Wahrnehmungs-Realistische Projektion von dreidimensionalen Szenen – das WaRP-Konzept in der virtuellen Realität (Fortsetzungsantrag)
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Projektzeitraum sind wichtige Forschungs- und Entwicklungsarbeiten erfolgreich realisiert worden. Im Vordergrund stand die Untersuchung des Perspektivkontrasts als eine neue Möglichkeit der subtilen, nutzerbezogenen Aufmerksamkeitslenkung im Kontext von glyphbasierten, multivariaten 3D-Visualisierungen in immersiven Umgebungen. Der Perspektivkontrast nutzt die Auffälligkeit von perspektvischen Objektverzerrungen, um die Aufmerksamkeit an gewünschte Orte in einer virtuellen Szene zu binden. Die Verzerrungen werden je nach Blickpunkt der nutzenden Person in der Ausprägung dynamisch angepasst. Somit erfolgt die Anziehung der Aufmerksamkeit im peripheren Sichtbereich, direkt betrachtete Objekte erscheinen unverzerrt. In einer quantitativen Studie wurde die grundsätzliche Wirksamkeit der Methode in einem Datenvisualisierungsszenario nachgewiesen: Testpersonen erledigten die gestellten Suchaufgaben signifikant schneller, wenn der Perspektivkontrast aktiv war. Die Subtilität und Akzeptanz der Aufmerksamkeitslenkung wurde durch diverse Aussagen der Testpersonen in einer qualitativen Studie bestätigt. Die Einblicke in Gedanken, Meinungen und Bedürfnisse der Menschen führen zu interessanten Implikationen für zukünftige Arbeiten in diesem Forschungsgebiet. Ein zentraler Punkt, der beachtet werden muss, ist die grundsätzliche Abneigung der meisten Personen gegenüber unterbewusster Aufmerksamkeitslenkung. Die Unterstützung soll zwar subtil erfolgen, jedoch muss eindeutig vermittelt werden, ob eine Lenkung stattfindet. Die Kontrolle über eine solche Methode obliegt der nutzenden Person. Erklärungen, Kalibrierungsvorgänge und Vorschläge zur Einstellung der Parameter können helfen, die Akzeptanz zu steigern. Das Ziel der Aufmerksamkeitslenkung muss es sein, Menschen bei ihren Aufgaben zu unterstützen, ohne sie dabei zu stören oder zu verunsichern. Die Frage der Unterschwelligkeit ist weniger relevant. Unter Beachtung dieser Grundsätze ergeben sich zahlreiche Anwendungsperspektiven: Beispielsweise die Warnung vor potentiellen Gefahrenquellen im Straßenverkehr oder die Unterstützung bei Trainings- und Lernanwendungen. Im Rahmen der Implementierung wurden Glyphengenerator, Perspektivkontrast-Plugin, die virtuelle Experimentierumgebung sowie Eyetracking-Analysetools umgesetzt. Der Glyphengenerator ermöglicht die Erzeugung von zylindrischen Kugelglyphen-Rastern im virtuellen Raum. Die variabel anzupassenden Parameter der Glyphen erlauben die randomisierte Generierung von exemplarischen Datenvisualisierungen inklusive Suchaufgaben. Das Perspektivkontrast-Plugin ermöglicht die perspektvisch korrekte Verzerrung von Objekten, abhängig von der Blickbewegung der nutzenden Person. Der Verzerrungseffekt wird intensiver, je weiter der Blick sich vom relevanten Objekt entfernt. Es wurde ein flexibles, objektbasiertes Verfahren entwickelt, welches mit nur einer virtuellen Kamera funktioniert. Somit kann die Methode ohne Probleme in den üblichen Engines und immersiven Umgebungen eingesetzt werden. Die virtuelle Experimentierumgebung wurde für die Studie entwickelt und für die Ansicht in einem Head-Mounted-Display optimiert. Das integrierte Eyetracking erlaubte die Nutzung der Blickpositionen von Testpersonen für die Aufmerksamkeitslenkung, sowie die Analyse und Auswertung der betrachteten Bereiche in der Szene. Aus den Daten konnten Blickpfade rekonstruiert und in entsprechenden Visualisierungen dargestellt werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
-
"Using Multiple Perspective Projections to Guide Visual Attention in Glyph-based Data Visualisations in VR." 26th ACM Symposium on Virtual Reality Software and Technology. 2020
Richter, Robert, Tobias Günther, and Rainer Groh
