Ungenutztes Potenzial von VR-Anwendungen

Jeder Mensch mit normalem Sehvermögen weiß: Wenn ein Ball im Gesichtsfeld größer zu werden scheint, könnte er auch die Nase treffen. Aber mit einem Virtual Reality-Headset braucht es schon einiges mehr, bis die Anwender jenen visuellen Hinweisen Aufmerksamkeit zollen, die in der realen Welt so gut funktionieren. Dies zeigt eine Studie von Psychologen der University of Wisconsin-Madison.

Bas Rokers, Professor für Psychologie an der UW-Madison erklärt: „Die Vorreiter der VR-Revolution haben grundlegende Herausforderungen gemeistert – wie man ein kleines Headset baut, dass die Bilder der virtuellen Welt gut darstellt. Aber sie haben nicht so viel darüber nachgedacht, wie das Gehirn diese Bilder verarbeitet. Wie nehmen Menschen die virtuelle Welt wahr?“

Wie sich zeigt, anders als die reale Welt, zumal, wenn die Vorerfahrung fehlt. Das legen die Ergebnisse einer Untersuchung von Rokers und der Psychologin Jacqueline Fulvio nahe, die kürzlich im Journal Nature Scientific Reports erschienen ist. Schon vor zwei Jahren konnte Fulvio zeigen, dass Versuchspersonen in einem Test der dreidimensionalen Wahrnehmung mit Hilfe von Flachbildschirm und Standard-3D-Brille versagten. Beim Erkennen, in welche Richtung sich ein Ziel bewegte, taten sie sich schwer.

Wichtiger noch, so Fulvio, sie verwechselten, ob das Objekt auf sie zukam oder sich von ihnen weg bewegte. Das habe niemand glauben können, sei es doch wenig wahrscheinlich, dass dies in der realen Welt passiere. Man würde sich verletzen.

Die Wissenschaftler verlagerten den Text in die virtuelle Realität, um durch leicht abweichende Sichtfelder für rechtes und linkes Auge für den Tiefeneindruck und Parallaxe realistischere Hinweise auf die Bewegung in drei Dimensionen zu gewinnen. In dieser Anordnung scheinen sich näher liegende Objekte schneller zu bewegen als weiter entfernte.

„Wir dachten, es wäre genauso einfach, dieselbe Aufgabe mit Objekt-Tracking in die virtuelle Welt zu übertragen und dann die Leute dasselbe tun zu lassen. Und das taten sie. Sie machten dieselben Fehler.“

Ein kleines, rundes Objekt über einer ebenen, sich etwa in Augenhöhe vom Zuschauer aus in die Ferne erstreckenden Fläche, wird etwa eine Sekunde in Bewegung gezeigt. Die Studienteilnehmer bedienten einen virtuellen Hebel, um das Objekt abzufangen, was in weniger als einem Viertel der Fälle gelang.

Die meisten, die ein VR-Headset nutzen, gehen mit dem Gesehenen genauso um, als ob es an einem gewöhnlichen Fernseher passieren würde, so die Erkenntnis von Fulvio und Rokers. Am Computerbildschirm gebe es keine binokularen Hinweise. Diese Erwartung auf das VR-Headset zu übertragen, würde bedeuten, es einfach nicht zu nutzen.

Fulvio gab dann den Teilnehmern Feedback. Wenn sie den eine Sekunde dauernden Flug des Objekts beobachtet haben und den virtuellen Hebel zum Abfangen einsetzen, erscheint dessen komplette Flugbahn und ein Geräusch signalisiert Erfolg oder Misserfolg des Versuchs. Mit dem sichtbaren Feedback verdoppelte sich die Erfolgsrate, das hörbare führte ebenfalls zu mehr Treffern, bewirkte aber insgesamt weniger.

Als Fulvio das Head-Tracking abschaltete und so  Effekte der Kopfbewegung eliminierte, waren die Teilnehmer wieder so schlecht wie zuvor, ebenso als sie das Feedback auf die Kopfbewegungen wiederherstellte, aber eine Verzögerung von ungefähr einer halben Sekunde in der virtuellen Welt einbaute.

Sogar Teilnehmer, die fest davon ausgingen, den Kopf still gehalten zu haben, zeigten Verbesserungen, wenn das VR-System ihre dennoch vorhandenen winzigen, fast unwillkürlichen Bewegungen in die VR-Szene überträgt und zeigt. Menschen nutzten die daraus gewonnenen Informationen, um die Tiefenwahrnehmung zu verbessern, schließt Rokers.

Kleinste Bewegungen und stereoskopische Hinweise bilden also die Grundlage für die virtuelle Realität, doch die meisten Menschen schöpfen diese Möglichkeit nur dann aus, wenn ihnen aktiv gezeigt wird, wie die VR-Darstellung von der eines Flachbildschirms abweicht. Diese Erkenntnis soll den VR-Entwicklern helfen, die Wahrnehmung ihrer Produkte durch die Nutzer zu verbessern, resümieren die Autoren der Studie.

Rokers geht noch einen Schritt weiter. Indem man zeige, wie sich das Erlernen der Hinweise auf 3D-Bewegung auswirke, Hinweise, die sonst unbeachtet bleiben, könne man auch die Behandlung von Sehstörungen wie Amblyopie verbessern. Das Gehirn lasse sich darin trainieren, das begrenzte Sehvermögen zu kompensieren.

Weitere Informationen: https://www.nature.com/articles/s41598-017-16161-3?WT.feed_name=subjects_psychology

Bild: Bas Rokers, Bas Rokers, Professor für Psychologie an der UW-Madison. Quelle: University of Wisconsin-Madison

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