Deze studie presenteert een reproduceerbare workflow voor het optimaliseren van indelingen van immersieve tentoonstellingen door het combineren van adaptieve simulated annealing, fase-afhankelijke voorstelselectie en reheating-controle. De geselecteerde indeling werd geïmplementeerd in een virtuele-realiteit tentoonstellingsomgeving en geëvalueerd met behulp van ruimtelijke kostenmetrieken, gedragslogs van deelnemers en beoordelingen na de ervaring.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Onderzoeksartikel
Optimalisatie van het ontwerp van immersieve expositieruimtes met behulp van adaptieve simulated annealing met herverhitting en evaluatie via virtual reality
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Immersieve expositieruimtes vereisen indelingen die zorgen voor een efficiënte circulatie, duidelijke wayfinding, een gebalanceerde interactie en een comfortabele omgevingservaring. Echter worden expositie-indelingen vaak ontwikkeld via handmatige ontwerpbeslissingen, wat het moeilijk maakt om gelijktijdig de routelengte, visuele toegankelijkheid, het risico op crowdvorming, het omgevingscomfort en de distributie van interactieknooppunten te evalueren. Deze studie ontwikkelde en evalueerde een workflow voor de optimalisatie van ruimtelijk ontwerp op basis van adaptief simulated annealing met fase-afhankelijke voorstelselectie en reheating-controle. Er werd een immersieve expositiehal van 36 m x 24 m geconstrueerd met zes thematische zones, overgangscorridores, één rustgebied en meerdere interactieknooppunten. Drie indelingen werden vergeleken: een handmatige indeling, een indeling via standaard simulated annealing en een indeling via adaptief simulated annealing met reheating. Het optimalisatiemodel minimaliseerde een gewogen ruimtelijke kostenfunctie waarin loopafstand, visuele toegankelijkheid, crowdvorming, omgevingscomfort en interactiebalans waren opgenomen. De geselecteerde indelingen werden geïmplementeerd in virtual-reality expositiescenes en geëvalueerd via gedragslogs van deelnemers en beoordelingen na de ervaring. Het adaptieve algoritme produceerde een lagere uiteindelijke ruimtelijke kostprijs, een hoger verbeteringspercentage en vereiste minder iteraties om tot de beste oplossing te komen dan standaard simulated annealing, met een geringe toename in rekentijd. Deelnemers die aan de adaptieve indeling waren toegewezen, rapporteerden een hogere tevredenheid, een sterkere presence, duidelijkere wayfinding, een lagere waargenomen crowdvorming en een lagere cognitieve belasting, en zij voltooiden de route met een kortere loopafstand, minder aarzelingen, een langere verblijftijd en een bredere heatmap-dekking. Deze bevindingen ondersteunen de workflow als een beslissingsondersteunende benadering voor het geteste expositiescenario; ze stellen geen universeel optimale expositie-indeling vast of superioriteit boven alle alternatieve metaheuristieken.
Inleiding
Immersieve expositieruimtes combineren in toenemende mate ruimtelijk ontwerp, digitale media, interactieve displays en virtual-realitytechnologieën om omgevingen te creëren waarin bezoekers de inhoud niet simpelweg observeren, maar door de tentoonstelling bewegen, erop reageren en deze interpreteren als een ruimtelijke ervaring. In dergelijke omgevingen hangt de kwaliteit van de ervaring niet alleen af van de rijkdom van de visuele of interactieve inhoud, maar ook van de continuïteit van de route, de zichtbaarheid, de drukte, het omgevingscomfort en de distributie van interactiemogelijkheden. Het ontwerp van expositieruimtes vormt daarom een probleem met meerdere variabelen: een indeling moet bezoekers efficiënt leiden terwijl de narratieve volgorde, de perceptuele openheid en de mogelijkheden voor betrokkenheid behouden blijven. Studies naar museum- en expositiegedrag hebben al lang aangetoond dat de bezoekerservaring wordt gevormd door de ruimtelijke organisatie, de circulatiestructuur en de interpretatieve toegankelijkheid, en niet alleen door de inhoud van de exposities1.
De ruimtelijke configuratietheorie biedt een nuttige basis om de indeling van een tentoonstelling te behandelen als een analyseerbaar ontwerpprobleem. Vanuit dit perspectief is ruimte geen passieve container voor objecten; het organiseert beweging, ontmoetingen, zichtbaarheid en keuze. Architecturale configuratie kan beïnvloeden hoe mensen door een omgeving bewegen en hoe gemakkelijk zij de relatie tussen ruimtes begrijpen2. Op zichtbaarheid gebaseerde ruimtelijke analyse ondersteunt dit standpunt verder door aan te tonen dat gezichtsvelden en zichtlijnen gemodelleerd kunnen worden als meetbare kenmerken van ruimtelijke cognitie en navigatie3. Deze ideeën zijn bijzonder relevant voor immersieve tentoonstellingen, omdat bezoekers voortdurend visuele informatie, routebeslissingen, interactie-aanwijzingen en omgevingsprikkels moeten integreren terwijl zij door de tentoonstelling bewegen.
Tegelijkertijd hebben immersieve technologieën de mogelijkheden uitgebreid om tentoonstellingsomgevingen te ontwerpen en te testen voordat ze fysiek worden geïmplementeerd. Virtuele en immersieve interfaces stellen onderzoekers en ontwerpers in staat om te onderzoeken hoe gebruikers waarnemen en zich gedragen onder gecontroleerde ruimtelijke omstandigheden, waardoor vergelijkingen tussen alternatieve indelingen mogelijk zijn terwijl de inhoud en omgevingsinstellingen constant blijven4. Reviews van immersieve virtual-reality-toepassingen tonen aan dat ruimtelijke structuur, interactieontwerp en taakduidelijkheid belangrijke determinanten zijn voor de betrokkenheid van de gebruiker en de leerkwaliteit5. Meta-analytisch bewijs suggereert daarnaast dat het niveau en het type immersie de presentie kunnen beïnvloeden, maar immersie alleen garandeert geen betere resultaten als de omgeving slecht is georganiseerd of moeilijk te navigeren is6.
De gebruikerservaring van een immersieve tentoonstelling is nauw verbonden met presence, cognitieve belasting en fysiek comfort. Presence weerspiegelt in hoeverre gebruikers ervaren dat zij zich in een gemedieerde omgeving bevinden, waardoor het een belangrijke uitkomst is in virtuele en immersieve settings7. Immersieve omgevingen kunnen echter ook een cognitieve belasting veroorzaken wanneer navigatie, interactie of sensorische informatie niet goed zijn gecoördineerd8. Om deze reden moet de optimalisatie van de tentoonstellingsruimte niet alleen de interactiedichtheid of visuele stimulatie verhogen. Het moet een coherente ruimtelijke ervaring ondersteunen, onnodige routebeslissingen verminderen en vermijdbare vermoeidheid minimaliseren. Simulator sickness moet ook worden gemonitord, omdat ongemak zowel de veiligheid van de virtual-reality-blootstelling als de interpretatie van de resultaten van de gebruikerservaring kan beïnvloeden9.
Ondanks deze vereisten worden veel tentoonstellingsindelingen nog steeds ontwikkeld op basis van de ervaring van ontwerpers, iteratieve handmatige aanpassingen of post hoc observaties van bezoekers. Deze benaderingen blijven waardevol, maar ze maken het moeilijk om meerdere beperkingen van de indeling gelijktijdig te evalueren. Ruimtelijk ontwerp voor immersieve tentoonstellingen kan worden geformuleerd als een beperkt optimalisatieprobleem waarbij routelengte, zichtbaarheid, drukte, comfort en interactieverdeling gezamenlijk worden overwogen. Simulated annealing is geschikt voor dit type probleem omdat het grote, onregelmatige oplossingsruimten kan doorzoeken, terwijl het de gecontroleerde acceptatie van niet-verbeterende tussenoplossingen toestaat, waardoor het helpt om lokale optima te vermijden10. De acceptatielogica volgt de Metropolis-regel1, terwijl het meer algemene Metropolis-Hastings-raamwerk een ratio van de voorwaartse ten opzichte van de omgekeerde voorsteldichtheid introduceert wanneer de voorstelkern asymmetrisch is12. In de huidige implementatie zijn de vier voorwaardelijke voorstelkernen symmetrisch; formele afleiding toont daarom aan dat de Hastings-ratio gelijk is aan één voor omkeerbare haalbare zetten. De methode wordt dienovereenkomstig beschreven als adaptieve simulated annealing met Metropolis-acceptatie en reheating, in plaats van als een afzonderlijke Metropolis-Hastings-sampler.
Adaptieve varianten van simulated annealing maken al lang gebruik van niet-uniforme buurtselectie, modificatie van het koelschema, reheating, herstartstrategieën en hybride zoekcomponenten13,14. De huidige implementatie moet daarom worden beschouwd als een applicatiespecifieke configuratie en niet als een nieuwe metaheuristische primitieve. De bijdrage bestaat uit de expliciete koppeling van een faseafhankelijk schema met vier mogelijke verplaatsingen en reheating aan expositiespecifieke haalbaarheidsbeperkingen, een transparante ruimtelijke kostenfunctie met meerdere componenten en validatie via virtual reality op deelnemerniveau15. Deze specifiekere positionering onderscheidt de huidige workflow direct van claims over een fundamenteel nieuw optimalisatieprincipe. Er werd verwacht dat de faseafhankelijke selectie van voorstellen de zoektocht zou verschuiven van een bredere exploratie van sequenties/paden naar een lokale ruimtelijke verfijning, terwijl reheating de mobiliteit van de zoektocht na stagnatie zou herstellen. Er werd verwacht dat deze balans tussen exploratie en exploitatie het voortijdig vastlopen in lokale minima zou verminderen en de kans zou vergroten om binnen hetzelfde nominale aantal iteraties een haalbare indeling met lagere kosten te bereiken.
Deze studie stelt een reproduceerbare workflow voor die adaptieve simulated annealing, fase-afhankelijke voorstelselectie, reheating-controle, een ruimtelijk kostenmodel met meerdere componenten en evaluatie via virtual reality op deelnemerniveau integreert. De methodologische bijdrage is applicatiegericht en gericht op reproduceerbaarheid, in plaats van een claim van een fundamenteel nieuw optimalisatieprincipe16. De methode vergelijkt een handmatige lay-out, een standaard simulated annealing lay-out en een adaptieve simulated annealing lay-out met reheating in een gecontroleerde expositieomgeving in virtual reality. De studie onderzoekt zowel de algoritmische resultaten als de resultaten op deelnemerniveau, waaronder de uiteindelijke ruimtelijke kosten, het verbeteringspercentage, presence, de duidelijkheid van de routevinding, tevredenheid, cognitieve belasting, loopafstand, het aantal aarzelingen, de verblijftijd en de heatmap-dekking. De primaire hypothese was dat de adaptieve methode een lagere uiteindelijke ruimtelijke kost zou bereiken dan standaard simulated annealing; op deelnemerniveau werd verwacht dat de corresponderende lay-out de algehele tevredenheid en de route-efficiëntie zou verbeteren ten opzichte van de handmatige en standaard simulated annealing lay-outs. Deze inkadering volgt de bredere logica van metaheuristische ontwerpmethoden, waarbij computationeel zoeken het menselijk ontwerpbesluit ondersteunt in plaats van vervangt17.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
Het studieprotocol is beoordeeld door de Henan Agricultural University en op 20 december 2025 vrijgesteld van een formele ethische toetsing. Er is geen apart ethisch goedkeurings- of vrijstellingsreferentienummer afgegeven door het beoordelende orgaan. Van alle deelnemers is vóór inschrijving schriftelijke geïnformeerde toestemming verkregen.
Voorbereiding van de participanten
Er werden volwassen participanten in de leeftijd van 18–60 jaar met een normaal of tot normaal gecorrigeerd gezichtsvermogen geworven. Participanten die melding maakten van ernstige vestibulaire stoornissen, ongecontroleerde epilepsie, ernstige visuele beperkingen, recente grote chirurgische ingrepen of eerdere ernstige ongemakken tijdens blootstelling aan virtual reality werden uitgesloten. Elke participant vulde voor aanvang van het experiment een screeningsformulier in. Leeftijdsgroep, geslacht, opleidingsniveau, eerdere ervaring met virtual reality en de frequentie van eerdere museum- of tentoonstellingsbezoeken werden geregistreerd als controlevariabelen.
Deelnemers werden met behulp van een door de computer gegenereerde randomisatielijst toegewezen aan een van drie lay-outcondities: handmatige lay-out, standaard simulated annealing lay-out, of adaptieve simulated annealing met reheating lay-out. Er werd gebruikgemaakt van een between-subject design om leereffecten tussen de verschillende lay-outs te voorkomen. De allocatieratio werd vastgesteld op 1:1:1, waarbij 60 deelnemers aan elke conditie werden toegewezen en er in totaal 180 deelnemers waren. Leeftijdsgroep, geslacht, opleidingsniveau, eerdere ervaring met virtual reality en de frequentie van museum- of tentoonstellingsbezoeken werden vóór de allocatie geregistreerd voor een beschrijvende beoordeling van de kenmerken van de deelnemers; deze variabelen werden niet gebruikt als exclusiecriteria na de randomisatie.
Voorbereiding van het model voor de expositieruimte
Er is een rechthoekige immersieve expositiehal geconstrueerd met afmetingen van 36 m x 24 m en een plafondhoogte van 4,5 m. Het totale bruikbare vloeroppervlak werd vastgesteld op 864 m2. Eén ingang en één uitgang werden geplaatst aan tegenoverliggende korte zijden van de hal. De breedtes van zowel de ingang als de uitgang werden ingesteld op 3,0 m en bleven constant voor alle lay-outcondities.
De expositiehal was verdeeld in zes thematische expositiezones, twee overgangscorridors, één rustgebied en één hoofdroute voor bezoekers. De toegestane oppervlakte voor elke thematische zone werd vastgesteld op 80–130 m2, en de toewijzing voor het rustgebied werd vastgesteld op 40 m2. De toegestane breedte van het hoofdpad werd vastgesteld op 1,8–3,5 m. In elk ontwerp werden acht tot twaalf interactieknooppunten geplaatst. Elk interactieknooppunt werd gedefinieerd als een punt waar deelnemers konden stoppen, digitale inhoud konden activeren, een expositiestuk konden bekijken of van richting konden veranderen.
Het grondplan werd gediscretiseerd in rastercellen van 0,5 m x 0,5 m. Het raster werd gebruikt voor zichtbaarheidsanalyse, controle van routecontinuïteit, berekening van de heatmap-dekking en lokale dichtheidsschatting. Elke thematische zone werd gerepresenteerd door de middelcoördinaat, de begrenzingspolygoon, het oppervlak en de positie in de routevolgorde. Elke interactienode werd gerepresenteerd door de coördinaat, de bijbehorende zone, de triggerstraal en het vrijwaringsgebied.
De ruimtelijke configuratie werd behandeld als de belangrijkste ontwerpvariabele, omdat de indeling van de tentoonstelling, de zichtbaarheid en de routestructuur van invloed zijn op de beweging van bezoekers, het oriëntatievermogen en de ruimtelijke cognitie18. De volledige workflow, van de constructie van het ruimtelijke model tot de optimalisatie van de indeling, de implementatie van de virtuele scène, het testen van participanten en de statistische analyse, wordt getoond in Figuur 1.
Lay-outparameters en haalbaarheidsbeperkingen
Dezelfde haalbaarheidsbeperkingen werden toegepast op alle lay-outcondities. Ten eerste moesten alle thematische zones binnen de grens van 36 m x 24 m blijven. Ten tweede mochten thematische zones elkaar niet overlappen. Ten derde moest de hoofdroute voor bezoekers zonder onderbreking de ingang, zes thematische zones, een rustgebied en de uitgang verbinden. Ten vierde mochten interactieknooppunten het hoofdpad niet blokkeren. Ten vijfde moest elk interactieknooppunt een vrije straal van ten minste 1,2 m behouden. Ten zesde mocht de voorspelde lokale dichtheid op de hoofdroute niet meer bedragen dan 1,50 personen/m2. Ten zevende mocht de uiteindelijke route geen doodlopende wegen of niet-verbonden subpaden bevatten.
Dezelfde scaal van de scène, routeringsregels, omgevingsdoelen en interactie-instellingen werden gebruikt over de drie lay-outcondities. Voordat de optimalisatie-algoritmen werden uitgevoerd, werden de afmetingen van de hal, de parameters van de functionele zones, het bereik van de padbreedte, de instellingen van de interactieknooppunten, de haalbaarheidsdrempels, de virtual-reality-instellingen, de gewichten van de doelfunctie, de algoritmeparameters en de definitie van de uitkomsten vastgelegd. Deze parameters definieerden de reproduceerbare grenzen van het protocol en zijn samengevat in Tabel 1.
Ruimtelijke kostenfunctie
Elk kandidaat-ontwerp werd geëvalueerd met behulp van de gewogen ruimtelijke kostenfunctie:
waarbij F(x) de totale ruimtelijke kosten van indeling x is. Cdistance(x) zijn de kosten voor de loopafstand, Cvisibility(x) zijn de kosten voor de visuele toegankelijkheid, Ccrowding(x) zijn de kosten voor overbevolking, Ccomfort(x) is de straf voor het omgevingscomfort, en Cinteraction(x) is de straf voor de interactiebalans. Een lagere F(x) duidt op een gunstigere indeling.
De kosten voor de loopafstand werden als volgt berekend:
waarbij Lx de totale routelengte van layout x in meters is. Er is gebruikgemaakt van een referentiemaximum voor de routelengte van 120 m.
De kosten voor visuele toegankelijkheid werden als volgt berekend:
waarbij Vx de frontage van de thematische zone is die zichtbaar is vanaf de hoofdroute, en Vtotal de totale frontagelengte is van alle thematische zones. Zichtlijnen werden uitgezonden om de 0.5 m langs de bezoekersroute. Tentoonstellingsschotten, muren en zonegrenzen werden behandeld als occluderende objecten.
De crowding-kost werd als volgt berekend:
Ccrowding(x) = min(Dmax / 1.50, 1)
waarbij Dmax de maximaal voorspelde lokale dichtheid is in personen/m2. Voor de hoofdroute werd een bovenste dichtheidsdrempel van 1,50 personen/m2 gebruikt.
De boete voor omgevingscomfort werd als volgt berekend:
De verlichtingsboete werd vastgesteld als:
De geluidsdrukboete werd als volgt vastgesteld:
De koolstofdioxidesanctie werd als volgt vastgesteld:
De temperatuurbestraffing werd ingesteld als:
De interactie-balansstraf werd als volgt berekend:
waarbij sk de routeafstand tussen twee aangrenzende interactieknooppunten is. Een lagere waarde duidt op een gelijkmatigere verdeling van interactiemogelijkheden langs de route van de bezoeker.
Omgevingscomfort is inbegrepen omdat verlichting, geluid, luchtkwaliteit en temperatuur invloed hebben op vermoeidheid, comfort en de bereidheid om in tentoonstellingsomgevingen te blijven19. De omgevingsbereiken zijn doelwaarden voor de protocolcontrole en geen universele wettelijke limieten. De verlichtingsband van 300–50 lx is in overeenstemming met de huidige Chinese richtlijnen voor gebouw- en museumverlichting; de kooldioxidedoelwaarde van <90 ppm is bewust conservatiever dan de dagelijkse gemiddelde limiet van 1.0 ppm in GB/T 183-20220,21; de temperatuurband van 2–25 °C valt binnen de algemeen aanvaarde thermische comfortvoorwaarden voor licht actieve aanwezigen2; en 45–60 dB(A) wordt gebruikt als een gecontroleerde band voor omgevingsgeluid in plaats van als een wettelijke limiet voor binnengeluid23,24.
De gewichten van de doelfunctie werden gekozen als expliciete, scenario-specifieke ontwerpprioriteiten in plaats van als universele coëfficiënten of voorkeursschattingen afgeleid van resultaten van deelnemers. Voor de loopafstand en de drukte werd elk een gewicht van 0.25 toegekend, omdat route-efficiëntie en congestiebeheersing werden beschouwd als de twee belangrijkste operationele beperkingen; visuele toegankelijkheid kreeg 0.20 omdat zichtbaarheid de oriëntatie en de blootstelling aan expositen beïnvloedt; omgevingscomfort en interactie kregen elk 0.15, zodat deze factoren de zoektocht beïnvloeden zonder de circulatiegerelateerde termen te domineren. Omdat expositieprioriteiten per context kunnen verschillen, test het protocol de lokale robuustheid van de gewichten door elk gewicht individueel met ±10% te variëren en de overige gewichten proportioneel te renormaliseren, zodat het totaal 1.00 blijft. De resulterende coëfficiënten moeten daarom worden geïnterpreteerd als protocol-specifieke ontwerpinstellingen die kunnen worden hergekalibreerd voor artistieke, historische, wetenschappelijke of commerciële tentoonstellingen.
Handmatige lay-outgeneratie
De handmatige lay-out werd gecreëerd als de basisconditie. De zes thematische zones werden gerangschikt in een conventionele narratieve volgorde van ingang naar uitgang. De rustzone werd geplaatst nabij het middengedeelte van de route. De initiële breedte van het hoofdpad werd ingesteld op 2.2 m. Interactieknooppunten werden geplaatst nabij de ingang van elke thematische zone en bij belangrijke draaipunten in de route. De handmatige lay-out werd gecontroleerd aan de hand van alle haalbaarheidsbeperkingen. Zonegrenzen werden alleen aangepast wanneer een beperking werd geschonden. Nadat de lay-out haalbaar was geworden, werden de totale routelengte, de ratio van het zichtbare front, de maximale lokale dichtheid, de straf voor omgevingscomfort, de interactie-spatiërings係数 en de totale ruimtelijke kosten geregistreerd.
Standaard simulated annealing
De haalbare handmatige lay-out werd gebruikt als begintoestand. De begintemperatuur werd ingesteld op 10, de koelingscoëfficiënt op 0,95, het maximaal aantal iteraties op 1.50 en de stagnatiedrempel op 200 iteraties. Het algoritme werd uitgevoerd met 30 onafhankelijke random seeds. Deze waarden waren operationele protocolinstellingen die werden gebruikt om een gelijkwaardig computationeel budget te definiëren; ze werden niet gepresenteerd als uit de literatuur afgeleide universele constanten of op resultaten afgestemde optima. T₀ = 10 maakte een brede vroege exploratie mogelijk, α = 0,95 zorgde voor geleidelijke koeling, 1.500 iteraties gaven elke run hetzelfde maximale zoekbudget, en de stagnatiedrempel van 20 iteraties voorkomde voortgezette uitvoering wanneer er geen verbetering meer optrad. Dezelfde temperatuur- en maximum-iteratie-instellingen werden gebruikt voor de adaptieve methode, zodat verschillen konden worden toegeschreven aan de planning van voorstellen en het opnieuw verhitten in plaats van aan een groter nominaal zoekbudget.
Bij elke iteratie werd één naburige indeling gegenereerd door één verplaatsing toe te passen: het verschuiven van één thematische zone met 0.5–2.0 m, het omwisselen van de volgordeposities van twee thematische zones, het aanpassen van één padsegment met 0.1–0.3 m, of het verschuiven van één interactieknoop met 0.5–1.5 m. Een voorgestelde indeling werd onmiddellijk verworpen als deze een van de haalbaarheidsbeperkingen schond.
Indien de voorgestelde lay-out haalbaar was en een lagere ruimtelijke kost had, werd deze geaccepteerd. Indien deze een hogere ruimtelijke kost had, werd deze geaccepteerd volgens de kansvergelijking:
waarbij ΔF de toename in ruimtelijke kosten is en T de huidige temperatuur. De temperatuur na elke iteratie werd bijgewerkt met behulp van:
Tnieuw = 0,95Toud
Elke run werd gestopt wanneer het maximale aantal iteraties was bereikt of wanneer de beste ruimtelijke kostprijs gedurende 20 opeenvolgende iteraties niet verbeterde. Simulated annealing werd als geschikt beschouwd voor deze taak, omdat de optimalisatie van de tentoonstellingsindeling een combinatorisch ruimtelijk probleem is dat niet efficiënt kan worden opgelost door middel van een uitputtende zoektocht.
Standaard simulated annealing werd gebruikt als de primaire numerieke algoritmische benchmark, omdat het dezelfde lay-outcodering, haalbaarheidsregels, doelfunctie, initialisatie, temperatuurschema en computationele budget had als de adaptieve conditie. Standaard simulated annealing was de enige numerieke metaheuristische comparator in deze studie en fungeerde daarom als een matched ablation-achtige baseline voor de toegevoegde voorstelsplanning en herverhitting op workflowniveau. Genetische algoritmen, particle swarm optimization, ant colony optimization en op leren gebaseerde optimizers maakten geen deel uit van het experiment; overeenkomstig waren prestatieclaims beperkt tot de matched standaard-SA baseline. Voor elke run werden de random seed, de initiële ruimtelijke kosten, de uiteindelijke ruimtelijke kosten, het verbeteringspercentage, het aantal iteraties tot de beste oplossing, de looptijd, de acceptatiegraad en de haalbaarheidsstatus opgeslagen. Het verbeteringspercentage werd berekend met de volgende vergelijking:
Adaptieve gesimuleerde annealing met herverhitting
Dezelfde initiële lay-out, haalbaarheidsbeperkingen, begintemperatuur, koefficiënt voor afkoeling, maximaal aantal iteraties en 30 willekeurige seeds als bij de standaard conditie voor gesimuleerde annealing werden gebruikt. Het adaptieve algoritme verschilde uitsluitend in de fase-afhankelijke waarschijnlijkheden van de verplaatsingsklassen en de regel voor herverhitting, terwijl de standaard Metropolis-acceptatieregel voor haalbare kandidaat-lay-outs werd behouden. Er werden vier klassen voor voorgestelde verplaatsingen gedefinieerd: lokale verplaatsing (L), ruil van zonevolgorde (S), aanpassing van padbreedte (W) en herplaatsing van interactieknooppunten (N). Tijdens de eerste 40% van de iteraties werden de waarschijnlijkheden voor de verplaatsingsklassen vastgesteld op pL = 0,20, pS = 0,35, pW = 0,30 en pN = 0,15. Tijdens de laatste 60% werden deze vastgesteld op pL = 0,35, pS = 0,15, pW = 0,20 en pN = 0,30. Deze wijziging in de frequentie van de verplaatsingsklassen verschoof de zoektocht van een bredere exploratie van sequenties/paden naar lokale ruimtelijke verfijning en aanpassing van interactieknooppunten.
Bij iteratie t werd de volledige voorsteldichtheid uitgedrukt als q(x′|x,t) = pm(t)qm(x′|x), waarbij m ∈ {L,S,W,N} de geselecteerde verplaatsingsklasse vertegenwoordigde en pm(t) de fase-specifieke waarschijnlijkheid hiervan vertegenwoordigde. Voor lokale verplaatsing werd één van de zes thematische zones uniform geselecteerd, werd een verplaatsingsrichting uniform getrokken op [0,2π), en werd een verplaatsingsmagnitude uniform getrokken op [0.5,2.0] m; derhalve was qL proportioneel aan (1/6)(1/2π)(1/1.5). Voor een zone-volgordewissel werd één van de 15 ongeordende zoneparen uniform geselecteerd, wat resulteerde in qS = 1/15. Voor de aanpassing van de padbreedte werd één van de J aanpasbare padsegmenten uniform geselecteerd, en werd een getekende wijziging uniform getrokken uit [−0.3,−0.1] ∪ [0.1,0.3] m, wat resulteerde in qW = (1/J)(1/0.4). Voor de herpositionering van interactieknooppunten werd één van de K huidige interactieknooppunten uniform geselecteerd, werd een richting uniform getrokken op [0,2π), en werd een verplaatsingsmagnitude uniform getrokken op [0.5,1.5] m, wat resulteerde in qN proportioneel aan (1/K)(1/2π)(1/1.0). Voorstellen die de beperkingen schonden werden verworpen en droegen bij aan een zelfovergang.
Voor elke omkeerbare haalbare stap in deze implementatie was de conditionele voorstelkern symmetrisch: qm(x′|x) = qm(x|x′). Omdat dezelfde fase-specifieke stapklasse-waarschijnlijkheid pm(t) werd toegepast op de voorwaartse en omgekeerde transitie bij een gegeven iteratie, geldt q(x|x′,t)/q(x′|x,t) = 1. De acceptatiekans wordt daarom gereduceerd tot de standaard Metropolis-regel voor simulated annealing, A(x→x′) = min{1, exp[−(C(x′)−C(x))/T]}. Er is geen niet-triviale Hastings-correctie toegepast; de methode wordt daarom adaptieve simulated annealing met reheating genoemd in plaats van een Metropolis-Hastings-sampler25.
Opnieuw verhitten werd toegepast wanneer de beste ruimtelijke kosten gedurende 150 opeenvolgende iteraties niet verbeterden, waardoor er bewust werd ingegrepen vóór de stop bij stagnatie na 200 iteraties die wordt gebruikt bij standaard simulated annealing. De huidige temperatuur werd met 10% verhoogd, waarbij maximaal 3 opwarmingsgebeurtenissen per run waren toegestaan. Dezelfde variabelen voor algoritme-prestaties als in de standaard simulated annealing-conditie werden opgeslagen. Het experiment evalueerde de gecombineerde configuratie van het fase-afhankelijke voorstelschema plus het opnieuw verhitten en schatte daarom niet de onafhankelijke causale bijdrage van elk component. Stapsgewijze pseudocode voor de exacte reeks van voorstel, haalbaarheid, Metropolis-acceptatie, temperatuuroverdracht, opnieuw verhitten en opslag van output werd verstrekt in Aanvullend Bestand 3.
Topnieuwverwarmd = 1.10Thuidig
Definitieve lay-outs
Voor elke conditie werd één definitieve lay-out geselecteerd. Voor de handmatige conditie werd de haalbare handmatige lay-out gebruikt. Onder de standaardcondities voor simulated annealing werd de run met de laagste uiteindelijke ruimtelijke kosten van de 30 runs geselecteerd. Voor de conditie van adaptieve simulated annealing met reheating werd de haalbare run met de laagste uiteindelijke ruimtelijke kosten van de 30 runs geselecteerd. Voordat de geselecteerde lay-outs werden geëxporteerd, bevestigde een definitieve haalbaarheidscontrole dat alle zones zich binnen de grens bevonden, zones elkaar niet overlapten, de route continu was, de ingang en uitgang ongewijzigd waren, de vrije ruimte rond de interactienodes minimaal 1.2 m was, de maximale dichtheid onder de 1.50 personen/m2 bleef en alle thematische zones bereikbaar waren vanaf de hoofdroute.
Virtuele expositiescènes
Drie virtuele expositiescènes werden gebouwd in Unity 2022.3.2f1 LTS (Unity Technologies) met gebruik van XR Interaction Toolkit 2.5.4. De scènes werden gepresenteerd via een Meta Quest 2 head-mounted display (Meta Platforms) met tracking van het hoofd en de controllers met zes vrijheidsgraden. De expositie-inhoud, visuele stijl, objectmodellen, stijl van de bewegwijzering, verlichtingsassets, omgevingsgeluid, interactiemechanisme en navigatie-instructies bleven in de drie scènes identiek. Alleen de ruimtelijke indeling, de volgorde van de route, de breedte van het pad en de plaatsing van de interactieknooppunten varieerden.
De hoogte van de virtuele camera werd ingesteld op 1,65 m en de loopsnelheid werd ingesteld op 1,2 m/s. Teleportatie was uitgeschakeld. Er werd gebruikgemaakt van dezelfde starttrigger bij de ingang en dezelfde voltooiingstrigger bij de uitgang. De straal van de interactie-node trigger werd ingesteld op 1,0 m. Er werd geregistreerd of elke interactie-node was bezocht.
Dezelfde zes thematische inhoudsdelen werden in alle scènes gebruikt. Elk thema werd toegewezen aan de corresponderende zone, ongeacht de lay-outcondities. De muurhoogte, partitiestijl, grootte van het mediadisplay, tekstdichtheid en schaal van het tentoonstellingsobject werden constant gehouden. Virtual-reality-omgevingen werden als geschikt beschouwd voor dit protocol omdat ze de bestudering van ruimtelijke aanwezigheid, routehelderheid en bezoekerservaring onder gecontroleerde lay-outcondities mogelijk maakten26.
De hardware, software, instrumenten voor omgevingsmonitoring, vragenlijst-/codeboekbestanden en analyseresources die nodig zijn om het protocol te reproduceren, zijn opgenomen in de Tabel met Materialen en georganiseerd als Aanvullende Bestanden 1–3. Onderzoeksresources met geregistreerde Research Resource Identifiers (RRIDs) zijn in de Tabel met Materialen vermeld op basis van hun RRID.
Sessie van de deelnemer
Er werd telkens één deelnemer tegelijk getest. De deelnemer zat 2 min voor aanvang van de sessie. Het head-mounted display werd geplaatst en de interpupillaire afstand werd aangepast aan het comfort van de deelnemer. Er werd een oefenscène van 2 min aangeboden die geen deel uitmaakte van de tentoonstelling. De oefenscène werd uitsluitend gebruikt om de deelnemer te laten wennen aan de beweging en interactie.
Omdat de deelnemers één voor één werden getest, werd drukte in het protocol weergegeven door modelgebaseerde dichtheidsschattingen in plaats van door spontane, gelijktijdige groepsbewegingen. De aanwezigheid van meerdere gebruikers, interpersoonlijke vermijding en dynamische crowd-interacties werden daarom niet direct gesimuleerd en werden meegewogen bij de interpretatie van de crowd-gerelateerde resultaten.
Na de oefening werd gestart met de toegewezen expositiescène. De deelnemer kreeg de instructie om de expositie te betreden, de route op natuurlijke wijze te volgen, te interageren met de gemarkeerde knooppunten en de ruimte te verlaten na het voltooien van alle zes de thematische zones. Aanvullende routebegeleiding werd alleen geboden als de deelnemer gedurende meer dan 30 s niet verder kon gaan. De voltooiingstijd, verblijftijd, loopafstand, het aantal momenten van aarzeling, de bezoeken aan interactieknooppunten en de trajectcoördinaten werden automatisch geregistreerd.
De sessie eindigde wanneer de deelnemer de exit-trigger bereikte. Het head-mounted display werd verwijderd en de deelnemer kreeg 3 min rust. De deelnemer vulde direct na de rustperiode de vragenlijst na de ervaring in.
Gedragsmatige, omgevings- en vragenlijstuitkomsten
De voltooiingstijd werd gedefinieerd als de tijd tussen de activering van de ingangstrigger en de activering van de uitgangstrigger. De verblijftijd werd gedefinieerd als de totale tijd die werd doorgebracht in thematische zones en interactieknooppuntgebieden. De loopafstand werd gedefinieerd als de cumulatieve padlengte op basis van trajectcoördinaten. Het aantal aarzelingen werd gedefinieerd als het aantal pauzes langer dan 3 s buiten de interactieknooppuntgebieden. De heatmap-dekking werd berekend met behulp van:
De gemiddelde verlichtingssterkte werd geregistreerd met een Testo 540 luxmeter (Testo SE & Co. KGaA), het geluidsdrukniveau met een Testo 816-1 Klasse 2 geluidsmetermeter (Testo SE & Co. KGaA), de koolstofdioxideconcentratie met een Testo 535 CO₂-meetinstrument (Testo SE & Co. KGaA) en de omgevingstemperatuur met een Testo 605i thermohygrometer (Testo SE & Co. KGaA). Dezelfde monitoringsposities werden gebruikt voor de drie scènecondities. De verlichtingssterkte werd geregistreerd in lx, het geluidsdrukniveau in dB(A), koolstofdioxide in ppm en de temperatuur in °C.
De domeinen aanwezigheid (presence) en ruimtelijke aanwezigheid (spatial-presence) werden gemeten met behulp van de 7-punts scorestructuur zoals gespecificeerd in het studieprotocol. Deze constructen werden geïnterpreteerd met referentie naar het gevalideerde Presence Questionnaire (PQ) framework van Witmer en Singer en het Igroup Presence Questionnaire (IPQ) framework van Schubert et al.27. De studievariabelen werden gerapporteerd als scores op domeinniveau op een 7-punts schaal, in plaats van als standaard PQ- of IPQ-totaalscores. Voor simulatorsickness werd het symptoomframework van de Simulator Sickness Questionnaire gebruikt, samen met de vooraf gespecificeerde 0–30 samenvattende studievariabele; hogere waarden duidden op meer ongemak. Deze 0–30 samenvatting werd apart gerapporteerd van de standaard gewogen SSQ Total Severity-score, in overeenstemming met het onderscheid tussen conventies voor het meten van simulatorsickness en het rapporteren van cybersickness28. Interactiekwaliteit, duidelijkheid van navigatie (wayfinding), visueel comfort, akoestisch comfort, thermisch comfort, waargenomen drukte, cognitieve belasting en algehele tevredenheid werden gemeten met behulp van studiespecifieke, multi-item, 7-punts beoordelingsschalen. Aanvullend Bestand 2 documenteerde de bron van het construct, het scorebereik en de rapporteringsconventie voor elk domein.
Studieresultaten
Het primaire algoritmische resultaat werd gedefinieerd als de uiteindelijke ruimtelijke kostprijs. Het primaire resultaat met betrekking tot de bezoekerservaring werd gedefinieerd als de algehele tevredenheid. Secundaire algoritmische resultaten werden gedefinieerd als het verbeteringspercentage, het aantal iteraties tot de beste oplossing, de runtime en het acceptatiepercentage. Secundaire resultaten met betrekking tot de bezoekerservaring werden gedefinieerd als presence, ruimtelijke presence, interactiekwaliteit, duidelijkheid van de routevinders, visueel comfort, akoestisch comfort, thermisch comfort, waargenomen drukte, cognitieve belasting, simulatorsickness, voltooiingstijd, verblijftijd, loopafstand, aantal aarzelingen en heatmap-dekking. Voltooiingstijd en loopafstand werden gebruikt om de route-efficiëntie te evalueren. Het aantal aarzelingen en de duidelijkheid van de routevinders werden gebruikt om de navigatiekwaliteit te evalueren. Presence, ruimtelijke presence, interactiekwaliteit en verblijftijd werden gebruikt om de immersieve betrokkenheid te evalueren. Waargenomen drukte, cognitieve belasting, comfortbeoordelingen en simulatorsickness werden gebruikt om de ervaringsbelasting te evalueren.
Opschoning van gegevens en kwaliteitscontrole
Alle deelnemersgegevens werden gecontroleerd vóór de analyse. Er werd bevestigd dat elk record een unieke deelnemersidentificatie, een enkel conditielabel, volledige gedragslogs en vragenlijstscores had, en dat er geen dubbele identificaties aanwezig waren. Beoordelingen van aanwezigheid, ruimtelijke aanwezigheid en studie-specifieke ervaringen werden beperkt tot hun gedefinieerde bereiken van 1–7. De samenvattende variabele voor simulatorziekte werd beperkt tot het vooraf gespecificeerde bereik van 0–30. Het vragenlijst-/codeboekbestand werd gecontroleerd om te bevestigen dat de bron van het construct, het antwoordbereik, de domeinconstructie en de definities van de afgeleide scores die in de analyse werden gebruikt, waren gedocumenteerd.
Een deelnemersrecord werd uitgesloten als de sessie niet was voltooid, de voltooiingstijd minder dan 3 min of meer dan 25 min bedroeg, de heatmap-dekking minder dan 10% was, het trajectlogboek incompleet of technisch ongeldig was, de loopafstand minder dan 20 m was in combinatie met een incompleet/ongeldig trajectrecord, of als de deelnemer vroeg om vroegtijdige beëindiging. Er werd geen bovengrens voor de loopafstand gehanteerd; de loopafstand werd behouden als een continue uitkomstmaat van de studie over het volledige geldige waargenomen bereik. Een algoritme-run werd uitgesloten van de lay-outselectie als deze een haalbaarheidsbeperking schond. Random seeds, lay-outbestanden, algoritme-outputs, vragenlijst-/codeboekbestanden en analysescripts werden bewaard voor reproduceerbaarheid. Het bewaren van random seeds was noodzakelijk omdat de outputs van stochastische optimalisatie konden variëren afhankelijk van de initialisatie en het voorstelgedrag29.
Algoritmeprestaties
De 30 standaard simulated annealing-runs en 30 adaptive simulated annealing-runs met reheating werden geanalyseerd. De initiële ruimtelijke kosten, finale ruimtelijke kosten, het verbeteringspercentage, het aantal iteraties tot de beste oplossing, de looptijd en de acceptatiegraad werden samengevat als gemiddelde ± standaarddeviatie (SD), en 95% betrouwbaarheidsintervallen werden gerapporteerd voor de groepsgemiddelden en de verschillen tussen de algoritmen.
De normaliteit werd beoordeeld met behulp van quantile-quantile (Q-Q) plots en de Shapiro-Wilk toets. Homogeniteit van variantie werd beoordeeld met de toets van Levene. De twee algoritmische condities werden vergeleken met onafhankelijke t-toetsen wanneer aan de aannames was voldaan. Mann-Whitney U-toetsen werden gebruikt wanneer niet aan de aannames werd voldaan. Tweezijdige p-waarden, 95% betrouwbaarheidsintervallen en effectgroottes werden gerapporteerd. De d van Cohen werd berekend met de formule
waarbij:
Voor niet-parametrische vergelijkingen werd de rank-biseriële correlatie gebruikt. De gevoeligheidsanalyse werd uitgevoerd door elk gewicht van de doelfunctie individueel met ±10% te wijzigen en de overige vier gewichten proportioneel te renormaliseren, zodat het totaal 1,00 bleef. De uiteindelijke ruimtelijke kosten en het verbeteringspercentage werden opnieuw berekend voor elke alternatieve gewichtsvector. De algoritmische vergelijking werd als stabiel beschouwd wanneer de adaptive simulated annealing met reheating-conditie een lagere uiteindelijke ruimtelijke kost behield over de alternatieve gewichtsinstellingen.
Analyse van deelnemeruitkomsten
De uitkomsten van de deelnemers over de drie layoutcondities werden geanalyseerd met IBM SPSS Statistics 27.0 (IBM Corp.). Continue variabelen werden gerapporteerd als gemiddelde ± SD, en categorische variabelen werden gerapporteerd als aantallen en percentages. Normaliteit werd beoordeeld met Q-Q-plots en de Shapiro-Wilk-test. Homogeniteit van de variantie werd beoordeeld met de Levene-test. Eenwegvariantieanalyse (ANOVA) werd gebruikt voor normaal verdeelde uitkomsten met een acceptabele homogeniteit van de variantie. Welch's ANOVA werd gebruikt wanneer de aanname van homogeniteit van de variantie werd geschonden. Kruskal-Wallis-toetsen werden gebruikt voor niet-normaal verdeelde uitkomsten.
Er werden paarsgewijze vergelijkingen uitgevoerd tussen de handmatige lay-out, de standaard simulated annealing lay-out en de adaptieve simulated annealing lay-out met reheating. De drie paarsgewijze vergelijkingen binnen elk resultaat werden gecorrigeerd met de Holm-methode. De 95% betrouwbaarheidsintervallen werden samen met de gecorrigeerde p-waarden gerapporteerd. Eta-kwadraat werd gerapporteerd voor de standaard ANOVA, omega-kwadraat voor de ANOVA van Welch, epsilon-kwadraat voor de Kruskal-Wallis-toetsen en gestandaardiseerde gemiddelde verschillen voor paarsgewijze vergelijkingen. Als aanvullende robuustheidsanalyse werden paarsgewijze Welch-contrasten berekend op basis van het groepsgemiddelde, de SD en n = 60 per groep. De vrijheidsgraden van Welch, tweezijdige p-waarden, Holm-gecorrigeerde p-waarden, 95% BI's voor gemiddelde verschillen en Hedges g werden berekend. Deze aanvullende analyse maakte gebruik van statistieken op groepsniveau en werd gepresenteerd in Aanvullende Tabel 1.
De gerandomiseerde 1:1:1 vergelijking tussen drie groepen werd beschouwd als de primaire analyse. Leeftijdsgroep, geslacht, opleidingsniveau, eerdere ervaring met virtual reality en de frequentie van museum- of tentoonstellingsbezoek werden vóór de toewijzing geregistreerd om de steekproef te karakteriseren en eventuele duidelijke onbalans te identificeren. De studie was niet ontworpen of gepowered voor interactietests tussen subgroepen, en er was geen vooraf gespecificeerd moderatormodel opgenomen; deze kenmerken werden daarom behandeld als contextuele variabelen in plaats van aangetoonde moderatoren. Willekeurige toewijzing zorgde voor ontwerpgebaseerde controle over de baseline-kenmerken, terwijl de residuele invloed van eerdere VR-bekendheid expliciet als een beperking is behouden. Eta-kwadraat werd berekend met behulp van
Epsilon-kwadraat voor Kruskal-Wallis-toetsen werd als volgt berekend:
waarbij H de Kruskal-Wallis toetsstatistiek is, k het aantal groepen is en n de totale steekproefomvang is.
Algemene tevredenheid, aanwezigheid, duidelijkheid van de bewegwijzering, waargenomen drukte, cognitieve belasting, voltooiingstijd, loopafstand, het aantal aarzelingen en de heatmap-dekking kregen prioriteit bij de interpretatie, omdat deze variabelen een directe weerspiegeling waren van de ruimtelijke efficiëntie en de immersieve bezoekerservaring.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
Deelnemersstroom en volledigheid van gegevens
In totaal voltooiden 180 deelnemers het experiment met de immersieve tentoonstelling en werden zij meegenomen in de uiteindelijke analyse. De drie lay-outcondities waren gebalanceerd, waarbij 60 deelnemers werden toegewezen aan de handmatige lay-out, 60 aan de standaard simulated annealing lay-out en 60 aan de adaptive simulated annealing met reheating lay-out. Geen enkel deelnemersrecord werd uitgesloten na de kwaliteitscontrole van de gegevens. Alle g...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
De huidige studie evalueerde een reproduceerbare workflow voor de indeling van tentoonstellingen die een gewogen ruimtelijk kostenmodel, adaptieve simulated annealing met reheating en testen door participanten in virtual reality combineert. Binnen het vooraf gedefinieerde scenario van 36 m x 24 m behaalde de adaptieve indeling een lagere ruimtelijke kostprijs dan standaard simulated annealing en was deze geassocieerd met een hogere tevredenheid, een sterkere presence, duidelijkere wegwijzing, kortere routes, minder aarze...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs verklaren dat er geen concurrerende financiële belangen zijn.
Dankbetuigingen
De auteurs danken de deelnemers die hebben bijgedragen aan de evaluatie van de virtual-reality-tentoonstelling. De auteurs erkennen tevens de School of Art and Design en het College of Information and Management Science aan de Henan Agricultural University voor hun ondersteuning bij de ontwikkeling en evaluatie van de workflow voor het ontwerp van de immersieve tentoonstellingsruimte. De studie heeft geen externe financiering ontvangen. Het werk werd ondersteund door de eigen middelen van de auteurs en de reguliere institutionele faciliteiten aan de Henan Agricultural University.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 3D-modelleringssoftware | Blender Foundation | Omdat u geen brontekst heeft verstrekt, kan ik geen vertaling genereren. Voer aub de Engelse tekst in die u vertaald wilt hebben naar het Nederlands. | Blender 4.0.2; gebruikt voor het construeren van de geometrie van de expositieruimte, thematische zones, scheidingswanden en ruimtelijke assets. RRID:SCR_08606 |
| Analysescripts | Op maat gemaakte onderzoeksscripts | Omdat er geen brontekst is verstrekt, kan er geen vertaling worden gemaakt. Voer aub de Engelse tekst in die u vertaald wilt hebben naar het Nederlands. | Versie 1.0; gebruikt voor statistische analyse, sensitiviteitsanalyse, berekeningen van betrouwbaarheidsintervallen en de voorbereiding van figuurgegevens. |
| Koolstofdioxidemonitor | Testo SE & Co. KGaA | testo 535; 0563 0535 | Digitale CO2 meter; meetbereik 0–10.00 ppm; gebruikt als protocolcontrole van de koolstofdioxideconcentratie onder de vooraf gedefinieerde omgevingsdoelwaarde. |
| Desktop-workstation | Dell Technologies | Precision 3660 Tower | 32 GB RAM; gebruikt voor het renderen van virtuele scènes, lay-outsimulatie, algoritme-uitvoering en het loggen van deelnemerssessies. |
| Scripts voor het genereren van figuren | Aangepaste onderzoeksscripts | Het is niet mogelijk om een vertaling te maken omdat er geen brontekst is verstrekt. Voer aub de tekst in die u vertaald wilt hebben. | Versie 1.0; gebruikt voor het genereren van plots van algoritmeprestaties, plots van bezoekersuitkomsten en traject-heatmaps. |
| Game-engine / VR-platform | Unity Technologies | Het is niet van toepassing. | Unity 202.3.2f1 LTS; gebruikt voor het bouwen en uitvoeren van de virtuele expositiescenes. |
| Head-mounted display | Meta Platforms, Inc. | Meta Quest 2 (128 GB) | 6-DoF standalone HMD; 1832 × 1920 pixels per oog; 90 Hz verversingssnelheid van de sessie; gebruikt om de immersieve virtual-realityscene weer te geven en de bewegingen van de deelnemer te volgen. |
| Luxmeter | Testo SE & Co. KGaA | testo 540; 0560 0540 | Digitale luxmeter; meetbereik 0–9.9 lx; gebruikt als protocolcontrole van de verlichtingssterkte onder het vooraf gedefinieerde omgevingsdoel. |
| NumPy | NumPy-ontwikkelaars | Geen gegevens beschikbaar | Versie 1.26.4; gebruikt voor numerieke array-operaties en datapreparatie. RRID:SCR_0863 |
| Optimalisatiescript | Op maat gemaakt onderzoeksscript | Omdat u geen brontekst heeft opgegeven, is er geen inhoud om te vertalen. Voer aub de Engelse tekst in die u naar het Nederlands vertaald wilt hebben. | Python 3.1, versie 1.0; implementeert standaard SA en Adaptive Simulated Annealing met Reheating (Adaptive SA-R), inclusief faseafhankelijke voorstelselectie, Metropolis-acceptatie en reheating. |
| pandas | pandas-ontwikkelteam | Omdat er geen brontekst is verstrekt, kan er geen vertaling worden gemaakt. Voer aub de tekst in die u vertaald wilt hebben. | Versie 2.1.4; gebruikt voor het opschonen van datasets, tabellering en de voorbereiding van gegevens voor figuren. RRID:SCR_018214 |
| Screeningsformulier voor deelnemers | Aangepast onderzoeksformulier | Omdat u geen brontekst hebt verstrekt, kan ik geen vertaling genereren. Voer aub de Engelse tekst in die u vertaald wilt hebben naar het Nederlands. | Versie 1.0; gebruikt voor het registreren van geschiktheid, demografische variabelen, eerdere ervaring met virtual reality en de frequentie van museum- en tentoonstellingsbezoeken. |
| Vragenlijst voor beoordeling na de ervaring | Aangepast onderzoeksformulier | Het is niet mogelijk om een vertaling uit te voeren omdat er geen brontekst is verstrekt. Voer aub de Engelse tekst in die vertaald moet worden. | Versie 1.0; 7-punts responsschalen; gebruikt om de interactiekwaliteit, de duidelijkheid van de wegwijzing, het visuele/akoestische/thermische comfort, de ervaren drukte, de cognitieve belasting en de algemene tevredenheid te beoordelen. |
| Beoordelingsformulier voor aanwezigheid en ruimtelijke aanwezigheid | Aangepast onderzoeksformulier | Omdat er geen brontekst is verstrekt, kan er geen vertaling worden gemaakt. Voer aub de Engelse tekst in die u wilt laten vertalen. | Versie 1.0; studie-specifieke domeinscores op een 7-puntschaal geïnterpreteerd met referentie naar de PQ/IPQ-kaders; standaard PQ- of IPQ-totaalscores werden niet gerapporteerd. |
| programmeertaal Python | Python Software Foundation | Omdat er geen brontekst is verstrekt, kan er geen vertaling worden geleverd. Voer aub de tekst in die u vertaald wilt hebben. | Versie 3.1; gebruikt voor de uitvoering van het algoritme, de berekening van de kostenfunctie, gegevensverwerking en sensitiviteitsanalyse. RRID:SCR_08394 |
| SciPy | SciPy-community | Omdat er geen brontekst is verstrekt, kan er geen vertaling worden gemaakt. Voer aub de Engelse tekst in die u vertaald wilt hebben. | Versie 1.1.4; gebruikt voor statistische toetsen en ondersteunende numerieke analyses. RRID:SCR_08058 |
| Beoordelingsformulier voor simulatorsickness | Aangepast onderzoeksformulier | Omdat u geen brontekst heeft verstrekt, kan ik geen vertaling genereren. Voer aub de Engelse tekst in die u naar het Nederlands vertaald wilt hebben. | Versie 1.0; vooraf gespecificeerd 0–30 studie-samenvattingen gebaseerd op het symptoomkader van de SSQ; onderscheiden van de standaard gewogen SSQ Total Severity-score. |
| Geluidsdrukniveaumeter | Testo SE & Co. KGaA | testo 816-1; 0563 8170 | IEC 61672-1 Klasse 2; 30–130 dB; A/C-frequentieweging; gebruikt als protocolcontrole van het geluidsdrukniveau onder het vooraf gedefinieerde omgevingsdoel. |
| Spreadsheetsoftware | Microsoft | Het is geen tekst beschikbaar om te vertalen. Voer aub de brontekst in. | Microsoft Excel 2021; gebruikt voor de organisatie van datasets, het voorbereiden van het codeboek en aanvullende spreadsheetbestanden. RRID:SCR_016137 |
| Statistische software | IBM | Er is geen brontekst beschikbaar om te vertalen. Voer a.u.b. de Engelse tekst in die u naar het Nederlands vertaald wilt hebben. | IBM SPSS Statistics 27.0; gebruikt voor ANOVA, Welch-toetsen, controles van aannames en aanvullende statistische verificatie. RRID:SCR_02865 |
| Temperatuurmonitor | Testo SE & Co. KGaA | testo 605i; 0560 2605 03 | Thermohygrometer; temperatuurbereik −20 tot +60 °C; 0.1 °C resolutie; gebruikt als protocolcontrole van de omgevingstemperatuur onder de vooraf gedefinieerde omgevingsdoelwaarde. |
| VR-integratiepakket | Unity Technologies | N/A | XR Interaction Toolkit 2.5.4; gebruikt voor VR-interactie, bewegingscontrole, triggergebeurtenissen en trajectregistratie. |
| OPMERKING: In deze studie zijn geen biologische bronnen gebruikt. RRID's worden verstrekt voor de toepasbare onderzoeksbronnen. |
Referenties
- Falk JH, Dierking LD. The museum experience revisited. Left Coast Press; Walnut Creek, CA; 2013.
- Hillier B, Hanson J. The social logic of space. Cambridge University Press; Cambridge; 1984.
- Turner A, Doxa M, O'Sullivan D, Penn A. From isovists to visibility graphs: a methodology for the analysis of architectural space. Environ Plan B Plan Des. 2001;28:103-21.
- Kuliga SF, Thrash T, Dalton RC, Hölscher C. Virtual reality as an empirical research tool: exploring user experience in a real building and a corresponding virtual model. Comput Environ Urban Syst. 2015;54:363-75.
- Radianti J, et al. A systematic review of immersive virtual reality applications for higher education: design elements, lessons learned, and research agenda. Comput Educ. 2020;147:103778.
- Cummings JJ, Bailenson JN. How immersive is enough? A meta-analysis of the effect of immersive technology on user presence. Media Psychol. 2016;19:272-309.
- Witmer BG, Singer MJ. Measuring presence in virtual environments: a presence questionnaire. Presence-Teleop Virt. 1998;7:225-40.
- Makransky G, Petersen GB. The Cognitive Affective Model of Immersive Learning: a theoretical research-based model of learning in immersive virtual reality. Educ Psychol Rev. 2021;33:937-58.
- Kennedy RS, Lane NE, Berbaum KS, Lilienthal MG. Simulator Sickness Questionnaire: an enhanced method for quantifying simulator sickness. Int J Aviat Psychol. 1993;3:203-20.
- Kirkpatrick S, Gelatt CD Jr, Vecchi MP. Optimization by simulated annealing. Science. 1983;220:671-80.
- Metropolis N, et al. Equation of state calculations by fast computing machines. J Chem Phys. 1953;21:1087-92.
- Hastings WK. Monte Carlo sampling methods using Markov chains and their applications. Biometrika. 1970;57:97-109.
- Aarts EHL, Korst JHM. Simulated annealing and Boltzmann machines: a stochastic approach to combinatorial optimization and neural computing. John Wiley & Sons; Chichester; 1989.
- Van Laarhoven PJM, Aarts EHL. Simulated annealing: theory and applications. D. Reidel Publishing Company; Dordrecht; 1987.
- Bertsimas D, Tsitsiklis J. Simulated annealing. Stat Sci. 1993;8:10-5.
- Talbi EG. Metaheuristics: from design to implementation. John Wiley & Sons; Hoboken, NJ; 2009.
- Sörensen K. Metaheuristics: the metaphor exposed. Int Trans Oper Res. 2015;22:3-18.
- Hillier B. Space is the machine: a configurational theory of architecture. Cambridge University Press; Cambridge; 1996.
- Lolli F, et al. Post-Occupancy Evaluation's (POE) applications for improving indoor environment quality (IEQ). Toxics. 2022;10:626.
- Ministry of Housing and Urban-Rural Development of the People's Republic of China, State Administration for Market Regulation. GB/T 50034-2024 Standard for lighting design of buildings. Beijing; 2024.
- State Administration for Market Regulation, Standardization Administration of China. GB/T 23863-2024 Specification for lighting design of museum. Beijing; 2024.
- State Administration for Market Regulation, Standardization Administration of China. GB/T 18883-2022 Standards for indoor air quality. Beijing; 2022.
- Ministry of Housing and Urban-Rural Development of the People's Republic of China, General Administration of Quality Supervision, Inspection and Quarantine. GB/T 50785-2012 Evaluation standard for indoor thermal environment in civil buildings. Beijing; 2012.
- Ministry of Environmental Protection of the People's Republic of China, General Administration of Quality Supervision, Inspection and Quarantine. GB 3096-2008 Environmental quality standard for noise. Beijing; 2008.
- Chib S, Greenberg E. Understanding the Metropolis-Hastings algorithm. Am Stat. 1995;49:327-35.
- Slater M, Sanchez-Vives MV. Enhancing our lives with immersive virtual reality. Front Robot AI. 2016;3:74.
- Schubert T, Friedmann F, Regenbrecht H. The experience of presence: factor analytic insights. Presence-Teleop Virt. 2001;10:266-81.
- Stanney KM, Kennedy RS, Drexler JM. Cybersickness is not simulator sickness. Proc Hum Factors Ergon Soc Annu Meet. 1997;41:1138-42.
- Blum C, Roli A. Metaheuristics in combinatorial optimization: overview and conceptual comparison. ACM Comput Surv. 2003;35:268-308.
- Benedikt ML. To take hold of space: isovists and isovist fields. Environ Plan B Plan Des. 1979;6:47-65.
- Penn A. Space syntax and spatial cognition: or why the axial line? Environ Behav. 2003;35:30-65.
- Sherman WR, Craig AB. Understanding virtual reality: interface, application, and design. Morgan Kaufmann; San Francisco, CA; 2003.
- Slater M. Place illusion and plausibility can lead to realistic behaviour in immersive virtual environments. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2009;364:3549-57.
- Sweller J. Cognitive load during problem solving: effects on learning. Cogn Sci. 1988;12:257-85.
- Heydarian A, Carneiro JP, Gerber D, Becerik-Gerber B. Immersive virtual environments versus physical built environments: a benchmarking study for building design and user-built environment explorations. Autom Constr. 2015;54:116-26.
- Rebenitsch L, Owen C. Review on cybersickness in applications and visual displays. Virtual Real. 2016;20:101-25.
- Clay V, König P, König SU. Eye tracking in virtual reality. J Eye Mov Res. 2019;12:3.
- Deb K, Pratap A, Agarwal S, Meyarivan T. A fast and elitist multiobjective genetic algorithm: NSGA-II. IEEE Trans Evol Comput. 2002;6:182-97.
- Kennedy J, Eberhart RC. Particle Swarm Optimization. Proc IEEE Int Conf Neural Netw. 4, 1942-1948.
- Dorigo M, Maniezzo V, Colorni A. Ant system: optimization by a colony of cooperating agents. IEEE Trans Syst Man Cybern B Cybern. 1996;26:29-41.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.