Kontrollierte Rotation menschlicher Beobachter in einer Virtual-Reality-Umgebung

Wenn du dich durch die Welt bewegst, erhältst du visuelle und vestibuläre Signale darüber, wie du und die Objekte um dich herum dich herum sich bewegen. Mit diesem Setup können Sie diese Signale unabhängig voneinander bearbeiten. Dies ist eine erschwingliche Möglichkeit, die Bewegung einer Person in einer immersiven audiovisuellen Umgebung mit Teilen zu kontrollieren, die wie ein Bürostuhl leicht verfügbar sind.

Mein Rat für dieses ganze Stuhlsystem ist, die Elektronik und den Motor so laufen zu lassen, wie Sie es möchten, bevor Sie etwas richtig zusammenbauen. Verbinden Sie zunächst das Arduino-Board über ein USB-Kabel mit dem Computer. Wählen Sie im Dropdown-Menü Extras den Anschluss aus, an dem das Arduino-Board befestigt ist.

Wählen Sie dann die entsprechende Platine aus, gefolgt vom Prozessor. Stellen Sie sicher, dass es mit der tatsächlichen Platine und dem Prozessor übereinstimmt. Hier kann der bereitgestellte Arduino-Beispielcode eingefügt werden.

Überprüfen und speichern Sie den Arduino-Code. Laden Sie es dann mit dem Upload-Button auf das Arduino-Board hoch. Schließen Sie das elektrische Subsystem an und schalten Sie es ein.

Bewegen Sie dann den kleinen Kippschalter in eine Position, an der die kleine LED-Kontrollleuchte aufleuchtet, und drehen Sie den Potentiometer-Regler, um sicherzustellen, dass er die Geschwindigkeit und Richtung des Stuhls steuert. Die Geschwindigkeit und Richtung des Stuhls sollte mit der Position des Potentiometers variieren. Öffnen Sie als Nächstes ein neues oder vorhandenes Unity-Projekt.

Um das SteamVR-Plugin zu importieren, stellen Sie zunächst sicher, dass Sie bei Ihrem Unity-Konto angemeldet sind. Klicken Sie dann auf Fenster und Asset Store, um den Asset Store in einem Webbrowser zu öffnen. Suche nach SteamVR.

Wählen Sie das SteamVR-Plugin und klicken Sie auf Zu meinen Assets hinzufügen. Wählen Sie in Unity unter der Fensterregisterkarte Paketmanager aus. Wählen Sie meine Assets aus.

Klicken Sie dann unter SteamVR auf Importieren und folgen Sie den Anweisungen, um den Import abzuschließen. Klicken Sie auf Alle akzeptieren, um die Konfigurationsänderungen vorzunehmen und den Anweisungen zu folgen. Suchen Sie im Projektfenster auf dem Inspektorbildschirm nach einem neuen Asset namens SteamVR.

Erweitern Sie den SteamVR-Asset-Ordner, gefolgt von Prefabs. Ziehen Sie das Kamera-Rig-Asset in das Hierarchiefenster, um die Verwendung des VR-Headsets und der Controller im Spiel zu ermöglichen. Entfernen Sie die Standard-Hauptkamera aus der Hierarchie oder Szene, da sie die SteamVR-Kamera stört.

Suchen Sie als Nächstes nach dem Ardity-Plugin mit dem gleichen Prozess, der für SteamVR verwendet wird. Erstellen Sie als Nächstes die für das Experiment benötigten Objekte. Klicken Sie dazu auf Spielobjekt und wählen Sie 3D-Objekt.

Hier ist beispielsweise eine Ebene, die als Hintergrund bezeichnet wird und im Hintergrund der Kameraansicht positioniert ist. Der Hintergrund kann relativ zum am Kopf montierten Display in Position gebracht werden. Um der Szene Funktionen hinzuzufügen, klicken Sie im Informationsfenster auf die Schaltfläche Komponente hinzufügen und wählen Sie Neues Skript aus.

Rufen Sie das Skript auf und richten Sie eine Testversion ein. Der Standardcode sollte hier durch den Code in der bereitgestellten Setup-Testdatei ersetzt werden. Es ist der Mindestcode, der erforderlich ist, um den Stuhl richtig in Bewegung zu bringen.

Gehe zurück zu Unity. Das neue Setup-Testskript ist nun an das Hintergrundobjekt angehängt. Öffnen Sie im Projektfenster im Ordner "Assets" den Ordner "Ardity" und anschließend den Ordner "scripts".

Ziehen Sie das serielle Controller-Skript in das Hintergrund-Spielobjekt im Hierarchiefenster. Scrollen Sie in der Liste der Komponenten im Informationsfenster nach unten, um das serielle Controller-Skript zu finden. Stellen Sie sicher, dass der Portname und die Board-Rate mit denen für das Arduino-Programm übereinstimmen.

Ziehen Sie das Hintergrundobjekt aus dem Hierarchiefenster in das Eingabefeld neben dem Nachrichtenlistener im Informationsfenster. Klicken Sie unten im Informationsfenster auf Komponente hinzufügen und wählen Sie Neues Skript aus. Name, der neue Skriptstuhl-Controller.

Das bereitgestellte Skript des Stuhlcontrollers kann in diese Datei eingefügt werden. Mindestens wird eine Funktion benötigt, die die Benutzeraktionen in eine Zahl zwischen Null und 1, 023 umwandelt. Verwenden Sie dann die Funktion des seriellen Controllers, um die Nummer an den Arduino zu senden, und speichern Sie das Skript.

Zurück in Unity ziehen Sie das am Kopf montierte Anzeigeobjekt aus dem Hierarchiefenster in das Eingabefeld neben Kopf. Ziehen Sie dann das rechte Controller-Objekt in das Eingabefeld neben der Hand. Scrollen Sie im Inspektorfenster nach unten, um die öffentlichen Variablen des Setup-Testskripts zu finden.

Gemäß dem Beispielcodeeingabetyp ist drei für den VR-Controller und vier für die Maussteuerung. Hier wird der VR-Controller ausgewählt. Wenn die SteamVR-App deaktiviert ist, erhalten Sie beim ersten Drücken der Wiedergabetaste in Unity Fehlermeldungen zu SteamVR-Aktionen.

Folgen Sie den Anweisungen, um SteamVR-Aktionen zu konfigurieren. Schließen Sie das Einstellungsfenster und behandeln Sie alle anderen Eingabeaufforderungen von SteamVR. Drücken Sie abschließend die Wiedergabetaste, um das VR-Erlebnis zu starten.

Mit diesen Einstellungen kann der Benutzer den Stuhl mit dem VR-Controller drehen. Eine schematische Darstellung der Aktionen des Beobachters und der daraus resultierenden Stuhl- und Szenenwechsel während des Experiments wird hier gezeigt. Im kongruenten Zustand, wenn der Betrachter den Controller nach links bewegt, bewegt sich der Stuhl auch nach links und der visuelle Hintergrund bewegt sich in die entgegengesetzte Richtung, als wäre es eine stationäre Szene, gegen die sich die Person dreht.

Im inkongruenten Zustand bewegt sich der Stuhl in die entgegengesetzte Richtung, wodurch die Stuhlbewegung mit einer visuellen Hintergrundbewegung inkongruent wird. Hier ist ein Screenshot des Reizbereichs der visuellen Anzeige zu sehen. Die kleinen gemusterten Patches blieben die ganze Zeit an Ort und Stelle, aber die Muster in ihnen bewegten sich, als ob jeder Patch ein Fenster in das größere sich bewegende Objekt wäre.

Die auf dem Ring liegenden Patches bildeten das Ziel, und die anderen Patches bildeten den Hintergrund. In diesem Beispielvideo bewegt sich das Ziel vertikal nach oben und der Hintergrund nach rechts. Der sich bewegende Hintergrund erzeugt eine Illusion von Bewegung nach links im Ziel, wodurch es so aussieht, als würde es sich nach oben und nach links bewegen.

Diese illusorische Linksbewegung wird als induzierte Bewegung bezeichnet. Der Zielring hatte einen Radius von fünf Grad Sichtwinkel und der Hintergrundbereich subtilisierte 20 Grad mal 20 Grad. Die Stärke des induzierten Bewegungseffekts unter den kongruenten und inkongruenten Bewegungsbedingungen wird durch den Wert des Parameters beta dargestellt.

Das repräsentative Bild zeigt die mittleren Beta-Werte für jeden Beobachter unter den kongruenten und inkongruenten Bedingungen. Wie zu erwarten, wenn Beobachter davon ausgingen, dass die Hintergrundbewegung durch ihre eigene Bewegung durch eine stille Welt verursacht wurde, liegt der durchschnittliche Beta-Wert für die kongruente Bedingung nahe bei eins. Mit Ausnahme eines Beobachters nahm der Beta-Wert aller Beobachter in der inkongruenten Bewegungsbedingung des Stuhls ab.

Diese Daten deuten auf eine verringerte Wahrscheinlichkeit hin, dass die visuelle Hintergrundbewegung als durch die physische Bewegung des Beobachters verursacht angesehen wird. Sie möchten sicherstellen, dass Ihre Stuhlscheibe und Ihre Motorscheibe wirklich gut ausgerichtet sind und dass die Riemenspannung gut ist. Ein bisschen Flex im Gürtel, aber nicht viel.

Sie können die visuellen und auditiven Hinweise mit dem Headset steuern, und dann können Sie separat motorgesteuerte oder fußbetriebene Körperbewegungen haben. Es gibt viel zu spielen.