Unity实验框架UXF：打造虚拟现实人类行为实验的强大工具

admin 3个月前 (03-09) 阅读数 21 #开源软件项目

## 1. 项目介绍

UXF（Unity Experiment Framework）是一个开源项目，旨在简化Unity引擎中开发人类行为实验的过程。UXF 2.0支持虚拟现实、桌面以及基于Web的实验，实现远程数据收集，具有多种数据输出模式。该项目由Jack Brookes在利兹大学的沉浸式认知实验室开发。

## 2. 项目及技术应用场景

UXF适用于各种需要Unity引擎进行人类行为实验的场景，包括但不限于虚拟现实、心理学研究、人机交互等领域。通过提供一系列组件和工具，UXF使得实验设计、数据收集和分析变得更加高效和便捷。

## 3. 核心功能解析

### 编程风格

UXF提供了诸如`Session`、`Block`和`Trial`等常用实验概念的类，帮助开发者创建符合Unity组件系统的可维护、可读代码。

### 数据收集

UXF自动收集数据，支持多种数据存储方式。在PC平台上，数据可以存储在本地文件中。UXF提供了多种数据处理器（Data Handlers），例如文件保存器（File Saver），用于输出不同形式的数据：

- **行为数据**：每行记录一次试验，自动记录开始和结束时间戳，开发者可以记录任何类型的观察值并与试验关联。
- **连续数据**：试验过程中连续测量的数据，如物体在场景中的位置和旋转。通过添加`PositionRotationTracker`组件到GameObject中，可以跟踪用户控制的对象或任意物体。

### Web与数据库

在Web平台上，数据不能存储在参与者的PC上，而是上传到数据库。UXF支持与Amazon Web Services的DynamoDB数据库集成，自动上传数据文件。

### 事件

在试验开始和结束时，UXF触发`UnityEvent`，方便开发者呈现刺激。

### 设置系统

UXF允许在会话、区块或试验级别设置独立变量，支持将设置配置文件存储为`.json`文件，并通过UI选择。

### 用户界面

UXF提供了一个可选的定制用户界面，用于收集参与者的基础信息和呈现指导。

## 4. 安装与配置指南

1. 仔细阅读Readme和论文，了解UXF。
2. 将最新的`UXF.unitypackage`导入到Unity项目中。
3. 启动UXF设置向导，解决兼容性问题。
4. 打开示例场景，使用UI输入详情。
5. 开始会话。

更多详细操作，请参考项目Wiki。

## 5. 实战案例分析

以下是一个简单的示例，展示了如何使用UXF构建实验：

```csharp
public class ExperimentBuilder : MonoBehaviour
{
    public UXF.Session session;
    
    public void GenerateAndRun() 
    {       
        var myBlock = session.CreateBlock(10);
        myBlock.FirstTrial.settings.SetValue("color", "red");
        ...
        session.FirstTrial.Begin();
    }
}
```

```csharp
public class SceneManipulator : MonoBehaviour
{
    public UXF.Session session;

public void ShowStimulus(UXF.Trial trial)
    {
        string colorManipulation = trial.settings.GetString("color");
        ManipulateSceneColor(colorManipulation);
    }

public void RecordResultsAndEnd(int score)
    {
        session.CurrentTrial.result["score"] = score;
        session.CurrentTrial.End();
    }
}
```

更多示例和教程，请查看项目Wiki。

## 6. 常见问题解答

- UXF支持哪些Unity版本？UXF在Unity 2018.4 LTS下开发，但应在所有近期版本上运行。
- 如何在Web平台上使用UXF？在Web平台上，数据上传到数据库，需要使用Amazon Web Services的DynamoDB数据库。

## 7. 发展历程与未来展望

UXF自发布以来，已经在多个领域得到应用，如人机交互、心理学研究等。未来，UXF将继续更新和优化，以支持更多类型的实验设计和数据处理需求。

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