Walking-Simulator: So realitätsnah fühlt sich Gehen im Sitzen an

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Forschende haben eine Virtual-Reality-Plattform entwickelt, die Anwendern das Gefühl des Gehens in VR vermitteln soll, während sie bewegungslos auf einem Stuhl sitzen.

• Virtual Reality (VR)-Technologie ist erschwinglicher denn je.

• Doch das Gefühl des vollständigen Eintauchen bleibt oft aus.

• Eine der größten Herausforderungen für die Entwickler ist, dem Benutzer glauben zu machen, er bewege sich.

• Forschende der Toyohashi University of Technology und der University of Tokyo in Japan haben einen Walking-Simulator entwickelt, der das Gefühl des Gehens in VR vermitteln soll, ohne dass man sich dabei vom Stuhl erheben müsste.

Forschende der Toyohashi University of Technology und der University of Tokyo in Japan haben in der Fachzeitschrift Frontiers in Virtual Reality einen Artikel veröffentlicht, in dem sie einen Walking-Simulator beschreiben, der das Gefühl des Gehens in VR nachbilden soll, während man bewegungslos auf einem Stuhl sitzt.

"Gehen ist eine grundlegende und unterhaltsame Aktivität für den Menschen im täglichen Leben. Daher ist es sehr lohnenswert, ein hochwertiges Geherlebnis in einem VR-Raum zu bieten", sagt Yusuke Matsuda. Matsuda ist Projektassistent am Department of Computer Science and Engineering an der Toyohashi University of Technology und korrespondierender Autor der Arbeit. "Wir glauben, dass auch die breite Öffentlichkeit sehr wahrscheinlich an dieser Studie interessiert sein wird, die Walking- und VR-Erfahrungen kombiniert, die durch Covid-19 einen rasanten Anstieg der Nachfrage erfahren hat", fügt er hinzu.

Wie der Walking-Simulator funktioniert

Ziel der Studie war es, zu untersuchen, ob ein Ganzkörper- oder ein Nur-Hände-und-Füße-Geh-Avatar, der entweder aus der Ich-Perspektive oder aus der Drei-Personen-Perspektive gesehen wird, das Gefühl des Gehens in einer virtuellen Umgebung durch optische Kontinuität und rhythmische Fußvibrationen vermitteln kann. Wenn Teilnehmende ihren digitalen Avatar bewegen, synchronisiere sich die Plattform mit diesen Bewegungen, so dass es sich anfühle, als ob der reine Hand-und-Fuß-Avatar der eigene Körper sei, schreiben die Forscher.

40 Teilnehmer wurden gleichmäßig auf die beiden Versuchsanordnungen mit der Ich-Perspektive und der Drei-Personen-Perspektive aufgeteilt. Was sie in der virtuellen Welt sahen, und der Kopf ihres Ganzkörper-Avatars waren mit den tatsächlichen Kopfbewegungen des Benutzers verknüpft.

Auf einem Hocker sitzend war jeder Teilnehmer mit vier Schwingungsaufnehmern aus Aluminiumfedern und Holzplatten verbunden, die jeweils an den Füßen angebracht waren. Wenn sich der Avatar bewegte, vibrierten die Pads, um die Bewegung zu replizieren.

Um das Geräusch des Vibrationssystems auszuschalten, trugen die Teilnehmer Kopfhörer, die weißes Rauschen ausgaben. Anschließend bewegten sie sich durch einen virtuellen Korridor, der aus einem strukturierten Boden und Seitenwänden aus Holz bestand, mit Spiegeln, die regelmäßig zu beiden Seiten des Weges ihres Avatars verteilt waren.

Einbeziehen von Reflexionen

Die Forscher sagten, dass die Tatsache, dass sie ihren Avatar nicht sehen konnten, einen signifikanten Einfluss auf die Wahrnehmung einer Person beim Gehen hatte, während sie bewegungslos saß. Die Einbeziehung von Reflexionen milderte dies jedoch ab. "Unsere Studie zeigte, dass ein gehender Avatar in der Ich-Perspektive das Gefühl des Gehens verstärkte", sagte Matsuda. "Die Effekte wurden nicht nur beobachtet, wenn der Ganzkörper-Avatar verwendet wurde, sondern auch, wenn nur die Hände und Füße präsentiert wurden, ohne den reinen Hände-und-Füße-Avatar."

Die Forscher stellten fest, dass die Teilnehmer kein dem Gehen entsprechendes Gefühl empfanden, wenn sie den Avatar aus der Third-Person-Perspektive sahen.

Die Forscher sagten, dass aus dieser Perspektive sowohl die Ganzkörper- als auch die Hand-und-Fuß-Avatare "das Selbstbewegungsgefühl und die Telepräsenz beeinträchtigten, unabhängig von den Fußvibrationen im Vergleich zur No-Avatar-Bedingung".

Vorgeschlagenes Verfahren ist weniger ermüdend

Mit Blick auf die Zukunft sehen Matsuda und sein Team den Walking-Simulator -- sobald er weiterentwickelt ist -- als eine Möglichkeit, VR-Nutzer zu Hause zu unterstützen. "Wir glauben, dass niedrige Kosten und Miniaturisierung erreicht werden können", sagte Matsuda. "Das vorgeschlagene Gerät besteht aus vier Schwingungsaufnehmern und Verstärkern. Die Konfiguration ist relativ einfach, preiswert -- zwischen 300 und 500 US-Dollar -- und kompakt." Zusätzlich zu den Spielern sehen die Forscher das Potenzial des Geräts für Menschen mit Mobilitätsproblemen.

"Eine der wichtigsten Eigenschaften des von uns vorgeschlagenen Gehgeräts ist, dass es sitzenden Benutzern taktile und visuelle Reize gibt", sagte Matsuda. "Außerdem ist die vorgeschlagene Methode für diejenigen, die keine Mobilitätsprobleme haben, einfach weniger ermüdend als das Bewegen der Beine durch sich selbst. Daher können wir das virtuelle Gehen problemlos über einen relativ langen Zeitraum hinweg erleben."

Quelle: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frvir.2021.654088/full

Bild oben: Walking-Simulator: Einer der Forschungsteilnehmer bei der Benutzung und die entsprechenden Bewegungen in VR. Bildquelle: Toyohashi University of Technology/The University of Tokyo

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