ISSN 0021-3454 (печатная версия)
ISSN 2500-0381 (онлайн версия)
Меню
Войти
№
4 Содержание
том 67 / Апрель, 2024 СТАТЬЯ

Партнеры





















DOI 10.17586/0021-3454-2022-65-5-357-371
УДК 004.358

ВЛИЯНИЕ СПОСОБОВ УПРАВЛЕНИЯ В СИСТЕМАХ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ НА ВОЗНИКНОВЕНИЕ СИМПТОМОВ ЛОКОМОЦИОННОЙ БОЛЕЗНИ

Гневашев Ю. В.
Университет ИТМО, факультет систем управления и робототехники;

Горшков К. С.
Университет ИТМО, факультет систем управления и робототехники;

Коновалов Г. А.
Университет ИТМО, факультет систем управления и робототехники ;

Ловлин С. Ю.
Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация; доцент

Посохов Д. А.
Университет ИТМО, факультет систем управления и робототехники;

Цветкова М. Х.
Университет ИТМО; студент


Читать статью полностью 

Аннотация. 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.
Ключевые слова: распознавание движений, фильтрация сигналов, виртуальная реальность, анализ сигналов

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.
  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.
  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.
  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.
  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.
  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.
Информация © 2005-2024«Известия вузов. Приборостроение».
Разработка © 2012 Отдел разработки Интернет-решений НИУ ИТМО.
xHTML 1.0 Valid CSS3 Valid
Яндекс.Метрика