Обсуждается проблема возникновения симптомов локомоционной болезни у пользователей шлемов виртуальной реальности. Предложен контроллер для управления перемещением пользователя в виртуальной реальности, реализующий технику ходьбы на месте (walking-in-place). Устройство состоит из трех датчиков, размещенных на ногах и груди пользователя. Проведен анализ показаний датчиков, на основании которого разработаны алгоритмы для распознавания шагов, подавления случайных отклонений и повышения устойчивости работы системы. Приведены результаты эксперимента с участием 44 добровольцев, демонстрирующие снижение частоты возникновения симптомов симуляторных расстройств при использовании разработанного контроллера
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Электротехника
В последнее десятилетие наблюдается рост интереса к теме виртуальной реальности (virtual reality — VR) как среди разработчиков электронной аппаратуры, так и среди потребителей. С появлением нового поколения систем, таких как HTC Vive, Oculus Rift и Playstation VR, VR-технологии стали доступны массовому пользователю [1]. Высококачественный стереоскопический VR-шлем позволяет эффективно симулировать глубину изображения, создавая у пользователя эффект присутствия. Вместе с тем даже кратковременный сеанс погружения в виртуальную реальность может приводить к возникновению целого спектра неприятных для пользователя симптомов, характерных для локомоционной болезни: учащенное дыхание, головокружение, тошнота и т. д. В зарубежной литературе этот комплекс симптомов обозначается термином „симуляторные расстройства“ (simulator sickness) [2, 3]. Важно отметить, что возникновение симуляторных расстройств возможно не только в процессе адаптации пользователя к виртуальной реальности во время сеанса использования шлема, но и после сеанса, в процессе реадаптации к реальному миру [2]. Как показали исследования, до 80 % пользователей испытывают эти симптомы, причем в ряде случаев их длительность может достигать 12 ч
Если у вас возникли вопросы или появились предложения по содержанию статьи, пожалуйста, направляйте их в рамках данной темы.
Список литературы
1. Nigel F., Liliya K. Past and future applications of 3-D (virtual reality) technology // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2014. N 6 (94).
2. Szpak A. et al. Beyond Feeling Sick: The Visual and Cognitive Aftereffects of Virtual Reality // IEEE Access. 2019. Vol. 7. P. 130883-130892. DOI: 10.1109/ACCESS.2019.2940073
3. Kennedy R. S. et al. Simulator sickness questionnaire: An enhanced method for quantifying simulator sickness // Intern. Journal of Aviation Psychology. 1993. Vol. 3, N 3. P. 203-220. DOI: 10.1207/s15327108ijap0303_3
4. Risi D., Palmisano S. Effects of postural stability, active control, exposure duration and repeated exposures on HMD induced cybersickness // Displays. 2019. Vol. 60. P. 9-17. DOI: 10.1016/j.displa.2019.08.003
5. Rebenitsch L., Owen C. Review on cybersickness in applications and visual displays // Virtual Reality. 2016. Vol. 20, N 2. P. 101-125. DOI: 10.1007/s10055-016-0285-9
6. Reason J. T. Motion sickness adaptation: a neural mismatch model //j. of the Royal Society of Medicine. 1978. Vol. 71, N 11. P. 819-829. DOI: 10.1177/014107687807101109
7. Меньшикова Г. Я. Психофизиологические механизмы иллюзии движения собственного тела: Автореф. дис. … канд. психол. наук. М., 2018. 160 с.
8. Keshavarz B. et al. Vection and visually induced motion sickness: how are they related? // Frontiers in Psychology. 2015. Vol. 6. P. 472. DOI: 10.3389/fpsyg.2015.00472
9. Riccio G. E., Stoffregen T. A. An ecological theory of motion sickness and postural instability // Ecological Psychology. 1991. Vol. 3, N 3. P. 195-240. DOI: 10.1207/s15326969eco0303_2 EDN: NLGJJB
10. Villard S. J., Flanagan M. B., Albanese G. M., Stoffregen T. A. Postural instability and motion sickness in a virtual moving room // Human Factors. 2009. Vol. 50 (2). P. 332-345. DOI: 10.1518/001872008X250728
11. Bruck S., Watters P. A. The factor structure of cybersickness // Displays. 2011. Vol. 32, N 4. P. 153-158. DOI: 10.1518/001872008X250728
12. Lee J., Kim M., Kim J. A study on immersion and VR sickness in walking interaction for immersive virtual reality applications // Symmetry. 2017. Vol. 9, N 5. P. 78. DOI: 10.3390/sym9050078
13. Lee J., Jeong K., Kim J. MAVE: Maze-based immersive virtual environment for new presence and experience // Computer Animation and Virtual Worlds. 2017. Vol. 28, N 3-4. P. e1756. DOI: 10.1002/cav.1756
14. Ng A. K. T., Chan L. K. Y., Lau H. Y. K. A study of cybersickness and sensory conflict theory using a motion-coupled virtual reality system // Displays. 2020. Vol. 61. P. 101922. DOI: 10.1016/j.displa.2019.08.004 EDN: SRMNCZ
15. Boletsis C. The new era of virtual reality locomotion: a systematic literature review of techniques and a proposed typology // Multimodal Technologies and Interaction. 2017. Vol. 1, N 4. P. 24. DOI: 10.3390/mti1040024
16. Boletsis C., Cedergren J. E. VR locomotion in the new era of virtual reality: an empirical comparison of prevalent techniques // Advances in Human-Computer Interaction. 2019. Vol. 2019. DOI: 10.1155/2019/7420781
17. Weech S., Kenny S., Barnett-Cowan M. Presence and cybersickness in virtual reality are negatively related: a review // Frontiers in Psychology. 2019. Vol. 10. P. 158. DOI: 10.3389/fpsyg.2019.00158 EDN: ESUXQX
18. Usoh M. et al. Walking> walking-in-place> flying, in virtual environments // Proc. of the 26th Annual Conf. on Computer Graphics and Interactive Techniques. 1999. P. 359-364. DOI: 10.1145/311535.311589
19. Al Zayer M., MacNeilage P., Folmer E. Virtual locomotion: a survey // IEEE Trans. on Visualization and Computer Graphics. 2018. DOI: 10.1109/TVCG.2018.2887379 EDN: MPWQKH
20. Slater M., Usoh M., Steed A. Taking steps: the influence of a walking technique on presence in virtual reality // ACM Trans. on Computer-Human Interaction (TOCHI). 1995. Vol. 2, N 3. P. 201-219. DOI: 10.1145/210079.210084
21. Feasel J., Whitton M. C., Wendt J. D. LLCM-WIP: Low-latency, continuous-motion walking-in-place // IEEE Symp. on 3D User Interfaces. IEEE, 2008. P. 97-104. DOI: 10.1109/3DUI.2008.4476598
22. Pfeiffer T., Schmidt A., Renner P. Detecting movement patterns from inertial data of a mobile head-mounted-display for navigation via walking-in-place // IEEE Virtual Reality (VR). IEEE, 2016. P. 263-264. DOI: 10.1109/VR.2016.7504754
23. Tregillus S., Folmer E. Vr-step: Walking-in-place using inertial sensing for hands free navigation in mobile vr environments // Proc. of the CHI Conf. on Human Factors in Computing Systems. 2016. P. 1250-1255. DOI: 10.1145/2858036.2858084
24. Tregillus S., Al Zayer M., Folmer E. Handsfree omnidirectional VR navigation using head tilt // Proc. of the CHI Conf. on Human Factors in Computing Systems. 2017. P. 4063-4068. DOI: 10.1145/3025453.3025521
25. Iwata H. The torus treadmill: Realizing locomotion in VEs // IEEE Computer Graphics and Applications. 1999. Vol. 19. N 6. P. 30-35. DOI: 10.1109/38.799737
26. Darken R. P., Cockayne W. R., Carmein D. The omni-directional treadmill: a locomotion device for virtual worlds // Proc. of the 10th Annual ACM Symp. on User Interface Software and Technology. 1997. P. 213-221. DOI: 10.1145/263407.263550
27. Bouguila L. et al. Walking-pad: a step-in-place locomotion interface for virtual environments // Proc. of the 6th Intern. Conf. on Multimodal Interfaces. 2004. P. 77-81. DOI: 10.1145/1027933.1027948
28. Swapp D., Williams J., Steed A. The implementation of a novel walking interface within an immersive display // IEEE Symp. on 3D User Interfaces (3DUI). IEEE, 2010. P. 71-74. DOI: 10.1109/3DUI.2010.5444717
29. Capece N., Erra U., Romaniello G. A low-cost full body tracking system in virtual reality based on Microsoft Kinect // Intern. Conf. on Augmented Reality, Virtual Reality and Computer Graphics. Cham: Springer, 2018. P. 623-635. DOI: 10.1007/978-3-319-95282-6_44
30. McCullough M. et al. Myo arm: swinging to explore a VE // Proc. of the ACM SIGGRAPH Symp. on Applied Perception. 2015. P. 107-113. DOI: 10.1145/2804408.2804416
31. Wilson P. T. et al. VR locomotion: walking> walking in place> arm swinging // Proc. of the 15th ACM SIGGRAPH Conf. on Virtual-Reality Continuum and Its Applications in Industry. 2016. Vol. 1. P. 243-249. DOI: 10.1145/3013971.3014010
32. Zielinski D. J., McMahan R. P., Brady R. B. Shadow walking: An unencumbered locomotion technique for systems with under-floor projection // IEEE Virtual Reality Conf. IEEE, 2011. P. 167-170. DOI: 10.1109/VR.2011.5759456
33. Teixeira L. et al. Strategy for the Development of a Walk-In-Place Interface for Virtual Reality // Intern. Conf. of Design, User Experience, and Usability. Berlin-Heidelberg: Springer, 2013. P. 419-426. DOI: 10.1007/978-3-642-39238-2_46
34. Wendt J. D., Whitton M. C., Brooks F. P. Gud wip: Gait-understanding-driven walking-in-place // IEEE Virtual Reality Conf. (VR). IEEE, 2010. P. 51-58. DOI: 10.1109/VR.2010.5444812
35. Nilsson N. C. et al. Tapping-in-place: Increasing the naturalness of immersive walking-in-place locomotion through novel gestural input // IEEE Symp. on 3D User Interfaces (3DUI). IEEE, 2013. P. 31-38. DOI: 10.1109/3DUI.2013.6550193
36. Park C., Jang K., Lee J. Walking-in-place for VR navigation independent of gaze direction using a waist-worn inertial measurement unit // IEEE Intern. Symp. on Mixed and Augmented Reality Adjunct (ISMAR-Adjunct). IEEE, 2018. P. 254-257. DOI: 10.1109/ISMAR-Adjunct.2018.00079
37. Yan L., Allison R. S., Rushton S. K. New simple virtual walking method-walking on the spot // Proc. of the IPT Symposium. 2004.
38. Щеколдин А. И., Дема Н. Ю., Шевяков А. Д., Колюбин С. А. Отслеживание и классификация движения головы по данным нашлемного инерциального измерительного модуля // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2017. Т. 17, № 5. С. 798-804. DOI: 10.17586/2226-1494-2017-17-5-798-804 EDN: ZQQFHZ
39. Дженкинс Г., Ваттс Д. Спектральный анализ и его приложения. М.: Мир, 1971. Т. 1. 318 с.
40. https://thevrsoldier.com/serious-sam-the-first-encounter-vr-review-a-must-buy-unless-you-suffer-from-motion-sickness.
Выпуск
Другие статьи выпуска
Объект исследования — композитные материалы, к основным преимуществам которых относятся легкость конструкции и высокая устойчивость к механическим и тепловым нагрузкам. Для прогнозирования возможных нагрузок на конструкции из композитов и учета этих данных на начальном этапе разработки деталей требуется произвести компьютерное моделирование процессов, связанных с ними. Предложен бессеточный метод оптимизации изделий из композитных материалов на основе эластично связанных метачастиц. Получены результаты оптимизационных расчетов размеров для тестовой балки под действием статической нагрузки на прогиб. Программная реализация осуществлялась на языке JavaScript без сторонних библиотек. Уменьшение массы составило 25 % от массы исходной модели. Верификация оптимизированной геометрии выполнена при аналогичных условиях механического нагружения с использованием программного пакета Ansys Student. Разработанный прототип может использоваться при определении возможного процента снижения массы конструкции из композитных материалов.
Рассмотрены существующие методы оценивания показателей эффективности и определены основные направления исследований в этой области. Известно, что индекс общей эффективности использования оборудования служит основой для создания семейства показателей эффективности, которые разбиты на группы и классифицированы. Проведенный анализ позволил выявить основные методики модификации базового показателя эффективности использования оборудования.
Рассматривается возможность применения метода полного внутреннего отражения для исследования жидкофазных сред на основе ботулотоксина. Приведены результаты сравнительного анализа данных препаратов. Представлена структурно-функциональная схема и технико-эксплуатационные характеристики разработанной рефрактометрической системы. В качестве объектов исследования использованы препараты на основе ботулотоксина — ботокс, ксеомин и диспорт. Получены экспериментальные результаты измерений концентрационных зависимостей показателя преломления в данных препаратах. Показано, что температурные зависимости в ботоксе, ксеомине и диспорте с различной концентрацией позволяют изменить алгоритм температурной коррекции рефрактометрических данных.
Рассматривается задача идентификации дефектов в динамических системах, описываемых линейными дифференциальными уравнениями. Для решения задачи используются наблюдатели, построенные на основе методов оптимального управления. Предлагаемый метод синтеза таких наблюдателей базируется на идее введения новой подсистемы, в которой роль неизвестной вектор-функции, описывающей возникающие дефекты, выполняет некоторое вспомогательное управление, формируемое таким образом, чтобы оно обеспечивало минимум функционалу невязки. В отличие от популярных подходов к решению задачи идентификации дефектов на основе наблюдателей, работающих в скользящем режиме, предлагаемый метод позволяет расширить класс систем, для которых задача идентификации может быть решена, поскольку метод построения скользящих наблюдателей накладывает определенные ограничения на рассматриваемые системы. Приведены результаты моделирования, подтверждающие работоспособность диагностических наблюдателей, синтезированных с помощью предложенного метода
Представлены результаты исследования производительности планировщиков движения, основанных на выборке одного запроса, для различной кинематики манипуляционных роботов и характеристик окружающей среды. Анализ проводился применительно к задачам поиска пути в многомерном конфигурационном пространстве. Проанализированы однонаправленные и двунаправленные планировщики по их чувствительности к изменению значений двух ключевых статических параметров: Range и Goal-Bias. Показано, что имеют место либо минимальные пороговые, либо оптимальные значения каждого из рассмотренных параметров, существенно отличающиеся для каждого алгоритма планирования, но практически инвариантные к кинематике и степени заполнения окружения робота препятствиями. Предложены рекомендации по настройке статических параметров планировщиков.
Рассматриваются троичные коды с суммированием, предназначенные для синтеза цифровых самопроверяемых схем, функционирующих в троичной логике и обладающих свойством обнаружения любых не композиционных (при которых число символов каждого вида сохраняется) ошибок в информационных векторах. Приводятся правила построения троичных кодов с суммированием, которые по своим свойствам схожи с бинарным кодом Бергера. Рассматриваются две модификации троичного кода с суммированием — коды с суммированием в кольце вычетов по модулям μ=3 и μ=9 — и некоторые характеристики обнаружения ошибок этими кодами. Показано, что доля необнаруживаемых троичными кодами с суммированием ошибок кратностью d от общего числа ошибок данной кратностью является постоянной величиной, не зависящей от длины информационного вектора
Издательство
- Издательство
- МИНОБРНАУКИ РОССИИ
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- Тверская ул., д.11, г. Москва, ГСП- 3, 125993
- Юр. адрес
- 125009, г Москва, Тверской р-н, ул Тверская, д 11 стр 1, кв 4
- ФИО
- Фальков Валерий Николаевич (МИНИСТР)
- E-mail адрес
- info@minobrnauki.gov.ru
- Контактный телефон
- +7 (495) 5471316