《Computers & Education: X Reality》：Virtual reality, working memory and sensory fidelity: A study of 3D avatars versus 2D video interfaces
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本研究聚焦于探究在虚拟现实环境中，信息是通过3D虚拟形象还是2D视频界面传递，会如何影响用户的工作记忆。研究设计了三个任务，分别测试语音回路、视空间模板和中央执行器功能，招募了106名参与者。结果表明，对于涉及数字记忆和空间模块识别的任务，两种界面在统计学上未表现出显著差异，但在需要调用中央执行器的复杂任务中，观察到3D虚拟形象组有略好的趋势。这些发现强调了对虚拟现实多模态界面设计进行未来研究的重要性，以优化认知任务中的信息传递效果。
随着虚拟现实技术的飞速发展，其在教育、培训和远程协作等领域的应用日益广泛。尤其是在疫情之后，人们对于能够替代线下面对面工作的虚拟协作系统的需求激增。然而，当我们沉浸在由头戴式设备构建的虚拟世界中，信息通过形态各异的虚拟界面——从高度逼真的3D虚拟形象到录制的2D视频指导——传递给我们时，一个核心问题浮现出来：这些不同的界面呈现方式，会影响我们处理和记忆信息的能力吗？具体而言，它们会如何影响我们赖以进行即时思考、理解和解决问题的工作记忆？这是一个关乎虚拟环境认知效能的重要问题。
为了回答这个问题，来自丹麦奥胡斯大学商业发展与技术系的研究团队Konstantinos Koumaditis等人开展了一项研究。他们招募了106名参与者，将其随机分为两组，分别在虚拟现实环境中通过一个3D虚拟形象或一个2D视频界面接受信息，并完成一系列工作记忆任务。研究成果已发表在《Computers 》期刊上，标题为“Virtual reality, working memory and sensory fidelity: A study of 3D avatars versus 2D video interfaces”。
研究人员主要运用了基于Baddeley工作记忆模型（包含语音回路、视空间模板和中央执行器）的任务设计、沉浸式虚拟现实环境构建（使用Unity软件和Oculus Quest 2头显）、以及严格的实验控制与心理测量问卷（包括沉浸感、临场感问卷和积极与消极情感量表等）相结合的方法，来探究界面类型对工作记忆不同成分的影响。
实验过程与任务
参与者首先熟悉VR环境，然后根据分组，由3D虚拟形象或2D视频界面引导完成三个记忆任务：1. T1 - 触动语音回路：聆听并复述一系列由短到长的数字序列。2. T2 - 触动视空间模板：记忆一个彩色积木的排列方式，然后从四个选项中识别出原始排列。3. T3 - 触动中央执行器：学习并记忆一座桥梁（以旧金山大桥为例）六个部分（基础、锚固、缆索、垂直吊杆、桥塔、上部结构）的名称和功能，后续需在类似的桥梁结构中识别这些部分。
研究结果
研究结果通过统计检验进行了分析：
- 1.
任务表现对比：在数字任务（语音回路）和积木任务（视空间模板）中，使用3D虚拟形象和2D视频的两组参与者在表现上没有统计学上的显著差异。同样，在综合了三个任务的总表现上，两组也无显著差异。这表明，对于这两种类型的信息记忆，界面选择可能没有实质性影响。
- 2.
中央执行器任务趋势：在桥梁任务（涉及中央执行器）中，3D虚拟形象组的平均得分略高于2D视频组，尽管这一差异未达到统计显著性（p = 0.223），但显示出一定的趋势（效应量 rrb= 0.32）。这提示当任务涉及整合和处理更复杂的信息时，3D界面可能带来微弱的潜在优势，值得进一步探索。
- 3.
主观体验测量：研究人员还测量了参与者的沉浸感、临场感、自我效能感、享受度以及情绪状态。结果显示，两组在这些主观体验指标上均未表现出显著差异。这可能意味着在本研究的特定设置下（环境简单、参与者被动观察），两种界面提供的感官体验差异不足以引发主观感受的明显变化。
结论与讨论
本研究旨在探究虚拟现实中3D虚拟形象与2D视频界面这两种不同的“感官保真度”呈现方式，如何影响用户的工作记忆。核心结论是：在涉及单纯言语（数字）或空间（积木）信息记忆的任务中，两种界面并未导致工作记忆表现的显著差异。然而，在需要调用中央执行器来处理和整合复杂信息（桥梁组件）的任务中，观察到了3D虚拟形象组表现略优的非显著趋势，这为未来研究指明了一个可能的方向。
这一发现具有重要的启示意义。它表明，在设计和选择虚拟现实中的信息传递界面时，或许不必过分纠结于3D与2D形式本身对基础记忆能力的直接影响。研究同时指出，当前发现的局限性可能源于实验设计的被动性（参与者仅观察，无互动），以及主要关注了视觉保真度，而忽略了听觉、触觉等其他感官模态的影响。
因此，该研究的价值不仅在于其具体发现，更在于它开启了对虚拟现实多模态界面设计的深度讨论。未来的研究可以进一步探索交互性、任务复杂度、用户个体差异（如年龄、认知特点）以及多感官整合如何共同调制虚拟环境中的认知过程和工作记忆表现，从而为设计更有效、更符合认知规律的虚拟现实应用提供科学依据。
