----------------------------------:|:---------------------------------------------------
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Geschlecht | 7 männlich, 5 weiblich
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Alter | Min: 21, Max: 37, Mittelwert: 28 Jahre
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Brillen/Kontaktlinsen in der Studie | 5 mit, 7 ohne
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Rechts- bzw. Linkshändige | 9 Rechts-, 3 Linkshändige
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Erfahrung mit 3D-Spielen | Min: 1, Max: 7, Mittelwert: 3,5 (Skala von 1 bis 7)
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Erfahrung mit VR | Min: 1, Max: 3, Mittelwert: 1,6 (Skala von 1 bis 7)
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</div>
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# Durchgeführte **Experimente**
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<div class="multicolumn"><div>
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## Umgebung
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- Teilnehmer:innen über Aufgaben informiert
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- Labor-Umgebung mit *HTC Vive* und Kopfhörern
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- Optische Überwachung des Verhaltens
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</div><div>
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</div></div>
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# Experiment 1: **kontinuierliche Änderung der Länge bzw. Dicke**
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<div class="multicolumn"><div>
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</div><div>
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- Freie Bewegung innerhalb der Umgebung
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- Mit virtuellem Teleskop in der Hand
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- 1\. Phase mit Bewegung des Gewichts (DPHF)
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- 2\. Phase ohne Bewegung des Gewichts (PHF)
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- Reihenfolge der 1. und 2. Phase zufällig
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- <box>➕</box>- und <box>➖</box>-Props in der Umgebung,
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um Länge und Dicke linear zu ändern
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- Ergebnisse in Skala von 1 bis 7 gesammelt
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</div></div>
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<!-- _class: quote -->
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# Erwartung der Autoren
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"We expect *Shifty* to outperform [PHF] in the subjective measures **realism and fun**, but **not in exertion**." [1]
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*Stimmt das aber wirklich?* 🤔
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# Experiment 1: **Ergebnisse**
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## Bewertungen
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<!-- In allen Fällen wurde DPHF besser als PHF bewertet, was die Erwartungen übertroffen hat. -->
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# Experiment 1: **Ergebnisse**
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## Vergleiche
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* Bei **<box>Realismus** und **<box>Spaß** wurde DPHF höher als PHF bewertet
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* Länge: 11 DPHF, 1 PHF; ähnlich für Dicke
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* **<box>Anstrengung** war für Teilnehmenden höher oder gleich
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* Länge: 7 DPHF, 5 gleich; Dicke: 8 DPHF, 2 gleich, 2 PHF
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# Experiment 1: **Limitierungen**
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* Nur $n=12$ Teilnehmende
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* Bei Länge:
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**statistisch signifikante** Unterschiede bei Bewertungen,
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Wilcoxon-Signed-Rank-Test-Unterschiede **nicht eindeutig**
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* Bei Dicke:
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**nicht eindeutige** Unterschiede bei Bewertungen,
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Wilcoxon-Signed-Rank-Test-Unterschiede **statistisch signifikant**
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* Begriff *exertion* unterscheidet nicht zwischen physischen und mentalen **<box>Anstrengung**
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<!-- _class: chapter -->
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# Experiment 2
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## <br>Das Gewicht bewegt sich aber langsam ! <br><br> Kann man trotzdem (realistisch) schwere Objekte heben ?
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# **Teilnehmer:innen** des Experiments
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<center>
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### Eigenschaften der $n = 12$ Teilnehmenden (Experiment 2)
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Eigenschaft | Aufteilung
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-----------------------------------:|:---------------------------------------------------
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Geschlecht | 9 männlich, 3 weiblich
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Alter | Min: 21, Max: 37, Mittelwert: 27 Jahre
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Brillen/Kontaktlinsen in der Studie | 6 mit, 6 ohne
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Rechts- bzw. Linkshändige | 10 Rechts-, 2 Linkshändige
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Erfahrung mit 3D-Spielen | Mittelwert: 2,9 (Skala von 1 bis 7)
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Erfahrung mit VR | Min: 1, Max: 4, Mittelwert: 1,8 (Skala von 1 bis 7)
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</center>
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# Experiment 2: **virtuellen Objekte heben**
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<!-- _header: Shifty: A Weight-Shifting Dynamic Passive Haptic Proxy to Enhance Object Perception in Virtual Reality - Video: [3] -->
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<div class="multicolumn"><div>
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- Würfel verschiedener Größen sollen aus <br>einem **Inventar** genommen werden
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- Nach dem Greifen soll der Würfel in <br>die **richtige Lage** gebracht werden
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- Kombinationen von 6 Varianten werden <br>nach einer **Latin Square Approach** <br>von den Teilnehmenden verglichen
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- Anhand der Vergleichsergebnisse<br> wird ein **Score** für Metriken berechnet
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</div><div>
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</div></div>
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# Experiment 2: **virtuellen Objekte heben**
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<div class="multicolumn"><div><bbox>
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<center>
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### Getestete Varianten
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Name | 🖐️ | 👁️ | 👂
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------------------:|:----:|:--------------:|:-------:
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`Base` | PHF | :x: | :x:
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`Hapt` | DPHF | :x: | :x:
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`Prog` | DPHF | *Progress Bar* | *Whoosh*
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`Scal` | DPHF | *Skalierung* | *Whoosh*
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`Trans` | DPHF | *Transparenz* | *Whoosh*
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`Mask` | DPHF | *Rauch* | *Whoosh*
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</center>
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</bbox></div><div><bbox>
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### Gemessene Metriken
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**<box>Realismus**, **<box>am wenigsten beunruhigend**, **<box>Anstrengung**, **<box>Spaß**, **<box>Präferenz**
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</bbox></div></div>
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# Experiment 2: **Vorgehensweise**
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<div class="multicolumn"><div>
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## Latin-Square mit $6$ Parameter
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* **Position**: Varianten werden an jeder Position einmal getestet
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* **Teilnehmer:innen** testen jede
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Variante einmal
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* **Reihenfolge**: Für jedes Paar von Varianten $(v_1, v_2)$ gilt:
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$N_{v_1\space vor\space v_2} = N_{v_1\space vor\space v_1}$
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</div><div>
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### Variante nach **Teilnehmer:in** und **Position**
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Position|$P_1$|$P_2$|$P_3$|$P_4$|$P_5$|$P_6$|Vergleich
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-:|:-:|:-:|:-:|:-:|:-:|:-:|-:
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1\. Test|A|B|F|C|E|D|:x:
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2\. Test|B|C|A|D|F|E|2\. vs 1\.
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3\. Test|C|D|B|E|A|F|3\. vs 2\.
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4\. Test|D|E|C|F|B|A|4\. vs 3\.
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5\. Test|E|F|D|A|C|B|5\. vs 4\.
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6\. Test|F|A|E|B|D|C|6\. vs 5\.
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* $v_1\xrightarrow{besser\space als}v_2: \text{+2 Punkte für } v_1$
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* $v_1\xrightarrow{gleich\space wie}v_2: \text{+1 Punkt für beide}$
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</div></div>
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<!-- _class: quote -->
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# Erwartung der Autoren
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- "We expect [...] Shifty to increase the **realism** and **fun** compared to [PHF]."
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- "[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** [...]."
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- "Regarding **exertion**, we expect [PHF] to require the least, and Shifty’s dynamic feedback to be more physically demanding."
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- "[W]e also expect **appropriate visualizations** to **compensate** for that to some degree, decreasing the perceived **exertion** compared to a standard visualization.
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Stimmt das? 🤔
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# Experiment 2: **Ergebnisse**
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# Experiment 2: **Ergebnisse**
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* ✅ **<box>Realismus** und **<box>Spaß** sind höher bei Shifty als bei PHF
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* ✅ Visiualisierungen minimieren die **<box>Beunruhigung**
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* ✅ **<box>Anstrengung** ist höher bei Shifty als bei PHF
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* ❓ Visualisierungen kompensieren die **<box>Anstrengung**
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# Experiment 2: **Ergebnisse**
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## Welche Variante liefert die beste Erfahrung?
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* ### TL;DR: <box> Es hängt davon ab, welche Eigenschaft am wichtigsten ist
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* **<box>Realismus**/**<box>am wenigsten beunruhigend**/**<box>Präferenz** $\implies$ `Skalierung`
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* **<box>Spaß**/**<box>Präferenz** $\implies$ `hinter Rauch verstecken`
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* **<box>Anstrengung** $\implies$ `Base (nur PHF)`. Wenn DPHF verwendet $\implies$ `Transparenz`
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# Experiment 2: **Limitierungen**
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* Auch nur $n=12$ Teilnehmenden
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* Keine Unterscheidung zwischen physischen und mentalen **<box>Anstrengung** beim *exertion*
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* Auch wenn kompensiert $\rightarrow$ **<box>Anstrengung** bleibt hoch
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* TODO rest
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<!-- _class: "references" -->
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# Quellen
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<div class="multicolumn"><div>
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||
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.](https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/7833030)
|
||
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.](https://wwwx.cs.unc.edu/Research/hyre/papers/EVEAuthored/2005-VR-Burns.pdf) (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]. ](https://www.youtube.com/watch?v=1l0wKk6q_ss) (Demo-Video)
|
||
4. https://www.slideserve.com/sanders-nestor/chapter-5-designing-hci-experiments-powerpoint-ppt-presentation (TODO format, latin square example)
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</div><div>
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TODO move references on 2 cols to improve readability
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TODO add rest of sources
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</div></div>
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# Präsentation online verfügbar
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<div class="multicolumn"><div align="center">
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## PDF
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[](https://pages.ct.cozytren.ch/sti-presentation/presentation.pdf)
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</div><div align="center">
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## HTML
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[](https://pages.ct.cozytren.ch/sti-presentation)
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</div><div align="center">
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||
## Repository
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[](https://gitea.ct.cozytren.ch/romane/sti-presentation)
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</div></div>
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||
```bash
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||
wget https://pages.ct.cozytren.ch/sti-presentation/presentation.pdf
|
||
git clone https://gitea.ct.cozytren.ch/romane/sti-presentation
|
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