En användare bär forskarnas experimentella setup - en Vive HMD utökad med SMI blickspårning. Överlagrade är toppvyn av de registrerade rörelserna av den fysiska banan i ett 3,5 m × 3,5 m verkligt rum och den virtuella banan i ett mycket större 6,4 m × 6,4 m syntetiskt utrymme. Teamet visar att saccader avsevärt kan öka rotationsvinsterna under omdirigering utan att introducera visuella störningar eller simulatorsjuka. Deras nya metod kan tillämpas på stora, öppna virtuella utrymmen och små fysiska miljöer för rumsskalig VR. Kredit:Qi Sun
I det ständigt föränderliga landskapet av virtuell verklighet (VR)-teknik, ett antal viktiga hinder kvarstår. Men ett team av datavetare har tagit sig an en av de stora utmaningarna inom VR som avsevärt kommer att förbättra användarupplevelsen – möjliggöra en uppslukande virtuell upplevelse samtidigt som de är fysiskt begränsade till sin faktiska, verkliga rymden. Forskargruppen kommer att presentera sitt arbete på SIGGRAPH 2018.
Datavetare från Stony Brook University, NVIDIA och Adobe har samarbetat om ett beräkningsramverk som ger VR-användare uppfattningen av oändlig vandring i den virtuella världen – samtidigt som de är begränsade till ett litet fysiskt utrymme. Ramverket möjliggör också denna frigående upplevelse för användare utan att orsaka yrsel, skakighet, eller obehag som vanligtvis är kopplat till fysisk rörelse i VR. Och, användare undviker att stöta på föremål i det fysiska utrymmet medan de befinner sig i VR-världen.
Att göra detta, forskarna fokuserade på att manipulera en användares gångriktning genom att arbeta med ett grundläggande naturfenomen i det mänskliga ögat, kallas saccade. Saccader är snabba ögonrörelser som uppstår när vi tittar på en annan punkt i vårt synfält, som när du skannar ett rum eller tittar på en tavla. Sackader inträffar utan vår kontroll och i allmänhet flera gånger per sekund. Under tiden, våra hjärnor ignorerar till stor del visuell input i ett fenomen som kallas "sackadiskt undertryckande" – vilket gör oss helt omedvetna om vår tillfälliga blindhet, och rörelsen som våra ögon utförde.
"I VR, vi kan visa stora universum; dock, de fysiska utrymmena i våra hem och kontor är mycket mindre, " säger huvudförfattaren till verket, Qi Sun, en Ph.D. student vid Stony Brook University och tidigare forskarpraktikant vid Adobe Research och NVIDIA. "Det är det mänskliga ögats natur att skanna en scen genom att röra sig snabbt mellan fixeringspunkterna. Vi insåg att om vi roterar den virtuella kameran bara något under sackader, vi kan omdirigera en användares gångriktning för att simulera ett större gångutrymme."
Använda ett head- och eyetracking VR-headset, forskarnas nya metod upptäcker saccadisk dämpning och omdirigerar användare under den resulterande tillfälliga blindheten. När mer omdirigering krävs, forskare försöker uppmuntra saccader med hjälp av en skräddarsydd version av subtil blickriktning – en metod som dynamiskt kan uppmuntra saccader genom att skapa kontrastpunkter i vår visuella periferi.
Teamet som skrev forskningen, med titeln "Towards Virtual Reality Infinite Walking:Dynamic Saccade Redirection, " kommer att presentera sitt arbete på SIGGRAPH 2018, hölls 12-16 augusti i Vancouver, British Columbia. Den årliga konferensen och utställningen visar upp världens ledande proffs, akademiker, och kreativa hjärnor i framkant av datorgrafik och interaktiva tekniker.
Hittills, existerande metoder för oändlig promenad i VR har begränsade omdirigeringsmöjligheter eller orsakar oönskade scenförvrängningar; de har inte heller kunnat undvika hinder i den fysiska världen, som skrivbord och stolar. Teamets nya metod omdirigerar dynamiskt användaren bort från dessa objekt. Metoden går snabbt, så att den också kan undvika rörliga föremål, som andra människor i samma rum.
Forskarna körde användarstudier och simuleringar för att validera deras nya beräkningssystem, inklusive att låta deltagarna utföra spelliknande sök- och hämtningsuppgifter. Övergripande, virtuell kamerarotation var omärklig för användare under episoder av saccadisk undertryckande; de kunde inte se att de automatiskt omdirigerades via kameramanipulation. Dessutom, i att testa teamets metod för dynamisk vägplanering i realtid, användare kunde gå utan att springa in i väggar och möbler, eller rörliga föremål som andra VR-användare.
"För närvarande i VR, det är fortfarande svårt att leverera en helt naturlig gångupplevelse till VR-användare, " säger Sun. "Det är den primära motivationen bakom vårt arbete - att eliminera denna begränsning och möjliggöra helt uppslukande upplevelser i stora virtuella världar."
Även om det mest gäller VR-spel, det nya systemet skulle potentiellt kunna tillämpas på andra industrier, inklusive arkitektonisk design, utbildning, och filmproduktion.
