Accessible interaction design patterns for virtual and augmented reality

Virtual and Augmented Reality (XR for short) have achieved an increasingly widespread interest in recent years and are acknowledged to hold enormous potential in many domains. Still, the field faces significant challenges in application design and development due to the increased richness of interaction modalities offered by emerging XR technologies and the lack of design standards and shared guidelines. A number of principles have been formulated in the current state of the art, but their systematization into a well-structured conceptual framework is missing. This Ph.D. research addresses this issue by proposing a Pattern Language for XR applications. A Pattern Language is an organized set of interrelated Design Patterns. A Design Pattern is a general reusable solution to a common design problem. It describes a specific design problem in a particular design context and a solution scheme. Our Pattern Language includes 20 patterns that focus on User Experience (UX) design and considers accessibility - particularly for persons with neurodevelopmental disorders - as a fundamental design need. Therefore each design pattern includes, in its solution component, a subsection that highlights explicitly how to address the above requirement. The proposed patterns not only distill the personal experience gained in the design, development, and evaluation of various (eight) XR applications for persons with neurodevelopmental disorders (widely described in the thesis) but also conceptualize the results of an extensive systematic review of the current literature in the field.

La Realtà Virtuale e Aumentata (XR in breve) hanno raggiunto una grande popolarità negli ultimi anni e sono viste con interesse in molti settori. Tuttavia, ci sono sfide significative nella progettazione e nello sviluppo delle applicazioni in XR, a causa della ricchezza di modalità di interazione offerte dalle tecnologie XR e della mancanza di standard di progettazione e di linee guida condivise. Nell'attuale stato dell'arte sono stati formulati diversi principi, ma manca la loro sistematizzazione in un quadro concettuale ben strutturato. Questa ricerca di dottorato affronta questa problematica proponendo un Pattern Language per le applicazioni XR. Un Pattern Language è un insieme organizzato di Design Pattern interconnessi. Un Design Pattern è una soluzione generale e riutilizzabile per un problema di progettazione comune. Un Design Pattern è composto da un problema di progettazione specifico, in un particolare contesto di progettazione, e uno schema di soluzione. Il nostro Pattern Language comprende 20 pattern che si concentrano sulla progettazione dell'Esperienza Utente (UX) e considerano l'accessibilità - in particolare per le persone con disturbi del neurosviluppo - come un'esigenza progettuale fondamentale. Pertanto, ogni Design Pattern include, nel suo componente di soluzione, una sottosezione che evidenzia in modo esplicito come affrontare il requisito di cui sopra. I modelli proposti non solo distillano l'esperienza personale acquisita nella progettazione, nello sviluppo e nella valutazione di diverse (otto) applicazioni XR per persone con disabilità cognitive (ampiamente descritte nella tesi), ma rappresentano anche i risultati di un'ampia revisione sistematica dell'attuale letteratura nel settore.