面向短时情绪调节的混合现实虚拟宠物设计研究

Designing Mixed Reality Virtual Pets for Momentary Emotion Regulation

刘文艺
关 键 词: 混合现实,虚拟宠物,短时情绪调节,动物辅助干预,人宠互动
Keywords: Mixed Reality, Virtual Pet, Short-term Emotion Regulation, Animal-Assisted Intervention, Human-Pet Interaction
摘 要
  日常生活中的情绪困扰常呈现高频、轻度但持续的形态,因此需要低门槛、可中断、可反复调用的短时情绪缓冲方式。动物辅助干预(AAI)与真实人宠互动表明,情绪调节并不必然依赖语言,而可能通过持续在场、非语言回应与互动节律共同实现。混合现实(MR)将虚拟对象带入真实空间,为基于空间共在、具身互动与多模态反馈的陪伴机制提供了新的媒介条件,但面向碎片化日常情绪调节的MR虚拟宠物仍缺乏系统化的设计框架与关键变量检验。
  本研究将MR虚拟宠物定位为一种“在场他者”,旨在探索其在碎片化日常场景中形成具身化陪伴与稳定情感回应的设计路径。研究采用经由设计的研究(Research through Design, RtD)与实证评估相结合的方法,通过文献与现状梳理、案例调研、养宠访谈及 MR 探索性研究,提炼可转译的人宠非语言互动要素及其实施约束,并据此构建面向情绪调节的MR虚拟宠物设计框架。为检验虚拟宠物情绪线索的作用,研究设置基础驱动型与情感驱动型两个对照版本:前者以生理需求组织在场与回应,后者进一步引入情绪维度调制动机与表达。
  评估包括预实验与正式实验两个阶段。预实验旨在检验虚拟宠物不同状态及表情设计的可读性与区分度。结果表明,虚拟宠物不同状态在情绪空间中的定位具有较高一致性与可区分性,表情叠加进一步提升了表达强度与识别稳定性。正式实验采用组间对照设计(N = 42,对照组20,实验组22),结合SAM、PANAS、体验问卷与访谈评估短时情绪变化与陪伴体验。结果显示,两版本均能带来显著的组内情绪改善,但组间变化量无显著差异。质性结果进一步表明,MR虚拟宠物的情绪支持首先取决于空间共在与具身互动所形成的清晰回应闭环;情绪调制的增量价值并不主要体现为更强的情绪改善,而更多体现在提升状态可归因性与关系体验厚度。
  本研究通过构建面向碎片化日常情绪支持的MR虚拟宠物设计框架,明确了基础驱动与情绪驱动两类机制的作用边界,为后续相关设计实践与研究提供了设计依据与实证参照。结果表明,面向碎片化情绪调节的MR虚拟宠物设计,应优先保证可读的动作-反馈闭环与可回退的互动边界,并通过多模态表达的一致性互证支撑用户对虚拟宠物行为的稳定归因;情绪调制机制的价值不在于放大情绪调节效果,而在于通过可解释的状态外显增厚关系体验并维持持续互动。
Abstract
  Emotional distress in everyday life often takes the form of frequent, mild, yet persistent fluctuations, creating a need for low-threshold, interruptible, and repeatedly accessible forms of short-term emotional buffering. Animal-assisted intervention (AAI) and real human-pet interaction suggest that emotion regulation does not necessarily depend on language, but may instead be achieved through sustained presence, nonverbal responses, and shared interaction rhythms. Mixed reality (MR) brings virtual objects into real space, providing new media conditions for companionship mechanisms based on spatial co-presence, embodied interaction, and multimodal feedback. However, MR virtual pets designed for fragmented everyday emotion regulation still lack a systematic design framework and validation of key variables.
  This study conceptualizes the MR virtual pet as a form of “present other” and seeks to explore design pathways through which it can foster embodied companionship and stable affective responsiveness in fragmented daily scenarios. The research combines Research through Design (RtD) with empirical evaluation. Through literature and state-of-the-art review, case studies, pet-owner interviews, and exploratory MR research, it extracts translatable nonverbal interaction elements from human-pet relationships and identifies their implementation constraints, on the basis of which an MR virtual pet design framework for emotion regulation is constructed. To examine the role of emotional cues in virtual pets, the study develops two comparative versions: a basic-drive version, which organizes presence and responses around physiological needs, and an affective-drive version, which further introduces emotional dimensions to modulate motivation and expression.
  The evaluation consists of two stages: a pilot study and a formal experiment. The pilot study aims to examine the readability and distinguishability of the virtual pet’s different states and facial expression designs. The results show that different virtual pet states can be positioned in affective space with relatively high consistency and discriminability, and that the addition of facial expressions further enhances expressive intensity and recognition stability. The formal experiment employed a between-subjects design (N = 42; control group: n = 20; experimental group: n = 22) and used SAM, PANAS, experience questionnaires, and interviews to assess short-term emotional changes and perceived companionship. The results indicate that both versions produce significant within-group emotional improvement, while no significant difference is found in the magnitude of change between groups. Qualitative findings further suggest that the emotional support provided by MR virtual pets depends first and foremost on a clear response loop formed through spatial co-presence and embodied interaction. The incremental value of emotional modulation is reflected less in producing stronger emotional improvement than in enhancing the attribution of internal states and deepening the sense of relational experience.
  By constructing an MR virtual pet design framework for fragmented everyday emotional support, this study clarifies the functional boundaries between basic-drive and affective-drive mechanisms, providing both design guidance and empirical reference for subsequent related design practice and research. The findings suggest that MR virtual pet design for fragmented emotion regulation should prioritize a readable action-feedback loop and reversible interaction boundaries, while supporting users’ stable attribution of the virtual pet’s behavior through the cross-validation of consistent multimodal expression. The value of emotional modulation lies not in amplifying emotion regulation effects, but in enriching relational experience and sustaining ongoing interaction through interpretable externalizations of internal state.
目 录 · Contents
第1章 绪论
 1.1 研究背景
  1.1.1 日常短时情绪调节的需求
  1.1.2 既有瓶颈与混合现实机会:从任务交互到“在场他者”
 1.2 研究目的、问题与意义
  1.2.1 研究目的
  1.2.2 研究问题
  1.2.3 研究意义
 1.3 研究设计与方法
  1.3.1 研究方法与路径
  1.3.2 论文结构安排
  1.3.3 技术路线图
第2章 理论基础与研究现状
 2.1 动物辅助干预(AAI)与情绪调节机制
  2.1.1 AAI的生理与心理作用机制
  2.1.2 AAI中人与动物的互动方式
  2.1.3 AAI的局限性
 2.2 虚拟宠物与心理健康
  2.2.1 真实动物到数字宠物的变迁
  2.2.2 虚拟宠物的发展与演变
  2.2.3 虚拟宠物在心理健康领域的应用
 2.3 混合现实(MR)与沉浸式疗愈体验
  2.3.1 MR的临场感与具身交互机制
  2.3.2 MR技术在心理健康领域的应用
 2.4 研究空白与问题提炼
  2.4.1 现有研究的不足
  2.4.2 本研究的切入点与差异
 2.5 本章小结
第3章 设计探究与线索提炼
 3.1 前期案例调研
 3.2 养宠人群深度访谈
  3.2.1 访谈方法、对象及提纲
  3.2.2 访谈内容提炼
  3.2.3 访谈编码转译
  3.2.4 设计转译框架
  3.2.5 访谈洞察总结
 3.3 探索性研究:MR空间中不同互动方式实施要点
  3.3.1 三类互动模式的归纳提炼
  3.3.2 MR虚拟宠物交互系统初代原型
  3.3.3 用户体验反馈
  3.3.4 探索性研究总结
 3.4 本章小结
第4章 面向日常短时情绪调节的MR虚拟宠物设计框架
 4.1 应用场景与设计目标
  4.1.1 设计应用场景与目标用户
  4.1.2 设计目标与边界
 4.2 设计依据与指导原则
  4.2.1 前期设计依据汇总
  4.2.2 设计指导原则
 4.3 虚拟宠物整体设计框架
 4.4 核心设计要素一:虚拟宠物主体设计
  4.4.1 虚拟宠物形象设计与迭代
  4.4.2 虚拟宠物整体系统设计
  4.4.3 虚拟宠物的性格与行为设定
 4.5 核心设计要素二:互动模式与情绪调节路径
  4.5.1 互动模式的推导
  4.5.2 四类互动模式的情绪调节路径
  4.5.3 交互触发与UI设计
 4.6 核心设计要素三:MR空间策略与关系构建
  4.6.1 空间记忆与快速进入
  4.6.2 场景适配与环境响应
 4.7本章小结
第5章 系统开发与实现
 5.1 虚拟宠物相关资产准备
 5.2 虚拟宠物代码框架与功能实现
  5.2.1 感知与事件抽象机制
  5.2.2 状态-动机驱动机制
  5.2.3 多模态表达协同机制
 5.3 双版本系统的差异性实现
 5.4 MR平台及实现环境
 5.5 本章小结
第6章 用户实验与数据分析
 6.1 预实验:情绪表达有效性验证
  6.1.1 实验目的
  6.1.2 实验方法
  6.1.3 实验数据
  6.1.4 预实验结论
  6.1.5设计调整说明
 6.2 正式实验设计
  6.2.1 实验目的、对照版本与研究问题
  6.2.2 参与者与实验条件
  6.2.3 实验流程与任务
  6.2.4 测量指标与分析方法
 6.3 实验结果
  6.3.1 即时情绪结果(SAM)
  6.3.2 情绪变化结果(PANAS)
  6.3.3 主观体验问卷结果
  6.3.4 访谈与开放式问答
 6.4 正式实验结论
 6.5 本章小结
第7章 结论与展望
 7.1 研究结论
 7.2 研究贡献
  7.2.1 理论贡献
  7.2.2 实践贡献
 7.3 研究局限与未来展望
  7.3.1 反思与局限
  7.3.2 未来展望
参考文献
附录A 图录
附录B 表录
附录C 人-宠情感互动经验访谈大纲
附录D 探索性研究:体验反馈问卷
附录E 探索性研究:访谈内容整理数据集
附录F 预实验:原始数据集
附录G 正式试验:即时情绪自评量表(SAM)
附录H 正式试验:正负积极情绪量表(PANAS)
附录I 正式实验:主观体验问卷
附录J 正式实验:原始数据集
附录K 展览现场照片
附录L 设计文本
致谢
个人简历、在读期间发表的学术成果
部 分 插 图 · Figures
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