Функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям (Роспечать)

Лицо человека в VR-шлеме потрогали листом и обдули вентилятором

Alexander Wilberz et al. / CHI 2020

Инженеры из Германии и Канады создали шлем виртуальной реальности, передающий ощущения от взаимодействия с виртуальным миром с помощью обдува, обогрева и обрызгивания лица, а также благодаря прикосновениям к нему. Программное обеспечение шлема синхронизирует эти воздействия с событиями в виртуальном пространстве, благодаря чему уровень погружения пользователя увеличивается, рассказывают авторы статьи, которая будет представлена на конференции CHI 2020.

Шлемы виртуальной значительно увеличивают погружение в игру или другое приложение благодаря тому, что визуальные и звуковые стимулы синхронизируются с движениями головы. Однако исследования показывают, что невизуальные стимулы также играют важную роль в погружении и влияют на эффективность при выполнении заданий.

Основное направление исследований в области невизуальной стимуляции в виртуальной реальности касается физического контакта рук при взаимодействии с объектами. Чаще всего исследователи и инженеры используют перчатки, которые сопротивляются движению пальцев и тем самым имитируют жесткие предметы. В некоторых разработках стимуляции подвергаются одновременно многие части тела или же лицо, как одно из самых насыщенных рецепторами разных типов.

Инженеры под руководством Эрнста Круифа (Ernst Kruijff) из Университета прикладных наук Бонн-Рейн-Зиг создали VR-шлем, способный воздействовать на пользователя разными стимулами, но при этом не требующий обустраивать вокруг него специальное пространство с множеством устройств. За основу они взяли популярный шлем Oculus Rift, а на него установили манипулятор с четырьмя степенями свободы. Он крепится к верхней части шлема и свисает до уровня шеи. На манипуляторе установлены по паре сервомоторов и линейных актуаторов, сопло для разбрызгивания воды, нагреватель, вентилятор и наконечник, который может касаться лица.


Манипулятор на шлеме может работать в двух режимах: центрированном относительно пользователя, то есть сохранять свою позицию относительно лица, или относительно виртуального мира, то есть поворачиваться в сторону, противоположную повороту головы. Инженеры разработали виртуальную среду, в которой пользователь гуляет по лесу, а различные эффекты синхронизируются с элементами на манипуляторе: ветер симулируется с помощью вентилятора, прикосновение листьев имитируется мягким наконечником, скользящим по лицу, за имитацию солнечного света отвечает нагреватель перед лицом, а ветер также может дополняться распылением мелких капель, имитирующих туман или влажную среду.

Авторы провели два исследования на добровольцах, чтобы проверить свою гипотезу о том, что их устройство увеличивает ощущение погружения в виртуальный мир и улучшает общее восприятие VR-системы. В первом исследовании они проверяли, могут ли пользователи корректно воспринимать направление ветра. В исследовании принимало участие 16 добровольцев, а также использовались различные режимы работы шлема. В результате выяснилось, что ошибка определения направления ветра составляет 7,25 градуса в режиме со свободно поворачиваемой головой и изменяемым направлением воздушного потока.

Во втором исследовании авторы проверяли общее влияние всех стимулов на погружение и эмоциональный отклик пользователей. Во время исследования у добровольцев было два сеанса ходьбы по виртуальному тропическому лесу по три минуты с 16 различными воздействиями за это время. Разница между сеансами заключалась в том, использовались ли стимулы от манипулятора. Результаты показали, что ключевые метрики, такие как ощущение погружения, правдоподобность и удовольствие, оказались выше в случае с дополнительными стимулами.

Исследователи признают, что в текущем виде у шлема неоптимальная конструкция, потому он имеет достаточно большую массу, а его центр тяжести сильно смещен вперед. Тем не менее, они заявляют, что добровольцы не называли это критичным. В качестве решения они предлагают закреплять манипулятор не на самом шлеме, а на теле.

Кроме механических воздействий на лицо и тело инженеры также предлагают использовать электрические стимулы. Например, существуют прототипы устройств, которые стимулируют вестибулярный аппарат и создают у пользователя ощущение наклона.

Григорий Копиев

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.