Visual Guidance in Virtual Reality

Введение

С развитием технологий способы передачи информации усложняются: от наскальных изображений и передаваемых из уст в уста легенд до кинематографа и анимации. Общество становится все более визуальным, а выпускаемые продукты должны соответствовать запросам современного пользователя и технологическому процессу, благодаря которому технология виртуальной реальности становится доступнее и вызывает всё больше интереса, как среди производственных компаний, так и среди пользователей. Появляются и создаются проекты, адаптирующие индустрию обучения и развлечения под новый формат, но вне зависимости от направленности такого проекта, он чаще всего подразумевает под собой повествование.

То, как авторы в виртуальной реальности создают историю для совместного использования и восприятия пользователями, позволяет продвинуться далеко вперед во взаимодействия человека и технологии. В других средах аудитория ограничена интерпретацией лишь того, что находится перед ней: в кинотеатре все внимание зрителя сосредоточено на светящемся экране, когда остальное пространство погружено в темноту. В виртуальной реальности нет никакой гарантии, что зритель обратит внимание на важный для истории элемент, просто потому что он может буквально смотреть в другую сторону. Задача автора усложняется: его экраном становится целый мир, не нарушая правила которого необходимо провести пользователя по всему сюжету, для чего необходимы знания о том, как внимание зрителя распределяется в виртуальной среде, и о том, как можно им управлять [1].

1. Визуальные руководства

По данным теории кино и прошлых исследований виртуальной реальности, связанных с манипулированием вниманием пользователя, в трех ортогональных дихотомических измерениях была составлена таксономия визуальных руководств L. Nielsen, организующая потенциальные сигналы для воздействия на внимание пользователя по трём критериям: явность сигнала, диегезис и интерактивность (рис. 1). Явность сигнала определяется силой сдвига внимания пользователя на объект или событие. Диегезис определяет принадлежность сигнала к миру, в котором происходит повествование, а интерактивность — наличие ограничений на действия пользователя [2]. В исследованиях выделяют следующие визуальные способы управления вниманием пользователя: принудительное вращение (ПВ), следование за объектом (СО), следование за персонажем (СП), манипуляция свойствами объекта (МО), манипуляция окружающей средой (МС), малые жесты (МЖ), большие жесты (БЖ) и отсутствие каких-либо визуальных подсказок (БП) [3]. 

Метод, заключающийся в отсутствии визуальных подсказок, является базовым показателем: он не накладывает никаких ограничений с точки зрения интерактивности, не содержит в себе контекста и не несет никакого визуального послания; таким образом, главное преимущество данного метода — отсутствие навязанного концепта восприятия пространства, которое в свою очередь может привести к разочарованию, оказав негативное влияние на понимание истории [3].

Основной целью принудительного вращения является сохранение зоны фокуса в зоне интереса зрителя благодаря тому, что система берет управление на себя во время поворота [4]. Данный прием можно сравнить с классическим монтажом в кинематографе, где план и ракурс определяются режиссером, а не зрителем. Пользователь не может контролировать поворот своей головы в виртуальном пространстве, из-за этого возможно возникновение замешательства и проблемы с ориентацией в пространстве, в том числе и симптомы «motion sickness» [5].

Следование за объектом использует движение некой направляющей сущности или предмета внутри сцены. У пользователя остается возможность свободно управлять своим вниманием, однако он может воспользоваться данной визуальной подсказкой, как маячком, сообщающим о том, на какой области стоит сосредоточиться. Так как наиболее часто подобный прием реализуется при использовании цветной светящейся сферы, его склонны относить к недиегетическому сигналу. В отличие от него, в методе «Следование за персонажем» пользователь направляется неким «гидом», находящимся в сцене, — такой приём считается диегетическим.

Манипуляция объектом подразумевает изменение визуальных свойств объекта таким образом, чтобы привлечь к себе внимание зрителя. Наиболее часто встречаются манипуляции с цветом, яркостью и размером. Манипуляции с окружающей средой отличаются от вышеописанного метода тем, что работают непосредственно со всеми объектами, кроме того, который должен являться интересом зрителя, для чего используются такие кинематографические приемы, как выцветание, затемнение или размытие [2].

Метод маленьких жестов строится на выражении лица и направлении головы. Для реализации необходимо присутствие в сцене еще одного персонажа, который небольшими телесными намеками будет указывать на важный для повествования объект [6]. Большие жесты подразумевают использование более явных подсказок. Персонаж, дающий визуальное указание, использует руки, или все тело полностью, чтобы дать подсказку [7].

2. Эксперимент

Основной целью исследования было доказать, что в виртуальной реальности время, затраченное на распознавание объекта, при использовании визуального руководства «манипуляция свойствами объекта» меньше, чем при применении таких руководств как «принудительный поворот», «следование за объектом», «следование за персонажем», «манипуляция свойствами окружающей среды», «маленькие жесты», «крупные жесты» или их отсутствии.

Для проведения эксперимента был создан интерьер, на основе которого в программе Unity были сделаны 8 сцен (рис. 2) с реализацией каждого визуального способа управления вниманием пользователя соответственно: для «принудительного поворота» при разнице между вектором взгляда пользователя и положением ключа по модулю менее 300, взгляд игрока принудительно фиксируется на ключе, таким образом, перемещение пользователя в пространстве возможно, но поворот камеры осуществляется не в соответствии с поворотом головы пользователя, а всегда сфокусирован на объекте; для «манипуляций свойствами объекта» вокруг ключа был создан светящийся ореол, указывающий на его расположение; для «манипуляций свойствами окружающей среды» в зависимости от силы отклонения угла взгляда пользователя от ключа окружающее пространство будет погружаться в темноту; для «следования за объектом» положение ключа будет анимированной светящейся сферой, которая полетит от камеры к ключу, а для «следования за персонажем» — с помощью перемещения неигрового персонажа; «маленькие жесты» будут выражены разворотом головы неигрового персонажа в сцене в сторону ключа, а «большие жесты» — указанием его руки и поворотом корпуса в нужную сторону. Визуальные подсказки были заранее распределены среди планируемой выборки респондентов с помощью рандомизации. Перед проведением эксперимента каждый респондент имел возможность пройти тренировку в нераспределенной ему сцене, для ознакомления работы с гарнитурой виртуальной реальности и механизмами созданной игры.

Эксперимент заключался в поиске респондентом ключа, чье положение задавалось рандомно из доступных 68 позиций в одном из ящиков или шкафов. Также был рандомизирован начальный поворот пользователя при попадании в среду, для нивелирования случайных зависимостей. Эксперимент завершался, как только пользователь касался ключа и мог увидеть появившееся значение собираемого показателя «Время». В эксперименте приняли участие 35 респондентов.

3. Результаты

В результате проведения эксперимента были собраны две независимые выборки размером 18 и 17 человек, где респонденты первой выборки искали ключ с помощью визуальной подсказки «манипуляция свойствами объекта», а респондентам второй выборки были представлены подсказки «манипуляция средой» (3 человека), «маленькие жесты» (3 человека), «большие жесты» (2 человека), «следование за объектом» (2 человека), «следование за персонажем» (2 человека), «принудительное вращение» (2 человека) и сцена без визуальных подсказок (3 человека). На рисунке 3 можно отметить, что при использовании визуального руководства «Манипуляция свойствами объекта» 14 респондентов из 18 справились с задачей менее чем за 52 секунды, в то время как при использовании остальных методов лишь одно из 17 значений попало в эти границы (рис. 3).

Тест Манна-Уитни на 35 респондентах показал, что при использовании метода «манипуляция свойствами объекта» задача решается быстрее (медиана 30.94 секунд, 95%-ный доверительный интервал: 21.46–48.18 секунд), чем при использовании других визуальных руководств (медиана 184.54 секунд, 95%-ный доверительный интервал: 105.53–229.83 секунд): U = 39, Z = -3.75, p-value = 0.009% при односторонней проверке с поправкой на непрерывность (рис. 4).

Заключение

В ходе выполнения доказательного эксперимента основная гипотеза о том, что время, затрачиваемое на решение задачи при использовании визуального руководства «манипуляция свойствами объекта», меньше, чем при использовании других визуальных руководств, получила статистическое подтверждение по тесту Манна-Уитни на уровне значимости p-value = 0.009%.

Ограничения применимости выводов могут быть связаны с ограничениями генеральной совокупности, в связи с небольшим количеством респондентов, участвовавших в эксперименте, 35 человек. В рамках проведения эксперимента не учитывался опыт работы с гарнитурой виртуальной реальности у респондентов.

Данные, полученные в результате исследования, могут использоваться разработчиками продуктов в виртуальной реальности для более эффективного управления вниманием пользователя в виртуальной среде с помощью применения различных виртуальных руководств в зависимости от поставленных целей. В дальнейшем планируется развитие данного исследования, доработка локации и проведение дополнительных экспериментов с целью получения данных о показателе погруженности в виртуальную среду.