Building on Social Virtual Reality to Support Flexible Collaboration and Enrich Therapy Sessions

Abstract

Social virtual environments allow their users to meet and collaborate in a shared three-dimensional space, even when far apart from each other in the real world. Within these spaces, the appearance and interaction capabilities of both users and environments can be adapted and changed in a myriad of ways. To enable virtual environments to fulfill their potential of supporting a wide variety of collaboration use-cases, both the impacts of basic interaction design decisions and the individual needs of specific usage areas need to be explored further. This thesis approaches this topic in two ways. First, the basic building blocks of collaboration in social virtual environments are explored by asking the question: "How can social virtual spaces that allow interaction beyond real-world constraints utilize the potential of mutual assistance and shared workflows between multiple users?". Going into further detail for a serious use-case in which direct collaborative interactions and their effect on the included users are especially important, it then explores the potential of collaborative virtual spaces in the therapy domain by asking ''How can the potential of social virtual spaces be utilized to support and improve therapy encounters?'' With regards to the first research question, the thesis presents two theoretical frameworks detailing different aspects of supporting smooth and varied collaboration processes. In addition, several user studies on the topic of collaborative virtual interaction are described, focusing on the role that different users can play during shared interaction and the effects that this distribution of roles and responsibilities has on both the performance and experience of the involved user pairs. The results presented for this first research question show that social virtual spaces have the potential to provide dedicated support for collaborative workflows. To enable users to adapt their working mode individually and as a team, interaction techniques should complement a team's natural interaction and communication. When presenting novel interactions to users, providing them with a way to support each other can ease their adaptation to these interactions. In these cases, the inclusion of all interested collaborators as active participators should be prioritized in order to let all users benefit from being immersed in a virtual environment. Addressing the combination of social virtual spaces with therapy in relation to the second research question, this thesis presents the result of a series of interviews with practicing physio- and psychotherapists. Motivated by the recorded expert feedback, it also reports on two more detailed explorations of specific areas of interest. The work presented for the second research question demonstrated the promise of using virtual environments in both exercise- and conversation-based therapy practice. Investigating the potential of shared interactions, the exploration of virtual recordings and the adaptation of virtual appearances, the presented work uncovered several topic areas that could be further explored regarding their possible use in the treatment of patients. Taken together, the six research articles presented in this thesis show both the value of supporting and understanding shared interactions in virtual spaces and their potential place in serious use-cases like the therapy domain. When introducing shared virtual environments to new user groups, the opportunity for mutual support through shared interaction techniques could be a crucial building block towards making virtual spaces both accessible and attractive to a variety of users.Soziale virtuelle Räume bieten ihren Nutzenden die Möglichkeit, sich in einer gemeinsamen Umgebung zu treffen und dort zusammenzuarbeiten, selbst wenn sie in der realen Welt weit voneinander entfernt sind. In diesen geteilten Räumen ist es möglich, das Aussehen und die Interaktionsfähigkeit der Nutzenden und der Umgebung auf vielfältige Art anzupassen und zu verändern. Dies verleiht virtuellen Umgebungen das Potential, viele verschiedene Kollaborationsprozesse zu unterstützen. Jedoch müssen dafür sowohl die Auswirkungen grundlegender Designentscheidungen als auch die individuellen Anforderungen verschiedener Einsatzbereiche gezielt untersucht werden. Diese Arbeit nähert sich dieser Herausforderung auf zwei verschiedene Arten. Zunächst werden grundlegende Aspekte der Kollaboration in virtuellen Umgebungen durch die Fragestellung: ''Wie können soziale virtuelle Umgebungen, die über die Möglichkeiten der realen Welt hinaus gehen, das Potenzial von gegenseitiger Unterstützung und geteilten Arbeitsabläufen zwischen mehreren Nutzenden ausschöpfen?'' untersucht. Danach wird mit der Fragestellung ''Wie kann das potential sozialer virtueller Räume genutzt werden, um Therapie-Begegnungen zu unterstützen und zu verbessern?'' ein Themenfeld näher beleuchtet, in dem die direkte kollaborative Interaktion und deren Auswirkung auf ihre Nutzenden einen besonderen Stellwert hat. Hinsichtlich der ersten Forschungsfrage präsentiert die Arbeit zwei theoretische Frameworks, die verschiedene Aspekte der Unterstützung von reibungslosen und abwechslungsreichen Kollaborationsprozessen beleuchten. Zudem werden mehrere Benutzungsstudien zum Thema der kollaborativen virtuellen Interaktion beschrieben. Dies geschieht unter besonderer Betrachtung der verschiedenen Rollen, die Nutzende bei der gemeinsamen Interaktion spielen können und der Effekte, welche die Verteilung dieser Rollen und Verantwortungsbereiche auf die Leistung und Erfahrungen der einzelnen Nutzenden hat. Die Ergebnisse, die in diesem Teil der Arbeit vorgestellt werden, zeigen, dass soziale virtuelle Umgebungen das Potenzial haben kollaborative Arbeitsprozesse zu unterstützen. Insbesondere sollte es Nutzenden von virtuellen Umgebungen ermöglicht werden, ihre Arbeitsweise im virtuellen Raum an ihre individuellen und gemeinsamen Bedürfnisse anzupassen. Um dies zu erreichen, sollten die angebotenen Interaktionstechniken die natürliche Interaktion und Kommunikation der Teams komplementieren. Wenn Nutzende mit neuen Interaktionstechniken konfrontiert werden, kann es zudem helfen ihnen die Möglichkeit zu geben sich gegenseitig zu unterstützen. In diesen Fällen sollte die Einbeziehung von allen interessierten Kollaborierenden als aktive Teammitglieder priorisiert werden damit möglichst viele von ihnen von der Immersion in die virtuelle Umgebung profitieren. Mit Blick auf die zweite Forschungsfrage zum Einsatz von sozialer virtueller Realität in der Therapie präsentiert die Arbeit die Ergebnisse einer Interview-Reihe mit praktizierenden Therapeutinnen und Therapeuten und, motiviert durch dieses Expertenfeedback, zwei Studien zu den spezifischeren Themen der Selbstdarstellung und der Erkundung von aufgezeichneten Nutzerdaten im virtuellen Raum. Die Ergebnisse der zweiten Forschungsfrage konnten zeigen, dass virtuelle Umgebungen vielfältige Möglichkeiten für die Therapie-Praxis bieten. Zudem wurden mehrere Themenfelder aufgezeigt, die weiter hinsichtlich ihres Potenzials für die Patientenbehandlung untersucht werden könnten. Weitere diesbezügliche Arbeiten sollten auf gemeinsamen Design und Evaluationsprozessen von praktizierenden Therapeuten und VR-Forschenden aufbauen. Zusammengenommen zeigen die Ergebnisse dieser Arbeit sowohl den Wert davon Kollaborationsprozesse in virtuellen Räumen zu verstehen und unterstützen, als auch das Potential, welches sie für wichtige Anwendungsfelder wie die Therapie bieten. Wenn Nutzergruppen an neue virtuelle Umgebungen herangeführt werden, könnte die Ermöglichung gegenseitiger Unterstützung durch geteilte Interaktionstechniken einen fundamentalen Anteil daran haben, diese für eine weite Spannbreite an Nutzenden und Anwendungsfeldern zugänglich und attraktiv zu machen