Разработка виртуальной реальности видео игры для имитации Rip токи

Summary

Рип течения являются одними из самых смертоносных метеорологических опасностей в Соединенных Штатах. Для того, чтобы продемонстрировать правильные действия, чтобы принять, когда поймали в рип ток в запоминающимся и интересным образом, виртуальная реальность видеоигра разработана.

Abstract

Beachgoers в Соединенных Штатах сталкиваются с различными опасностями, но рип токи ежегодно смертоносных для океанских пловцов. Несмотря на риск, связанный с рип тока, очевидно, что общественность имеет ограниченное понимание их опасности и надлежащих мер по смягчению последствий, когда поймали в одном. Виртуальная реальность (VR) видеоигра размещения участников в моделируемых рип ток был разработан, чтобы помочь улучшить эту проблему. VR игра была использована для обследования пляжников на атлантическом побережье Лонг-Айленда, Нью-йорк в июле и августе 2019 года. Действия участники приняли, когда сталкиваются с рип тока были записаны, наряду с ли они избежали его или утонул. Интервью с каждым игроком было также проведено после того, как они приняли участие в игре, чтобы определить реализм рип текущего моделирования и его эффективность в демонстрации надлежащих действий, чтобы принять, когда влияние одного. Анализ этих результатов показывает, что VR имеет потенциал для передачи рип текущий риск и способы свести его к минимуму в уникальной и привлекательной манере. Тем не менее, необходима дальнейшая работа по улучшению простоты использования моделирования VR и лучше понять, как такие факторы, как демографические влияния воспринимается рип текущий риск и поведенческие реакции.

Introduction

Рип токи "сильные, узкие потоки воды, которые простираются от пляжа^1". Рип токи обычно могут произойти на любом пляже с разбивающихся волн и может транспортировать пловцов быстро от берега. Опасные течения рип может произойти на, казалось бы, "безопасные" пляжные дни с высотой волны всего от 2 до 3^{футов 2}, и, таким образом, может удивить пловцов, поскольку они несли значительное расстояние от берега. Это ставит пловцов на риск паники, истощения и даже утопления. В результате, рип токи являются одной из ведущих причин погодных жертв в Соединенных Штатах. Например, в 2018 году 71 смерть была связана с рип тока, и за 10-летний период 2009-2018, в среднем 58 человек погибли каждый год³. Рип токи являются ведущей опасностью для пляжников; в 2018 году, рип текущей смертности составил 65% всех "серфинг зоны" смертей в Соединенных Штатах. Там, как представляется, некоторые демографический контроль на рип текущей уязвимости, как одно исследование показало, что мужчины более чем в шесть раз чаще, чем женщины утонуть от рип тока, чем^{женщины 4}. Кроме того, дополнительные исследования показали, что редкие пользователи пляжа, скорее всего, сделать беднее^{пляж выбор безопасности 5 и} что не-местные жители значительно чаще, чем местные жители, чтобы выдержать травму в зоне^{серфинга 6,7}.

Тем не менее, несмотря на свое место среди самых смертоносных погодных опасностей в Соединенных Штатах, рип токи плохо понимаются общественностью. Опрос 392 пользователей общественных пляжей в Техасе установлено, что только 13% может правильно определить рип ток из фотографий, представленных им 8 ,^{в то время как аналогичные}результаты были найдены в исследованиях, проведенных в Пенсакола-Бич, штат^{Флорида 9} (15%) и Майами-Бич,^{Флорида 10} (27%). В более широком смысле, Houser et al (2017)^{5 провели} интернет-опрос с участием 1622 респондентов в 49 из 50 штатов США и обнаружили, что 54% участников правильно сообщили о действиях, которые нужно принять, когда попали в рип ток. Однако самовыбираемый характер выборки обследования диктовал, что лишь 10% выборки были редкими пользователями пляжей, которые наиболее уязвимы для рип тока и, как было показано в обследовании, обладают меньшими знаниями о том, что делать в одном из них.

Ясно, что рип токи представляют собой уникальную проблему, учитывая, что они плохо понимаются общественностью, может произойти внезапно в небольших масштабах с минимальным или без предварительного предупреждения, и может привести к смерти. Таким образом, для решения этой проблемы общественной безопасности необходимы новые подходы. Погружение технологии, такие как виртуальная реальность (VR) обеспечивает инновационный подход к увеличению рип текущей грамотности и поощрять позитивное поведение при ударе. Предыдущие исследования показали, что VR и подобные типы иммерсивных средств массовой информации являются весьма эффективными в передаче информации. VR обычно определяется как интерактивный опыт, происходящий в смоделированной среде, которая включает слуховую и визуальную обратную связь, как правило, с помощью гарнитуры. В одном из^{недавних исследований 11} утверждалось, что VR является зрелой технологией, хорошо подходящей для оказания помощи в процессе научных исследований. Кроме того, другие^{недавние исследования 12} показали, что, когда люди читают историю New York Times с VR дополнения, они были более склонны воспринимать источник как достоверный, вспомнить информацию, представленную, поделиться ею с другими, и чувствовать эмоциональную связь, чем те, кто читает статью в традиционных средствах массовой информации, только с текстом и графикой. Дополнительные^{исследования 13,14 пришли к} выводу, что иммерсивные средства массовой информации способствует образованию за счет увеличения участия и реальной применимости темы. Совсем недавно исследователи¹⁵ использовали VR для имитации урагана категории 3 и определили, что респонденты, осматривающие VR, гораздо чаще рассматривают возможность эвакуации, чем те, кто просматривает только традиционные текстовые и графические продукты. Несмотря на свою четкую полезность, никакие исследования или инициативы не показали всесторонне, как VR может быть эффективно применен к уникальной задаче обучения пользователей пляжей, чтобы лучше найти и реагировать на рип токи. Нынешняя работа заполняет этот пробел в исследованиях, сначала обучая людей плавать и махать в виртуальной океанской среде, а затем оценивая, как они реагируют на внезапное и неосторожный наступление рип-тока. Участники были обучены как плавание и размахивая за помощью, потому что каждое из этих действий рассматриваются как действительные^{ответы,}когда поймали в рип^{тока 16},¹⁷, с условиями, особенно для отдельных рип часто диктует, какие действия могут быть наиболее эффективными в содействии^{побег 18}. Мы предполагаем, что реалистичный и запоминающийся характер VR рип текущего моделирования позволит участникам успешно принять уклончивые действия в виртуальной игре, а затем сообщить, что опыт повысил их знания рип текущий риск и смягчение последствий.

Protocol

Все используемые методы были одобрены Советом по институциональным исследованиям Университета Хофстра (IRB). Разработанная VR-игра использовалась для опроса 64 человек.

ПРИМЕЧАНИЕ: Сценарии были написаны на языке C, и доступны для скачивания по https://github.com/Jasebern/HofstraVR.

1. Создание VR рип текущей видеоигры: Виртуальная среда и пользовательский вход / выход

1. Открытая платформа разработки VR (например, Unity¹⁸). Эта процедура была завершена в Unity 2018.3.1f1.
   1. Запустите новый 3D-проект под названием "Rip Current". 3D-проект содержит одну или несколько сцен, состоящих из «игровых объектов», которые могут отображаться как твердые^{объекты 19.} Скрипты могут быть добавлены к игровым объектам, позволяющим интерактивность и изменения в реальном времени в окружающей среде. Этот проект будет содержать четыре сцены и многочисленные игровые объекты.
   2. Откройте вкладку Unity Asset Store. Это содержит "префабы" - уже созданные коллекции 2D и 3D игровых объектов и аудио файлов - разработанные другими пользователями, которые могут быть добавлены в проект²⁰.
   3. Импорт активов «Oculus Integration» из Unity Asset Store, который предоставляет основополагающие активы для разработки VR.
2. Создайте первую новую сцену: Главное меню (рисунок 1).
   1. Использовать активы Создать Terrain Layer, а затем добавить соответствующую окраску для создания холмистой зеленой местности активов в качестве привлекательного фона для основной сцены меню.
   2. Используйте GameObject Пользовательский интерфейс Холст, чтобы добавить новый холст, озаглавленный Главное меню, с текстовым ящиком для названия VR Моделирования. Canvas - это игровой объект, который хранит текст и кнопки, позволяющие взаимодействие с пользователем и указанные события в моделировании на основе этого^{ввода 4.}
   3. Прикрепите скрипты, написанные на языке C, к объекту игры. Добавьте скрипт, выбрав нужный целевой игровой объект в иерархии сцен. Затем, во вкладке Инспектор, выберите Компонент Добавления Новый скрипт, и введите желаемое название сценария.
   4. Следуйте вышеупомянутой процедуре, чтобы добавить сценарий, озаглавленный MainMenu к главному меню холста.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Пожалуйста, смотрите таблицу 1 для названия и функции всех используемых скриптов.
   5. Используйте GameObject Пользовательский интерфейс Кнопка, чтобы добавить четыре кнопки текста на холсте: Начало, Варианты, О, и выйти. Вызов соответствующей функции из скриптов MainMenu и MouseHover при выборе кнопки.
3. Создайте вторую новую сцену: Тест буя (Рисунок 2).
   1. Загрузите актив Realistic Water из магазина Unity Asset Store и добавьте на сцену префаб «Море».
      1. Добавьте аудиофайн океанских волн к морскому сбору на петле. Добавить из вкладки Инспектор, выбрав компонент добавления (ru) Аудио Источник.
   2. Используйте инструмент слоя местности, как указано выше, чтобы создать игровой объект под названием Beach. В вариантах Terrain во вкладке Inspector используйте инструмент Paint Terrain and Terrain Settings для стиля и цвета песка.
   3. Загрузите пакет «Стандартные активы» из магазина Unity Asset Store и добавьте в сцену сборный игрока. Префаб игрока включает в себя камеру, которая встроена в Игрока, таким образом, следуя его движениям, чтобы создать ощущение, что участник игры управляет Игроком.
      1. Как указано выше, добавьте скрипты PlayerController, PlayerMotor, PlayerMotor2 и FloatObject к сбору игрока. Эти скрипты позволяют участнику игры управлять сборным игрока с помощью контроллеров Oculus VR.
      2. Добавить анимацию в камеру, выбрав активы Создать Контроллер аниматора. Используйте окно аниматора для записи анимации камеры подпрыгивая вверх и вниз и установить его цикл непрерывно. Это имитирует человека, сохраняя себя на плаву в океане.
      3. Как указано выше, добавить холст под названием TextCanvas. Ребенок TextCanvas к игроку, перетащив его в игрока в иерархии. Объект детской игры наследует свойства движения и вращения родительского игрового объекта. Добавьте текст "Swim through the buoys" в TextCanvas. Запись аудио файл чтения этого текста, добавить его в TextCanvas, как это выполняется выше, и установить его, чтобы играть в начале сцены.
      4. Установите местоположение игрока, переехав на вкладку инспектора и отрегулируя позицию в вариантах Transform. Установите местоположение игрока на X-23.44, Y-1 и 5,97 евро.
   4. Загрузите VR Hands и FP Arms Pack из магазина Unity Asset Store и, как указано выше, FP_Character' prefab для игрока. Это позволит оружия двигаться с игроком, а также Боб вверх и вниз с камерой игрока.
      1. Выберите желаемый сбор, выбрав его в иерархии и проверив поле рядом с его именем. В FP_Character сборных, содержащих как мужские, так и женские сборные, каждый из которых содержит две руки, левую и правую.
   5. Добавьте новый игровой объект, нажав правой кнопкой мыши в Иерархии и выбрав Create Empty. Назовите контрольно-пропускной пункт объекта игры.
   6. Загрузите актив Simple Buoy из Unity Asset Store и добавьте сборные Buoy на сцену в детстве контрольно-пропускного пункта. Дублируйте сборные Buoy, нажав на него справа и выбрав дубликат. Назовите один «буй L», а другой «буй R» и поместите их в 4 единицы, часть оси X, регулируя положение преобразования каждого из них, как указано выше. Установите место для буя L на X-2, Y-0 и No0, а также расположение для буя R на X-2, Y-0, No0.
      1. Во вкладке «Инспектор» для объекта игры на контрольно-пропускном пункте выберите компонент «Добавить» Физика Коробка коллайдер. Затем выберите коллайдер Edit и нарисуйте коллайдер между двумя буями.
      2. Как указано выше, добавьте скрипт Checkmark к объекту игры Checkpoint. Скрипт выходит из сцены, как только Игрок входит в нее (т.е. плавает через буи) и переходит к следующей сцене.
4. Создайте третью новую сцену: Волновой тест (рисунок 3), выбрав файл Сохранить Как в то же время в сцене buoy испытаний и переименования его.
   1. Удалите объект игры Checkpoint, нажав на него в Иерархии и выбрав Удаление.
   2. Добавьте простую деревянную лодку к сцене, загрузив актив Old Wooden Row Boat v2 из магазина Unity Asset Store и добавьте на сцену сборные лодки. Отрегулируйте положение преобразования лодки, как указано выше, до ХЗ-12, Я-0,16 и 14,66 евро.
   3. Загрузите актив Low Poly Animated People из магазина Unity Asset Store и добавьте в сцену сборный Kid. Дублировать Kid сборных, как выше, и ребенка как на лодке сборных, переименование игры объект лодка с детьми,и размещение двух детей на вершине двух мест в лодке.
   4. Как указано выше, добавить аниматор на лодке с детьми Game Object, и записать анимацию лодки медленно кружили вокруг воды, подражая гребной лодке медленно движется.
   5. Перейдите к префабу Игрока и его детям в окне Иерархии и переименуйтесь в левую руку в «волновую руку».
      1. Как указано выше, добавьте аниматора в волновую руку и завемите анимацию руки и руки, движущихся вверх и вниз, имитирующих ручную волну.
      2. Как указано выше, во вкладке Инспектор для Player Game Object, добавить аудио Источник с аудио клип руки брызг в воде, в отличие от клипа из двух рук брызг в воду добавил ранее.
      3. Как и прежде, добавьте скрипт FemaleAnimate к волновой руке, чтобы позволить участнику игры управлять волной руки с помощью контроллеров Oculus.
   6. Отрегулируйте текст в TextCanvas, чтобы прочитать "Волна людям на лодке!", Записывают аудио файл, читая этот текст, и установить его, чтобы играть в начале сцены.
   7. На основе сценария PlayerMotor2, как только участник видит лодку и волны, Unity переходит на сцену Rip Current.
5. Создайте четвертую новую сцену: Rip Current (Рисунок 4).
   1. Отрегулируйте текст в TextCanvas, чтобы прочитать "Вы в настоящее время вытащил с берега!" И, как указано выше, запись аудио файл чтения этого текста, добавить его в TextCanvas, и установить его играть в начале сцены.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Не прямо заявить, что участник испытывает рип ток, для того, чтобы наиболее точно имитировать неожиданно поймали в рип тока.
   2. Как указано выше, создайте новый игровой объект в иерархии под названием rip_collider и добавьте Box Collider. Чтобы использовать rip_collider, чтобы подражать рип-току в качестве узкого канала потока, простирающийся от пляжа к океану, используйте преобразование, чтобы установить положение до X, No251, Y-1, No251, и изменить шкалу на X-8.2 и No35.7, чтобы создать соответствующие измерения. Скрипт PlayerMotor2 также имитирует рип-ток, постоянно вытягивая игрока перпендикулярно (вдали) от берега (т.е. пляжной местности). Этот рип ток является постоянной силой 1,25 раза сильнее, чем нормальный игрок плавание движений.
      1. Выберите GameObject Эффекты Система частиц, чтобы добавить новую систему частиц, озаглавленный "Дождь Основные", и ребенок его rip_collider. Система частиц эмулирует жидкие сущности в 3D, такие как дождь и облака. Система частиц используется для имитации пенной воды, которая помогает разграничить рип тока в океанской воде. Для этого во вкладке Инспектор установите положение преобразования до X-0, Y-3 и 0,97 евро, а также масштаб X-0.1 и 0,1, чтобы встроить частицы в канал разрыва тока.
   3. Как указано выше, используйте вкладку Inspector, чтобы добавить скрипт RipExit rip_collider игровой объект. Скрипт записывает, избегает ли игрок Rip Current (т.е. выходит из rip_collider коллайдера).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Как описано в таблице 1, сценарий PlayerMotor2 контролирует большинство аспектов сцены Rip Current, выходя из сцены и возвращаясь к главной сцене меню, как только любое из следующих условий будет выполнено:
      -- Волны игрока
      -- Игрок выходит rip_collider
      -- Стамина достигает нуля
      Скрипт также записывает результаты взаимодействия игрока в сцене с файлом, используемым для более позднего анализа данных об общих взаимодействиях участника с рип-тоном.
6. Чтобы построить окончательный проект, выберите Файл Создавайте настройки и убедитесь, что все четыре созданные сцены проверены и в надлежащем порядке. Затем выберите платформу PC, Mac и Linux Standalone и выберите Build. Это подскажет окно выделения для папки вывода сборки. Выберите подходящую папку (т.е. 'Desktop'), а затем создайте. Это создаст выполимый ярлык файла в нужной папке под названием 'Rip Current'.

2. Опрос лиц с VR рип текущей видеоигры

1. Откройте программное обеспечение 'Oculus', используя ярлык рабочего стола, а затем найте аппаратное обеспечение через программу. Убедитесь, что гарнитура, два датчика и два контроллера показаны как зеленые(рисунок 5).
   1. Определите место проведения обследования и метод набора персонала. В этом исследовании использовалась удобная выборка. Исследователи посетили общественный пляж два раза в неделю в течение восьми недель в июле и августе и запросил потенциальных участников, когда они шли по пляжной набережной. Помимо того, что по крайней мере 16 лет, не было другого требования, кроме готовности к участию.
2. Администрирование опроса часть первая (форма согласия и демографические вопросы) на отдельном iPad.
3. Передайте VR контроллеры участнику и убедитесь, что они держат их должным образом в правильных руках, и знакомы / комфортно с управлением, а затем подходят гарнитуры на участника.
4. Выберите и запустите ярлык Rip Current с рабочего стола.
5. Разрешить участнику пройти через моделирование, предоставляя коучинг / консультации только тогда, когда это необходимо. Они должны завершить основной рип текущей сцены сами по себе.
6. Как только они закончат, снимите гарнитуру и начните часть второй опроса, часть интервью.
7. Подключите микрофон к планшету и начните запись. Задавайте вопросы о предварительных знаний и опыта с рип токи и эффективность рип текущего моделирования на демонстрацию надлежащих действий, чтобы принять, а также рейтинг его реализма и погружения природы.
8. Как только собеседование будет завершено, прекратите запись, поблагодарите участника и предоставьте компенсацию по желанию. Сохраните файл интервью с соответствующим на сегодняшний день и номером игрока, записанным в сцене Rip Current.

Results

Vr рип текущего видео игры обследование было проведено в июле и августе 2019 года на Лонг-Айленде в городе Хемпстед-Бич в Пойнт-Лукаут, Нью-йорк (подробные результаты можно найти в дополнительной таблице 1-3). 64 человека играли в игру и ответили на опрос, с 60 избежать рип тока и 4 утопления (т.е. выносливость достигла нуля). Из 60 сбежавших 51 вышел, размахивая за помощью, а 9 сделали это, физически выплывая из рипа. Учитывая, что большинство участников махали за помощью в качестве средства спасения, к...

Discussion

Предварительный анализ результатов последующего опроса показывает, VR рип текущей видеоигры, как правило, эффективны в точном изображении риска и демонстрации надлежащих действий, чтобы принять в привлечении и запоминающимся образом. Респонденты Likert масштаба вопросы указали VR моделирования привело к их чувство более подготовлены, чем не для рип тока, а также, что это было довольно захватывающим. Более того, результаты выбора одного из шести кратких заявлений ясно показали, что видеоигра была полезной, учитывая, что б...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Dell 17,3-дюймовый ноутбук Alienware 17 R5 Ноутбук	Dell		PC для разработки виртуальной реальности
Oculus Rift S	Oculus		Гарнитура виртуальной реальности