Пространственные приложения требуют подвижности. И часто больше, чем может дать человек с ограничениями по здоровью. Авторы проекта MotionBlocks из Университета Ватерлоо и Microsoft Research изучили возможность замены полных движений на геометрические примитивы, создав более простую для человека систему естественного управления иммерсивным ПО.
Фреймворк MotionBlocks предлагает схему ввода с помощью движений меньшего диапазона и одновременно даёт модули на основе геометрических примитивов. Они представляют собой векторы полноценных движений верхней части тела, из которых можно «складывать» сложные схемы для тела и контроллеров. В результате приложения могут интерпретировать простые движения как более сложные.
В рамках исследования группа учёных работала с 10 людьми с ограниченной подвижностью, чтобы понять проблемы, с которыми они сталкиваются в виаре. Им предложили попробовать различные приложения, наблюдая, что у них получается, а что — нет.
Авторы работы установили, что многие игры и приложения виртуальной реальности предполагают стандартный диапазон движений, который есть не у всех людей. Простые действия, такие как дотягивание до меню или уворачивание от препятствия в игре, могут вызывать затруднения или быть абсолютно невозможными.
Основными проблемами оказались:
- Дотягивание и широкие движения руками — многим испытуемым было трудно полностью вытягивать руки или совершать размашистые жесты
- Удержание равновесия и движения телом — приседания, наклоны и уклонения сложны, особенно для сидящих пользователей
- Действия двумя руками — некоторые участники испытывали затруднения с играми, требующими обеих рук или точной работы ими
- Использование контроллеров и кнопок — ограниченная подвижность пальцев затрудняла удержание контроллеров и нажатие кнопок
- Надевание и настройка устройства — многим было трудно быстро надеть и отрегулировать очки
Эксперимент показал, что для настоящей инклюзивности нужны более гибкие варианты ввода, адаптируемые под возможности каждого пользователя.
Основываясь на предпочтениях участников исследования, учёные разработали набор примитивов для движений — простых геометрических форм, представляющих различные типы движения. Эти примитивы можно комбинировать и настраивать для создания широкого спектра взаимодействий.
Выделено шесть типов примитивов:
- Линия — одномерное перемещение по направлению к объекту
- Дуга — вращение вокруг центра по одной оси
- Точка — двухмерное вращение без смещения
- Плоскость — ограниченное двухмерное перемещение
- Полусфера — вращение по двум осям на заданном радиусе
- Сфера — полное трёхмерное перемещение из исходной точки
MotionBlocks преобразует реальные движения в виртуальные действия, сопоставляя пространство управления (диапазон, в котором пользователю удобно двигаться) и пространство передачи (диапазон, ожидаемый приложением).
Примитивы пространства управления создают нормализованный вектор движения, который затем масштабируется или трансформируется в пространстве передачи. Это позволяет небольшими удобными движениями управлять более масштабными виртуальными действиями.
Например, краткое движение рукой по плоскости рядом с коленями можно интерпретировать как большое «смахивание» в ВР-полусфере, снижая физическую нагрузку при сохранении функциональности.
Такой стандартизированный ввод также позволяет гибко заменять пространственные движения альтернативными устройствами — например, использовать джойстик для управления рукой или мышь для имитации поворота головы.
Фреймворк проявил следующие преимущества:
- Снижение физической нагрузки — взаимодействие стало значительно комфортнее
- Больше точности и возможностей — многие действия, вроде захвата объектов или выбора пунктов меню, стали проще.
- Улучшено управление головой и телом — наклоны, уклонения и осматривание стали менее утомительными
- Однорукое управление — пользователи, не способные к действиям двумя руками, смогли играть одной рукой с джойстиком
- Адаптивность к разным приложениям — пользователи настраивали управление под каждую игру отдельно
Примеры конфигураций примитивов:
- (a) Примитив «точка» — отслеживание вращения запястья в 2D.
- (b) Примитив «плоскость» — перемещение вперёд-назад и в стороны над коленями
- (c) Примитив «сфера» — отслеживание мелких движений головы и рук
- (d) Правая рука управляется как обычно с помощью примитива «сфера», но также задействован джойстик, который подаёт входные данные в примитив «полусфера» для левой руки — обеспечивая взаимодействие двумя руками
Авторы сформулировали результаты по методике NASA-TLX для оценки влияния MotionBlocks на восприятие взаимодействия. Участники оценили опыт по шести категориям: умственная нагрузка, физическая нагрузка, временная нагрузка, производительность, усилия и уровень фрустрации.
Ключевые результаты:
- Значительное снижение физической нагрузки
- Меньшее ощущение спешки и давления по времени
- Снижение усилий, необходимых для выполнения задач
- Стабильность производительности — сохранялись точность и эффективность
- Нет роста умственной нагрузки — пользователи не чувствовали перегрузку
Эти данные подтверждают потенциал MotionBlocks для улучшения качества виртуального опыта для людей с ограниченными физическими возможностями без расплаты за это когнитивной нагрузкой.
С препринтом исследования можно ознакомиться по ссылке.
Не пропускайте важнейшие новости о дополненной и виртуальной реальности — подписывайтесь на Голографику в Telegram, ВК и Twitter! Поддержите проект на Boosty.
Далее: Mynd Immersive провела мощную экспансию ВР-терапии пожилых людей в США
