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
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
2026-05-26
Shifty: A Weight-Shifting Dynamic Passive Haptic Proxy to Enhance Object Perception in Virtual Reality

Fragerunde

  • Wer hat schon VR getestet?
  • Wie immersiv war die Erfahrung?
  • Gab es haptisches Feedback?
  • Wenn ja: wie wurde das implementiert?
2026-05-26
Shifty: A Weight-Shifting Dynamic Passive Haptic Proxy to Enhance Object Perception in Virtual Reality

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
2026-05-26
Shifty: A Weight-Shifting Dynamic Passive Haptic Proxy to Enhance Object Perception in Virtual Reality

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

2026-05-26
Shifty: A Weight-Shifting Dynamic Passive Haptic Proxy to Enhance Object Perception in Virtual Reality

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

Hintergrund des Papers

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2026-05-26
Shifty: A Weight-Shifting Dynamic Passive Haptic Proxy to Enhance Object Perception in Virtual Reality

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
2026-05-26
Shifty: A Weight-Shifting Dynamic Passive Haptic Proxy to Enhance Object Perception in Virtual Reality

Experiment 1


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

2026-05-26
Shifty: A Weight-Shifting Dynamic Passive Haptic Proxy to Enhance Object Perception in Virtual Reality

Teilnehmer:innen des Experiments

Eigenschaften der n=12n = 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

 

 

2026-05-26
Shifty: A Weight-Shifting Dynamic Passive Haptic Proxy to Enhance Object Perception in Virtual Reality

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

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? 🤔

2026-05-26
Shifty: A Weight-Shifting Dynamic Passive Haptic Proxy to Enhance Object Perception in Virtual Reality

Experiment 1: Ergebnisse

Bewertungen

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2026-05-26
Shifty: A Weight-Shifting Dynamic Passive Haptic Proxy to Enhance Object Perception in Virtual Reality

Experiment 1: Ergebnisse

Vergleiche

  • Bei Realismus und Spaß wurde DPHF höher als PHF bewertet
    • Länge: 11 DPHF, 1 PHF; gleicyth bei Dicke
  • Anstrengung war für Teilnehmenden höher oder gleich
    • Länge: 7 DPHF, 5 gleich; Dicke: 8 DPHF, 2 gleich, 2 PHF
2026-05-26
Shifty: A Weight-Shifting Dynamic Passive Haptic Proxy to Enhance Object Perception in Virtual Reality

Experiment 1: Limitierungen

  • Nur n=12n=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
2026-05-26
Shifty: A Weight-Shifting Dynamic Passive Haptic Proxy to Enhance Object Perception in Virtual Reality

Experiment 2


Das Gewicht bewegt sich aber langsam !

Kann man trotzdem (realistisch) schwere Objekte heben ?

2026-05-26
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Teilnehmer:innen des Experiments

Eigenschaften der n=12n = 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)
2026-05-26
Shifty: A Weight-Shifting Dynamic Passive Haptic Proxy to Enhance Object Perception in Virtual Reality - Video: [3]

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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2026-05-26
Shifty: A Weight-Shifting Dynamic Passive Haptic Proxy to Enhance Object Perception in Virtual Reality

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

2026-05-26
Shifty: A Weight-Shifting Dynamic Passive Haptic Proxy to Enhance Object Perception in Virtual Reality

Experiment 2: Vorgehensweise

Latin-Square mit 66 Parametern

  • Position: Varianten werden an jeder Position einmal getestet
  • Teilnehmer:innen testen jede
    Variante einmal
  • Reihenfolge: Für jedes Paar von Varianten (v1,v2)(v_1, v_2) gilt:
    Nv1 vor v2=Nv2 vor v1N_{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 T1T_1 T2T_2 T3T_3 T4T_4 T5T_5 T6T_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.
  • v1besser alsv2:+2 Punkte fu¨v1v_1\xrightarrow{besser\space als}v_2: \text{+2 Punkte für } v_1
  • v1gleich wiev2:+1 Punkt fu¨r beidev_1\xrightarrow{gleich\space wie}v_2: \text{+1 Punkt für beide}
2026-05-26
Shifty: A Weight-Shifting Dynamic Passive Haptic Proxy to Enhance Object Perception in Virtual Reality

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? 🤔

2026-05-26
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Experiment 2: Ergebnisse

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2026-05-26
Shifty: A Weight-Shifting Dynamic Passive Haptic Proxy to Enhance Object Perception in Virtual Reality

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
2026-05-26
Shifty: A Weight-Shifting Dynamic Passive Haptic Proxy to Enhance Object Perception in Virtual Reality

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
2026-05-26
Shifty: A Weight-Shifting Dynamic Passive Haptic Proxy to Enhance Object Perception in Virtual Reality

Experiment 2: Limitierungen

  • Auch nur n=12n=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)
2026-05-26
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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
2026-05-26
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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 DPHF auf Inputs testen
  • Erfahrung mit DPHF über längere Zeitspannen testen
2026-05-26
Shifty: A Weight-Shifting Dynamic Passive Haptic Proxy to Enhance Object Perception in Virtual Reality

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)

Titelbild: Joshgmit (Pixabay) (2026-06-24 aufgerufen, KI-generiert)

Bild (gehobene Hände): geralt (Pixabay) (2026-06-24 aufgerufen)

2026-05-26
Shifty: A Weight-Shifting Dynamic Passive Haptic Proxy to Enhance Object Perception in Virtual Reality

Präsentation online verfügbar

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2026-05-26

In allen Fällen wurde DPHF besser als PHF bewertet, was die Erwartungen übertroffen hat.