15.06.2016 – Kategorie: Technik

Ein Mittel gegen die Simulatorkrankheit

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Der Columbia-Engineering-Professor Steven K. Feiner und Ajoy Fernandes MS’16 haben eine Methode entwickelt, die der Übelkeit durch VR-Anwendungen entgegen wirkt. Sie lässt sich mit HMDs wie Oculus Rift, HTC Vive, Sony PlayStation VR und Google Cardboard einsetzen. Ihre Idee ist es, abhängig von der visuell wahrgenommenen Bewegung, das Sichtfeld der Anwender dynamisch, aber fast unmerklich zu verändern, wenn diese etwa eine Umgebung virtuell durchschreiten.

Forscher an der Columbia University School of Engineering and Applied Sciences zeigen einen Weg auf, VR-bedingtes Unwohlsein zu bekämpfen, der für Oculus Rift, HTC Vice, Sony PlayStation VR und Google Cardboard gangbar ist. Der Columbia-Engineering-Professor Steven K. Feiner und Ajoy Fernandes MS’16 haben eine Methode entwickelt, die der Übelkeit durch VR-Anwendungen entgegen wirkt. Sie lässt sich mit HMDs wie Oculus Rift, HTC Vive, Sony PlayStation VR und Google Cardboard einsetzen. Ihre Idee ist es, abhängig von der visuell wahrgenommenen Bewegung, das Sichtfeld der Anwender dynamisch, aber fast unmerklich zu verändern, wenn diese etwa eine Umgebung virtuell durchschreiten, während sie physisch an Ort und Stelle bleiben. Die Untersuchung hat gezeigt, dass das Ausmaß des VR-bedingten Unwohlseins durch die strategische und automatische Manipulation des Sichtfelds erheblich reduziert werden kann. Zudem konnten die Wissenschaftler das erreichen, ohne das Gefühl zu beeinträchtigen, sich aktuell in der virtuellen Umgebung zu befinden, und ohne, dass sich die Teilnehmer der Manipulation überhaupt bewusst waren. Die Studie wurde am IEEE Symposium für 3D User-Schnittstellen am 20. März vorgestellt, auf dem sie mit dem Best Paper Award ausgezeichnet wurde.

„2016 ist das Jahr der Virtuellen Realität, und man schätzt, dass mehr als 200 Millionen VR-Headsets bis 2020 verkauft werden würden.“, sagt Professor Feiner, der das Computer Graphics and User Interfaces Lab leitet. „Aber die VR-Übelkeit, die mit Symptomen ähnlich der Seekrankheit einhergeht, stellt für die Anwender dieser immersiven Technologie eine Hürde dar. Leute, die mit der VR-Übelkeit kämpfen, werden oft ihre Headsets beiseite legen, weil ihnen schlecht wird und sie sich unwohl fühlen.“

Veränderung wird nicht bemerkt

Feiner und Fernandes haben einen Ansatz entwickelt, der sich auf das Sichtfeld des Anwenders konzentriert und es so ändert, dass viele Teilnehmer es nicht wahrgenommen haben. „Ich wusste von den Arbeiten über Veränderungsblindheit – einem Konzept in der Wahrnehmungspsychologie, das erklärt, warum Leute manchmal ganz offensichtliche Änderungen in einer Szene nicht wahrnehmen. So habe ich mich gefragt, ob sich das auf VR übertragen lässt: Können wir das Sichtfeld ändern, ohne dass die Teilnehmer das bemerken?“, sagt Fernandes.

Das Team hat sich besonders mit Szenarien beschäftigt, in denen die Anwender sich in der virtuellen Umgebung bewusst ganz anders als in der realen Welt bewegen. Das betrifft Spiele, in denen sie stehen oder auf einem Sofa sitzen, während sie in der virtuellen Welt laufen, rennen, fahren oder fliegen. In diesen Szenarien widersprechen sich die visuellen Bewegungshinweise für das Auge und die physischen Bewegungshinweise, die zum Gleichgewichtsorgan gelangen, also die Hinweise, die uns mit Bewegungssinn, Balance und räumlicher Orientierung versorgen. Wenn diese Wahrnehmungen in Konflikt miteinander kommen, fühlen sich die Anwender unbehaglich, oder es wird ihnen sogar übel.

In vielen Fällen kann das Schrumpfen des Sichtfelds auch die Symptome vermindern. Doch das führt andererseits zu einem geringeren Gefühl der Präsenz in der virtuellen Umgebung, macht das Erlebnis weniger überzeugend. Feiner und Fernandes haben sich darauf konzentriert, das Sichtfeld  in Situationen subtil einzuschränken, in denen ein größeres Sichtfeld möglicherweise zu VR-bedingtem Unwohlsein geführt hätte und es wieder in Originalgröße herzustellen, wenn das weniger zu erwarten gewesen wäre. Sie entwickelten eine Software, die wie ein Paar dynamische Sichtfeldblenden funktioniert und die Sicht für jedes Auge einzeln mit einem graduell abschattenden Ausschnitt eingrenzen  kann. Dann haben sie festgelegt, um wieviel das Sichtfeld reduziert werden sollte, und die Geschwindigkeit mit der das und die nachfolgende Wiederherstellung erfolgen sollten bestimmt und das System getestet.

Zwei Gruppen, zwei Varianten

Die viele Tage dauernde Studie teilte 30 freiwillige Teilnehmer in zwei Gruppen. Eine erkundete eine VR-Umgebung ohne die Einschränkung des Sichtfelds an einem Tag und mit diesen Einschränkungen am nächsten Tag. Diese Anordnung galt umgekehrt für die zweite Gruppe. Mit der Sichtfeldbegrenzung fühlten sich die Teilnehmer wohler und blieben länger in der virtuellen Umgebung. Zwei Varianten kamen zum Einsatz: eine etwas subtiler, eine weniger subtil. Die subtilere haben die meisten Teilnehmer nicht wahrgenommen, und wenn doch, so würden sie ihre Anwendung trotzdem in weiteren VR-Erfahrungen befürworten. Feiner und Fernandes wollen weiter untersuchen, wie die Sichtfeldrestriktion den Anwendern bei der Gewöhnung an VR helfen könnte. In dieser Studie nutzen sie sanft abschattende, ringförmige Ausschnitte und nun planen sie, unterschiedliche Ausschnittformen und Texturen auszuprobieren. Sie wollen über die aktuelle Studie hinausgehen, in der das eingeschränkte Sichtfeld eine Funktion von Geschwindigkeit und Winkelgeschwindigkeit darstellt und vielmehr die Wirkung der Begrenzung untersuchen, wenn sie auf Parametern wie Puls oder optischem Fluss beruht.

Zur Gruppe von Feiner und Fernandes gehören Luis Tolosa und Matthieu Gavaudan, die halfen, die Studie zu koordinieren und durchzuführen, und Carmine Elvezio und Mengu Sukan, die mit Feedback und Vorschlägen mitwirkten.

 

Bild: Vor und nach der Modifikation des Sichtfelds. CREDIT Ajoy Fernandes and Steve Feiner/Columbia Engineering

 

 


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