I den växande världen av virtuell verklighet (VR)-teknik, det är fortfarande en utmaning att ge användarna en realistisk uppfattning om oändligt utrymme och naturliga gångmöjligheter i den virtuella miljön. Ett team av datavetare har introducerat ett nytt tillvägagångssätt för att ta itu med detta problem genom att utnyttja ett naturligt mänskligt fenomen:ögonblinkningar.

Alla människor är funktionellt blinda i cirka 10 procent av tiden under normala omständigheter på grund av ögonblinkningar och sackader, en snabb rörelse av ögat mellan två punkter eller föremål. Ögonblinkningar är en vanlig och naturlig orsak till så kallad "förändringsblindhet, " vilket indikerar oförmågan för människor att lägga märke till förändringar i visuella scener. Att nollställa ögonblinkningar och ändra blindhet, teamet har tagit fram ett nytt beräkningssystem som effektivt omdirigerar användaren i den virtuella miljön under dessa naturliga tillfällen, alla med oupptäckbara kamerarörelser för att ge orienteringsomdirigering.

"Tidigare RDW-tekniker [omdirigerad gång] tillämpar rotationer kontinuerligt medan användaren går. Men mängden omärkliga rotationer är begränsad, " noterar Eike Langbehn, huvudförfattare till forskningen och doktorand vid universitetet i Hamburg. "Det är därför som ett ortogonalt tillvägagångssätt behövs - vi lägger till några ytterligare rotationer när användaren inte är fokuserad på det visuella. När vi lärde oss att människor är funktionellt blinda under en tid på grund av blinkningar, vi trodde, "Varför gör vi inte omdirigeringen under ögonblinkningar?"

Mänskliga ögonblinkningar inträffar cirka 10 till 20 gånger per minut, ungefär var 4:e till 19:e sekund. Genom att utnyttja detta möjlighetsfönster – där människor inte kan upptäcka större rörelseförändringar i en virtuell miljö – utarbetade forskarna ett tillvägagångssätt för att synkronisera ett datorgrafikrenderingssystem med denna visuella process, och introducera alla användbara rörelseförändringar i virtuella scener för att förbättra användarnas övergripande VR-upplevelse.

Forskarnas experiment visade att omärkliga kamerarotationer på 2 till 5 grader och translationer av 4 till 9 cm av användarens synvinkel är möjliga under en blinkning utan att användarna ens märker det. De spårade testdeltagarnas ögonblinkningar med en eyetracker i en VR-huvudmonterad display. I en bekräftande studie, teamet validerade att deltagarna inte på ett tillförlitligt sätt kunde upptäcka i vilken av två ögonblinkningar deras synvinkel manipulerades när de gick en VR-böjd bana. Testerna förlitade sig på omedveten naturlig ögonblinkning, men forskarna säger att omdirigering under blinkning kan utföras medvetet. Eftersom användare medvetet kan blinka flera gånger om dagen utan större ansträngning, ögonblinkningar ger stor potential att användas som en avsiktlig trigger i deras tillvägagångssätt.

Teamet 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.

"RDW är en stor utmaning eftersom nuvarande tekniker fortfarande behöver för mycket utrymme för att möjliggöra obegränsad promenad i VR, ", konstaterar Langbehn. "Vårt arbete kan bidra till att minska utrymmet eftersom vi upptäckte att omärkliga rotationer på upp till fem grader är möjliga under blinkningar. Det betyder att vi kan förbättra RDW:s prestanda med cirka 50 procent."

Teamets resultat skulle kunna användas i kombination med annan VR-forskning, såsom nya styralgoritmer, förbättrad vägförutsägelse, och rotationer under sackader, för att nämna några. Nerför gatan, sådana tekniker skulle en dag kunna göra det möjligt för konsument-VR-användare att praktiskt taget gå bortom sitt vardagsrum.

Langbehn samarbetade i arbetet med Frank Steinicke från University of Hamburg, Markus Lappe vid universitetet i Münster, Gregory F. Welch vid University of Central Florida, och Gerd Bruder, även vid University of Central Florida. För hela papper och video, besök teamets projektsida.