Entwicklung eines Virtual Reality-Videospiels zur Simulation von Rip-Strömen

Summary

Rip-Ströme gehören zu den tödlichsten meteorologischen Gefahren in den Vereinigten Staaten. Um die richtigen Aktionen zu demonstrieren, wenn sie in einer Reißenstrom in einer unvergesslichen und einnehmenden Weise gefangen, wird ein Virtual-Reality-Videospiel entwickelt.

Abstract

Strandbesucher in den Vereinigten Staaten sind vielen verschiedenen Gefahren ausgesetzt, aber Rissströmungen sind jährlich die tödlichsten für Ozeanschwimmer. Trotz des Risikos, das von Rissströmen ausgeht, ist es offensichtlich, dass die Öffentlichkeit ein begrenztes Verständnis für ihre Gefahr und die richtigen mildernden Maßnahmen hat, die zu ergreifen sind, wenn sie in einem gefangen werden. Ein Virtual-Reality-Videospiel (VR), das die Teilnehmer in einen simulierten Rip-Strom versetzt, wurde entwickelt, um dieses Problem zu verbessern. Das VR-Spiel wurde verwendet, um Strandbesucher an der Atlantikküste von Long Island, New York im Juli und August 2019 zu befragen. Die Aktionen, die die Teilnehmer bei der Konfrontation mit dem Rissstrom ergriffen, wurden aufgezeichnet, zusammen mit der Frage, ob sie ihm entkamen oder ertranken. Ein Interview mit jedem Spieler wurde auch durchgeführt, nachdem sie am Spiel teilgenommen haben, um den Realismus der Rip-Strom-Simulation und ihre Wirksamkeit bei der Demonstration geeigneter Aktionen zu bestimmen, wenn sie von einem beeinflusst werden. Die Analyse dieser Ergebnisse zeigt, dass VR das Potenzial hat, aktuelle srip-Risiken zu kommunizieren und Wege zu finden, es auf einzigartige und ansprechende Weise zu minimieren. Es ist jedoch weitere Arbeit erforderlich, um die Benutzerfreundlichkeit der VR-Simulation zu verbessern und besser zu verstehen, wie Faktoren wie Demografie das wahrgenommene Rip-Aktuelle Risiko und Verhaltensreaktionen beeinflussen.

Introduction

Rip-Ströme sind "starke, schmale Wasserströme, die sich vom Strand¹wegerstrecken." Rip-Ströme können häufig an jedem Strand mit brechenden Wellen auftreten und können Schwimmer schnell vom Ufer weg transportieren. Gefährliche Rissströmungen können an scheinbar "sicheren" Strandtagen mit Wellenhöhen von nur 2 bis 3 Fuß²auftreten und können somit Schwimmer überraschen, da sie in erheblichem Abstand vom Ufer getragen werden. Dadurch besteht die Gefahr von Panik, Erschöpfung und sogar Ertrinken. Daher sind Rissströmungen eine der Hauptursachen für Wettertote in den Vereinigten Staaten. So wurden 2018 71 Todesfälle auf Rissströme zurückgeführt, und im 10-Jahres-Zeitraum 2009-2018 kamen durchschnittlich 58 Menschen jedes Jahr^umsLeben 3 . Rip-Ströme sind die größte Gefahr für Strandbesucher; Im Jahr 2018 machten die aktuellen Todesfälle 65 % aller Todesfälle in der "Surfzone" in den Vereinigten Staaten aus. Es scheint eine gewisse demografische Kontrolle über Rip aktuelle Verwundbarkeit zu geben, wie eine Studie ergab, dass Männer mehr als sechsmal häufiger als Frauen von Rissströmungen ertrinken als Frauen⁴. Darüber hinaus ergaben zusätzliche Untersuchungen, dass seltene Strandnutzer eher schlechtere Strandsicherheitsentscheidungen treffen⁵ und dass Nicht-Einheimische deutlich häufiger Verletzungen in der Surfzone^6,7erleiden als Einheimische.

Trotz ihres Platzes unter den tödlichsten Wettergefahren in den Vereinigten Staaten werden Rissströmungen von der Öffentlichkeit nur wenig verstanden. Eine Umfrage unter 392 öffentlichen Strandnutzern in Texas ergab, dass nur 13% einen Rissstrom aus den ihnen vorgestellten Fotos korrekt identifizieren konnten⁸, während ähnliche Ergebnisse in Studien in Pensacola Beach, Florida⁹ (15%) gefunden wurden. Miami Beach, Florida¹⁰ (27%). Allgemeiner ausgedrückt, führten Houser et al (2017)⁵ eine internetbasierte Umfrage mit 1622 Befragten in 49 der 50 US-Bundesstaaten durch und stellten fest, dass 54 % der Teilnehmer korrekt eine Aktion meldeten, die sie ergreifen sollten, wenn sie in einem Rissstrom gefangen wurden. Die selbstgewählte Natur der Erhebungsstichprobe diktierte jedoch, dass nur 10 % der Stichprobe seltene Strandnutzer waren, die am anfälligsten für Rissströme sind und in der Umfrage gezeigt wurden, dass sie weniger Wissen darüber besitzen, was in einem zu tun ist.

Es ist klar, dass Rissströmungen eine einzigartige Herausforderung darstellen, da sie von der Öffentlichkeit schlecht verstanden werden, plötzlich über kleine Maßstäbe mit minimaler oder gar keiner Vorwarnung auftreten können und zum Tod führen können. Daher sind neue Ansätze erforderlich, um dieser Herausforderung der öffentlichen Sicherheit zu begegnen. Immersive Technologien wie Virtual Reality (VR) bieten einen innovativen Ansatz, um die Rip-Strom-Kenntnisse zu erhöhen und positives Verhalten bei der Wirkung zu fördern. Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass VR und ähnliche Arten von immersiven Medien sehr effektiv bei der Kommunikation von Informationen sind. VR wird im Allgemeinen als interaktives Erlebnis definiert, das in einer simulierten Umgebung stattfindet, die auditives und visuelles Feedback beinhaltet, in der Regel mit Hilfe eines Headsets. Eine aktuelle Studie¹¹ behauptete, dass VR eine ausgereifte Technologie ist, die gut geeignet ist, um den wissenschaftlichen Untersuchungsprozess zu unterstützen. Darüber hinaus zeigten andere neuere^{Forschungen 12,} dass, wenn Personen eine New York Times Geschichte mit einer VR-Ergänzung lesen, sie eher die Quelle als glaubwürdig wahrnehmen, sich an die präsentierten Informationen erinnern, sie mit anderen teilen und eine emotionale Verbindung fühlen, als diejenigen, die den Artikel in traditionellen Medien lesen, mit nur Text und Grafiken. Weitere Studien^13,14 kamen zu dem Schluss, dass immersive Medien bildung fördern, indem sie das Engagement und die reale Anwendbarkeit eines Themas erhöhen. Zuletzt nutzten Forscher¹⁵ VR, um einen Hurrikan-Landfall der Kategorie 3 zu simulieren, und stellten fest, dass Umfrageteilnehmer, die die VR betrachteten, eine Evakuierung deutlich häufiger in Betracht ziehen als diejenigen, die nur herkömmliche Text- und Grafikprodukte betrachteten. Trotz seines klaren Nutzens haben keine Studien oder Initiativen umfassend gezeigt, wie VR effektiv auf die einzigartige Herausforderung angewendet werden kann, Strandnutzer zu schulen, um Strömungen besser zu lokalisieren und darauf zu reagieren. Die gegenwärtige Arbeit füllt diese Forschungslücke, indem sie den Individuen zuerst beibringt, wie man in einer virtuellen Meeresumgebung schwimmt und winkt, und dann bewertet, wie sie auf den plötzlichen und ungewarnten Beginn eines Rissstroms reagieren. Die Teilnehmer wurden sowohl im Schwimmen als auch im Winken um Hilfe geschult, da jede dieser Aktionen als gültige Antworten angesehen wird, wenn sie in einem Rissstrom erwischt werden^16,17, mit Bedingungen, die speziell für einen einzelnen Riss sind, der oft diktiert, welche Aktion am effektivsten sein könnte, um die Flucht zu erleichtern¹⁸. Wir gehen davon aus, dass die realistische und einprägsame Natur einer VR-Rip-Strom-Simulation es den Teilnehmern ermöglichen wird, erfolgreich ausweichende Maßnahmen im virtuellen Spiel zu ergreifen und dann zu berichten, dass die Erfahrung ihr Wissen über rip aktuelle Sand- und Minderungsmaßnahmen verbessert hat.

Protocol

Alle angewandten Methoden wurden vom Institutional Research Board (IRB) der Universität Hofstra zugelassen. Das entwickelte VR-Videospiel wurde verwendet, um 64 Personen zu befragen.

HINWEIS: Skripte wurden in der Sprache C- geschrieben und stehen zum Download bereit unter: https://github.com/Jasebern/HofstraVR.

1. Erstellung von VR-Rip-Aktuellem Videospiel: Virtuelle Umgebung und Benutzereingabe/-ausgabe

1. Offene VR-Entwicklungsplattform (z.B. Unity¹⁸). Dieses Verfahren wurde in Unity 2018.3.1f1 abgeschlossen.
   1. Starten Sie ein neues 3D-Projekt mit dem Titel 'Rip Current'. Ein 3D-Projekt enthält eine oder mehrere Szenen, die aus "Spielobjekten" bestehen, die als volumenfeste Objekte erscheinen können¹⁹. Skripts können zu Spielobjekten hinzugefügt werden, was Interaktivität und Echtzeitänderungen an der Umgebung ermöglicht. Dieses Projekt wird vier Szenen und zahlreiche Spielobjekte enthalten.
   2. Öffnen Sie die Registerkarte Unity Asset Store. Dies enthält 'prefabs'-- bereits erstellte Sammlungen von 2D- und 3D-Spielobjekten und Audiodateien -- die von anderen Benutzern entwickelt wurden und dem Projekt²⁰hinzugefügt werden können.
   3. Importieren Sie das Asset "Oculus Integration" aus dem Unity Asset Store, der grundlegende Ressourcen für die VR-Entwicklung bereitstellt.
2. Erstellen Sie die erste neue Szene: Hauptmenü (Abbildung 1).
   1. Ressourcen verwenden | Erstellen | Terrain Layer und fügen Sie dann eine entsprechende Färbung hinzu, um ein hügeliges grünes Gelände-Asset als ansprechenden Hintergrund für die Hauptmenüszene zu erstellen.
   2. Verwenden von GameObject | UI | Canvas zum Hinzufügen eines neuen Canvas mit dem Titel Hauptmenümit einem Textfeld für den Titel VR Simulation. Ein Canvas ist ein Spielobjekt, das Text und Schaltflächen speichert, die Benutzerinteraktionen und angegebene Ereignisse in der Simulation basierend auf dieser Eingabe⁴ermöglichen.
   3. Fügen Sie Skripte, die in der Sprache "C" geschrieben sind, an ein Spielobjekt an. Fügen Sie das Skript hinzu, indem Sie das gewünschte Zielspielobjekt in der Szenenhierarchie auswählen. Wählen Sie dann auf der Registerkarte Inspektor die Option Komponente hinzufügen | Neues Skript, und geben Sie den gewünschten Skripttitel ein.
   4. Führen Sie das obige Verfahren aus, um das Skript mit dem Titel MainMenu zum Hauptmenü-Canvas hinzuzufügen.
      HINWEIS: In Tabelle 1 finden Sie Titel und Funktion aller verwendeten Skripte.
   5. Verwenden von GameObject | UI | Schaltfläche zum Hinzufügen von vier Textschaltflächen zum Canvas: Start, Optionen, Überund Beenden. Rufen Sie die entsprechende Funktion aus MainMenu- und MouseHover-Skripts auf, wenn eine Schaltfläche ausgewählt ist.
3. Erstellen Sie die zweite neue Szene: Bojentest (Abbildung 2).
   1. Laden Sie das realistische Wasser-Asset aus dem Unity Asset Store herunter und fügen Sie die Sea-Vorbaue der Szene hinzu. Sea
      1. Fügen Sie eine Audiodatei von Meereswellen zum Sea Prefab on Loop hinzu. Hinzufügen auf der Registerkarte Inspektor, indem Sie Komponente hinzufügen | Audioquelle.
   2. Verwenden Sie das Terrain-Layer-Werkzeug wie oben, um ein Spielobjekt mit dem Namen Beachzu erstellen. Verwenden Sie in den Terrain-Optionen auf der Registerkarte Inspektor das Werkzeug Terrain- und Terraineinstellungen zeichnen, um als Sand zu formatieren und zu färben.
   3. Laden Sie das Standard Assets-Paket aus dem Unity Asset Store herunter, und fügen Sie die Player-Vorversion der Szene hinzu. Die Player Player-Vorserie enthält eine Kamera, die in den Spieler eingebettet ist, und folgt so ihren Bewegungen, um das Gefühl zu erzeugen, dass der Spielteilnehmer den Spieler steuert.
      1. Fügen Sie wie oben beschrieben die Skripte PlayerController, PlayerMotor, PlayerMotor2 und FloatObject zur Player-Vorfabrik hinzu. Diese Skripte ermöglichen es dem Spielteilnehmer, die Player-Vorarbeit mithilfe von Oculus VR-Controllern zu steuern.
      2. Hinzufügen einer Animation zur Kamera, indem Sie Assets | Erstellen | Animator-Controller. Verwenden Sie das Animator-Fenster, um eine Animation der Kamera aufzuzeichnen, die auf und ab hüpft, und stellen Sie eine kontinuierliche Schleife ein. Dies simuliert eine Person, die im Ozean über Wasser hält.
      3. Fügen Sie wie oben ausgeführt einen Canvas mit dem Titel TextCanvashinzu. Child TextCanvas an den Player, indem Sie es in Player in der Hierarchie ziehen. Ein untergeordnetes Spielobjekt erbt die Bewegungs- und Rotationseigenschaften des übergeordneten Spielobjekts. Fügen Sie textCanvasden Text "Swim through the buoys" hinzu. Zeichnen Sie eine Audiodatei auf, die diesen Text liest, fügen Sie sie TextCanvas wie oben ausgeführt hinzu, und legen Sie fest, dass sie am Anfang der Szene wiedergegeben wird.
      4. Legen Sie die Playerposition fest, indem Sie zur Registerkarte Inspektor navigieren und die Position in den Transformationsoptionen anpassen. Legen Sie die Playerposition auf X=-23.44, Y=1 und Z=5.97 fest.
   4. Laden Sie die VR Hands und FP Arms Pack aus dem Unity Asset Store und wie oben Kind die 'FP_Character' Prefab auf den Player. Dadurch können sich die Arme mit dem Player bewegen und auch mit der Spielerkamera auf und ab bob.
      1. Wählen Sie das gewünschte Fertigteil aus, indem Sie es in der Hierarchie auswählen und das Kontrollkästchen neben dem Namen aktivieren. Die FP_Character-Fertigteil enthält sowohl männliche als auch weibliche Fertigteile, die jeweils zwei Arme, links und rechts, enthalten.
   5. Fügen Sie ein neues Spielobjekt hinzu, indem Sie mit der rechten Maustaste in die Hierarchie klicken und Leer erstellenauswählen. Benennen Sie den Game Object Checkpoint.
   6. Laden Sie das Simple Buoy-Asset-Asset aus Unity Asset Store herunter und fügen Sie die Buoy-Vorarbeit als untergeordnetes Element des Checkpoints zur Szene hinzu. Simple Buoy Duplizieren Sie die Buoy-Vorarbeit, indem Sie mit der rechten Maustaste darauf klicken und Duplizierenauswählen. Buoy Benennen Sie eine "Boje L" und die andere "Boje R", und platzieren Sie sie 4 Einheiten Teil in der X-Achse, indem Sie die Transformationsposition von jedem wie oben. Legen Sie die Position für Boje L auf X=-2, Y=0 und Z=0 und die Position für Boje R auf X=2, Y=0, Z=0 fest.
      1. Wählen Sie auf der Registerkarte Inspektor für das Prüfpunktspielobjekt Komponente hinzufügen | Physik | Box Collidor. Wählen Sie dann Collider bearbeiten aus, und zeichnen Sie den Collider zwischen den beiden Bojen.
      2. Fügen Sie wie oben das Häkchenskript zum Checkpoint Game Object hinzu. Das Skript verlässt die Szene, sobald der Player sie betritt (d. h. durch die Bojen schwimmt) und wechselt zur nächsten Szene.
4. Erstellen Sie die dritte neue Szene: Wellentest (Abbildung 3), indem Sie Datei | Speichern Sie, während Sie sich noch in der Bojentest-Szene aufbewahren, und benennen Sie sie um.
   1. Löschen Sie das Checkpoint-Spielobjekt, indem Sie in der Hierarchie mit der rechten Maustaste darauf klicken und Löschenauswählen.
   2. Fügen Sie ein einfaches Holzboot zur Szene hinzu, indem Sie das Old Wooden Row Boat v2 Asset aus dem Unity Asset Store herunterladen und die Boat Prefab zur Szene hinzufügen. Passen Sie die Transformationsposition des Bootes wie oben auf X=-12, Y=-0.16 und Z=14.66 an.
   3. Laden Sie das Low Poly Animated People Asset aus dem Unity Asset Store herunter und fügen Sie die Kid-Vorserie der Szene hinzu. Duplizieren Sie die Kid-Vorarbeit wie oben und Kind sowohl auf das Boot Vorfertigteil, umbenennen Sie das Spielobjekt in Boot mit Kindern,und die beiden Kinder auf den beiden Sitzen im Boot zu lokalisieren. Kid
   4. Wie oben, fügen Sie einen Animator zum Boot mit Kindern Game Object, und nehmen Sie eine Animation des Bootes langsam um das Wasser kreisend, emulieren ein Ruderboot langsam bewegen.
   5. Navigieren Sie im Hierarchiefenster zum Player-Prefab und seinen untergeordneten Dateien, und benennen Sie die linke Hand in "Wellenhand" um.
      1. Wie oben, fügen Sie einen Animator zur Wellenhand hinzu und zeichnen Sie eine Animation des Arms und der Hand auf, die sich nach oben und unten bewegen und eine Handwelle simulieren.
      2. Wie oben, in der Registerkarte Inspektor für das Player Game-Objekt,fügen Sie eine Audioquelle mit einem Audioclip einer Hand, die in Wasser spritzt, im Unterschied zu dem Clip von zwei Armen, die im Wasser spritzen, zuvor hinzugefügt.
      3. Wie oben, fügen Sie das FemaleAnimate-Skript zur Wellenhand hinzu, damit der Spielteilnehmer die Handwelle mit den Oculus Controllern steuern kann.
   6. Passen Sie den Text in TextCanvas so an, dass er "Welle an die Leute auf dem Boot!" lautet, eine Audiodatei aufzeichnet, die diesen Text liest, und legen Sie fest, dass er am Anfang der Szene wiedergegeben wird.
   7. Basierend auf dem PlayerMotor2-Skript wechselt Unity zur Rip Current-Szene, sobald der Teilnehmer das Boot und die Wellen sieht.
5. Erstellen Sie die vierte neue Szene: Rip Current (Abbildung 4).
   1. Passen Sie den Text in TextCanvas so an, dass er lautet: "Sie werden von der Küste gezogen!" und nehmen Sie wie oben eine Audiodatei auf, die diesen Text liest, fügen Sie ihn Zu TextCanvashinzu, und legen Sie fest, dass er am Anfang der Szene wiedergegeben wird.
      HINWEIS: Geben Sie nicht explizit an, dass der Teilnehmer einen Rissstrom erlebt, um am genauesten zu simulieren, dass er unerwartet in einem Rip-Strom gefangen wird.
   2. Erstellen Sie wie oben ein neues Spielobjekt in der Hierarchie mit dem Namen rip_collider und fügen Sie einen Box Colliderhinzu. Um rip_collider zu verwenden, um einen Rissstrom als schmalen Strömungskanal zu emulieren, der sich vom Strand in den Ozean erstreckt, verwenden Sie transformieren, um die Position auf X, =251, Y=1, Z=251 festzulegen, und ändern Sie die Skala auf X=8.2 und Z=35.7, um entsprechende Dimensionen zu erstellen. Das PlayerMotor2-Skript simuliert auch einen Rissstrom, indem der Spieler ständig senkrecht (weg) vom Ufer (d.h. Strandgelände) gezogen wird. Dieser Rippenstrom ist eine konstante Kraft 1,25 mal stärker als die normalen Spieler Schwimmbewegungen.
      1. Wählen Sie GameObject | Effekte | Partikelsystem, um ein neues Partikelsystem mit dem Titel "Rain Basic" hinzuzufügen und es in rip_collider zu verwenden. Ein Partikelsystem emuliert flüssige Einheiten in 3D wie Regen und Wolken. Das Partikelsystem wird verwendet, um schaumiges Wasser zu simulieren, das hilft, einen Rissstrom im Meerwasser abzugrenzen. Um dies zu tun, legen Sie in der Registerkarte Inspektor die Transformationsposition auf X=0, Y=3 und Z=0.97 und die Skala X=0.1 und Z=0.1 fest, um die Partikel innerhalb des Rip-Stromkanals einzubetten.
   3. Verwenden Sie wie oben die Registerkarte Inspektor, um das RipExit-Skript zum rip_collider Game Object hinzuzufügen. Das Skript zeichnet auf, ob der Player dem Rip Current entgeht (d. h. die rip_collider Collider verlässt).
      HINWEIS: Wie in Tabelle 1beschrieben, steuert das PlayerMotor2-Skript die meisten Aspekte der Rip Current-Szene, indem es die Szene verlässt und zur Hauptmenü-Szene zurückkehrt, sobald eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist:
      -- Spielerwellen
      -- Spieler beendet rip_collider
      -- Ausdauer erreicht Null
      Das Skript schreibt auch die Ergebnisse der Spielerinteraktion in der Szene in eine Datei, die für die spätere Datenanalyse der gesamten Teilnehmerinteraktionen mit dem Rip-Strom verwendet wird.
6. Um das endgültige Projekt zu erstellen, wählen Sie Datei | Erstellen Sie Einstellungen, und stellen Sie sicher, dass alle vier erstellten Szenen ausgecheckt und in der richtigen Reihenfolge angezeigt werden. Wählen Sie dann den Plattform-PC, Mac & Linux Standalone aus und wählen Sie Buildaus. Dadurch wird ein Auswahlfenster für einen Buildausgabeordner angezeigt. Wählen Sie einen geeigneten Ordner (z. B. 'Desktop') aus, und erstellen Sie ihn dann. Dadurch wird eine ausführbare Dateiverknüpfung im gewünschten Ordner mit dem Titel 'Rip Current' erstellt.

2. Umfrage Einzelpersonen mit dem VR-Rip aktuelles Videospiel

1. Öffnen Sie die "Oculus"-Software mit der Desktop-Verknüpfung, und richten Sie die Hardware dann über das Programm ein. Stellen Sie sicher, dass das Headset, zwei Sensoren und zwei Controller als grün angezeigt werden (Abbildung 5).
   1. Bestimmen Sie einen Umfrageort und eine Rekrutierungsmethode. In dieser Studie wurde eine Convenience-Probenahme durchgeführt. Die Forscher besuchten im Juli und August zwei Wochen lang einen öffentlichen Strand für acht Wochen und baten potenzielle Teilnehmer, während sie entlang der Strandpromenade spazierten. Abgesehen davon, dass sie mindestens 16 Jahre alt waren, gab es außer der Bereitschaft zur Teilnahme keine andere Anforderung.
2. Verwalten Sie Umfrageteil 1 (Einwilligungsformular und demografische Fragen) auf einem separaten iPad.
3. Geben Sie die VR-Controller an den Teilnehmer und stellen Sie sicher, dass sie sie richtig in den richtigen Händen halten, vertraut/bequem mit den Bedienelementen sind, und passen Sie dann das Headset auf den Teilnehmer.
4. Wählen Sie die Verknüpfung "Strom rip" vom Desktop aus aus aus, und führen Sie sie aus.
5. Erlauben Sie dem Teilnehmer, die Simulation zu durchlaufen und nur bei Bedarf Coaching/Beratung zu geben. Sie sollten die Haupt-Rip-aktuelle Szene auf eigene Faust vervollständigen.
6. Sobald sie fertig sind, entfernen Sie das Headset und beginnen Sie Teil zwei der Umfrage, den Interview-Teil.
7. Schließen Sie ein Mikrofon an ein Tablet an, und beginnen Sie mit der Aufnahme. Stellen Sie Fragen zu Vorkenntnissen und Erfahrungen mit Rip-Strömen und der Wirksamkeit der Rip-Strom-Simulation, um die richtigen Maßnahmen zu demonstrieren, sowie die Bewertung ihres Realismus und ihrer immersiven Natur.
8. Sobald das Interview abgeschlossen ist, beenden Sie die Aufnahme, danken Sie dem Teilnehmer und bieten Sie eine Entschädigung wie gewünscht. Speichern Sie die Interviewdatei mit dem Namen, der dem Datum und der Spielernummer entspricht, wie sie in der Rip Current-Szene aufgezeichnet wurde.

Representative Results

Die VR-Rip-Umfrage wurde im Juli und August 2019 auf Long Island in der Town of Hempstead Beach in Point Lookout, New York durchgeführt (detaillierte Ergebnisse finden Sie in der Zusatztabelle 1-3). 64 Personen spielten das Spiel und antworteten auf die Umfrage, wobei 60 dem Rissstrom entkamen und 4 ertranken (d.h. Ausdauer erreichte Null). Unter den 60, die entkamen, verließen 51, indem sie um Hilfe winkten, und 9 taten dies, indem sie körperlich aus dem Riss schwammen. Da die meisten Teilnehmer um Hilfe als Fluchtmittel winkten, wurde die in der Simulation belegte Zeit in Richtung höherer Werte verzerrt, mit einem Mittelwert von 11,1 s, einem Median von 9,5 s und einer Standardabweichung von 6,2 s (Abbildung 6a). Umgekehrt wurde die Endausdauer mit einem Mittelwert von 36,8, einem Median von 41,3 und einer Standardabweichung von 15,3(Abbildung 6b) auf niedrigere Werte verzerrt. Die meisten Teilnehmer waren in der Lage, die Situation genau einzuschätzen und eine geeignete Vorgehensweise zu bestimmen, um dem Rissstrom relativ schnell zu entkommen. Allerdings gab es einen leichten Aufwärtstrend bei der Beendigung der Ausdauer näher an Null (d.h. zwischen 0 und 12). Dieser Befund könnte durch die schwere Atmung verursacht worden sein (die begann zu spielen, als Ausdauer unter 20 fiel), die Individuen half, zu erkennen, dass sie in einer unmittelbareren Gefahr waren, und als Ergebnis änderten sie ihre Strategie und konnten entkommen, bevor Ausdauer Null erreichte.

Nach Abschluss des Videospiels wurden die Teilnehmer eine Reihe von dichotomen, Likert und offenen Fragen bezüglich der VR und ihrer Wirksamkeit gestellt. 51 Befragte der Likert-Skala -Frage (Skala 1 bis 5 mit 5 am höchsten) fragten, ob sie sich nach der Interaktion mit der VR besser auf einen Rissstrom vorbereitet fühlten. Die durchschnittliche Antwort war 3,81, mit einem Minimum von 1, maximal 5 und Standardabweichung von 1,01. Darüber hinaus antworteten 61 Personen auf eine ähnliche Likert-Skala-Frage, wie immersiv die VR-Erfahrung war, mit einem Durchschnitt von 3,96, Minimum von 2, maximal 5 und Standardabweichung von 0,79. Die Teilnehmer wurden auch gefragt, ob sie vor dem Spiel in einem Rissstrom erwischt worden waren, und wenn ja, wie die VR im Vergleich zum wirklichen Leben. 17 Personen antworteten auf die letztgenannte Frage, wobei 7 erklärten, dass die Simulation zumindest eine gewisse Ähnlichkeit mit dem wirklichen Leben aufweise. 7 der Befragten stellten fest, dass die VR nicht so realistisch oder beängstigend war wie das wirkliche Leben, während 4 behauptete, dass sie überhaupt nicht ähnlich sei.

Darüber hinaus wurde den Teilnehmern eine Reihe von sechs kurzen Statements zur Verfügung gestellt, um ihre Meinung über das VR-Erlebnis einzufangen und zu fragen, mit welchen sie am meisten einverstanden sind (Tabelle 2). Von den 58 Befragten dieser Frage gaben 53 ausgewählte Aussagen ab, dass die VR ihnen geholfen habe, sich besser auf einen Rissstrom vorbereitet zu fühlen, wobei nur 5 ausgewählte Personen sagten, dass es nicht geholfen habe. 30 der 58 wählten die Aussage, die besagte, dass die VR ihnen half, sich besser vorbereitet zu fühlen, weil es realistisch war, und 19 wählten diejenige, die sagte, dass es half, weil es beängstigend war oder sie sich besorgt fühlte. Schließlich wurden die Benutzer gebeten, die am wenigsten nützlichen Aspekte der VR zu identifizieren, zusammen mit allen Verbesserungsvorschlägen. 19 Personen lieferten nützliche Aspekte der Simulation, wobei der realismus (6), die Einbeziehung von VR (3), die bereitgestellte Anweisung (3) und die Fähigkeit zu winken (3) am häufigsten waren. Umgekehrt berichteten 6 Befragte von den am wenigsten nützlichen Aspekten, wobei 3 der 6 die kurze Dauer des Spiels als negativ bezeichneten. Entsprechend gab es in Bezug auf die Verbesserungen 19 Antworten, wobei 13 eine Erweiterung der Simulation wie weitere Szenarien, zusätzliche Schulungen oder mehr Optionen vorschlugen.

Abbildung 1. Hauptmenü-Szene. Eröffnungsszene des VR-Erlebnisses. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 2. Bojentestszene. Erste Trainingsszene im VR-Erlebnis. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 3. Wellentestszene. Zweite Trainingsszene im VR-Erlebnis. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 4. Rip aktuelle Szene. Benutzerauswertungsszene in der VR-Erfahrung. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 5. BILDSCHIRM für die VR-Hardwareeinrichtung. Veranschaulicht die richtige Konfiguration für den Anschluss von Virtual-Reality-Geräten an einen Computer. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 6. Ergebnisse des aktuellen Virtual-Reality-Videospiels (A) Balkendiagramm mit Endausdauer aller Teilnehmer (B) Balkendiagramm zeigt die Zeit für alle Teilnehmer. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Skriptname	Skriptfunktion	Verwendete Szenen
Mainmenu	Steuert Menütasten	Hauptmenü
MouseHover	Steuert die Hervorhebung von Menüschaltflächen	Hauptmenü
PlayerController	1) Speichert Benutzereingaben von Oculus Controller Joystick	Hauptmenü, Bojentest, Wellentest, Rip Current
	2) Speichert Benutzereingaben von Kopfbewegungen in Oculus Headset
PlayerMotor	1) Bewegen Sie den Player physisch in der Umgebung (d. h. schwimmen) basierend auf der Eingabe von PlayerController Skript	Bojentest, Wellentest, Rip Strom
	2) Dreht die Kameraansicht basierend auf der Eingabe aus dem PlayerController-Skript
PlayerMotor2	1) Erbt und erweitert die Funktionalität von PlayerMotor	Bojentest, Wellentest, Rip Strom
	2) Wenn Spieler schwimmt, spielt ein Geräusch von Armen spritzen im Wasser
	Nur für Rip Current Scene:
	3) Wendet eine konstante Driftbewegung auf Spieler weg vom Strand an, um zu simulieren, von der Küste in einem Rissstrom weggezogen zu werden
	4) Erstellt und verfolgt die Variable "Stamina" basierend auf einem Timer und einer Benutzereingabe; Ausdauer beginnt bei 60 und verringert sich um 1*Sekunden, wenn der Spieler stationär ist, und um 3*Sekunden, wenn der Spieler schwimmt
	5) Erstellt eine Timer-Variable, die die in Rip Current Scene verstrichene Zeit nachverfolgt
	6) Weist jedem Benutzer eine eindeutige Spielernummer basierend auf dem Datum und dem sequenziellen Spieler dieses Tages zu
	7) Wenn Spieler Wellen, Druck-Player-Nummer, aktuelle Ausdauer, Verstrichene Zeit und Spielerbedingung ("Waved") in einem Textdokument; Übergang zum Hauptmenü (auch Übergänge von der Wellentestszene zur Rip Current-Szene)
	8) Wenn der Spieler dem Rippenstrom entgeht, werden die Nummer des Druckspielers, die aktuelle Ausdauer, die verstrichene Zeit und die Spielerbedingung ("Escaped") in einem Textdokument angezeigt; Übergang zum Hauptmenü
	9) Wenn die Ausdauer des Spielers Null erreicht, drucken Sie die Nummer des Druckspielers, die aktuelle Ausdauer [0], die verstrichene Zeit und die Spielerbedingung ('Trunk') in einem Textdokument; Übergang zum Hauptmenü
Häkchen	Wenn der Spieler zwischen Bojen schwimmt und in die Kollisionsbox eintritt, wechselt zur nächsten Trainingsszene (Wellentest)	Bojentest
FloatObject	Das Wasser hat keinen Collider, was bedeutet, dass der Spieler aufgrund der Schwerkraft direkt durch das Wasser fallen sollte. Dieses Skript simuliert Floating, um den Spieler auf dem Niveau des Wassers zu halten.	Bojentest, Wellentest, Rip Strom
FemaleAnimate	Wenn der Player die Taste "A" oder "X" auf dem Oculus-Controller drückt, eine Handwinken-Animation im linken Spielerarm einleitet und einen Audioclip eines Handspritzwassers abspielt	Wellentest, Rip-Strom
Buyoancy2	Zeichnet auf, ob die Hand in einer Szene gewellt wird oder nicht, und wenn in der Rip Current-Szene, zeichnen Sie in PlayerMotor2-Skript auf, das der Spieler gewinkt hat.	Wellentest, Rip-Strom
RipExit	1) Wenn Spieler aus rip aktuelle Collider Box verlässt, Aufzeichnung in PlayerMotor2 Skript, dass Spieler entkam den Rip-Strom	Rip Current
	2) Wenn Ausdauer unter 20 ist, beginnen Sie, schwere Atmung Audio aus dem Spieler ausspielen

Tabelle 1. Für das Projekt entwickelte Skripte. Skripte wurden in der Sprache "C" geschrieben.

Positive Aussagen

i) Die VR-Erfahrung hat mir geholfen, mich besser vorbereitet zu fühlen, weil es realistisch war.

ii) Die VR-Erfahrung half mir, mich besser vorbereitet zu fühlen, weil es beängstigend/oder machte mich sorgen.

iii) Die VR-Erfahrung hat mir geholfen, mich besser vorbereitet zu fühlen, weil sie mich gelehrt hat, was zu tun ist.

Negative Aussagen

i) Die VR-Erfahrung hat mir nicht geholfen, mich besser vorbereitet zu fühlen, weil es nicht realistisch war.

ii) Die VR-Erfahrung hat mir nicht geholfen, mich besser vorbereitet zu fühlen, weil es beängstigend war und/oder mich besorgt machte.

iii) Die VR-Erfahrung hat mir nicht geholfen, mich besser vorbereitet zu fühlen, weil sie mir nicht beigebracht hat, was ich tun soll.

Tabelle 2. Kurze Aussagen über Rip aktuelle Virtual Reality Erfahrung. Die Teilnehmer wurden gebeten, auszuwählen, welcher sie am besten zustimmten.

Ergänzende Tabelle 1. Individuelle VR-Simulationsergebnisse. Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterzuladen.

Ergänzende Tabelle 2. Aggregierte demografische Umfrageergebnisse. Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterzuladen.

Ergänzende Tabelle 3. Ausgewählte Ergebnisse des Post-VR-Interviews. Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterzuladen.

Discussion

Eine vorläufige Analyse der Ergebnisse der Follow-up-Umfrage zeigt, dass das VR-Rip-aktuelle Videospiel im Allgemeinen effektiv war, um Risiken genau darzustellen und geeignete Maßnahmen auf eine ansprechende und einprägsame Weise zu demonstrieren. Die Befragten der Likert-Skala-Fragen gaben an, dass die VR-Simulation dazu führte, dass sie sich besser auf einen Rissstrom vorbereitet fühlten und auch, dass es ziemlich immersiv war. Darüber hinaus zeigten die Ergebnisse der Wahl einer von sechs kurzen Statements deutlich, dass das Videospiel hilfreich war, da über 90% der Auswahlen positiv waren. In ähnlicher Weise lobten zahlreiche Teilnehmer in Fragen der freien Beantwortung die VR für Eigenschaften wie Realismus und Interaktivität. Die Gesamtergebnisse des Videospiels unterstrichen auch die Wirksamkeit der Erfahrung bei der Vermittlung geeigneter Aktionen, um in einem Rissstrom zu nehmen. 60 der 64 Teilnehmer entkamen erfolgreich dem Riss, die meisten winkten um Hilfe, und die Mehrheit unternahm auch schnell eine Ausweichaktion.

Einige Rückmeldungen deuten auch darauf hin, dass Verbesserungen an dieser und zukünftigen VR-Simulationen vorgenommen werden können. In der Tat, mehr Unterricht könnte notwendig sein, vor allem für Personen mit weniger Erfahrung spielen Videospiele und VR verwenden. Zusätzliche optionale Trainingsszenen sind eine Möglichkeit, diese Bedenken zu zerstreuen. Darüber hinaus kann der Realismus immer verbessert werden, um das VR-Erlebnis für die Teilnehmer besser zu veranlassen und sinnvoller zu gestalten. Dazu können Verbesserungen wie das physische Bewegen der Arme zum Schwimmen (anstelle eines Joystick-Controllers) und die weitere Unterscheidung der Rissströmung vom umgebenden Meerwasser eingebaut werden.

Die Ergebnisse der Umfrage bieten auch einzigartige Einblicke in einzelne Verhaltensreaktionen auf ein Rip-Aktuelles Szenario. So konnten 51 der 64 Teilnehmer dem Rissstrom entkommen, indem sie um Hilfe winkten. In der Folgeerhebung gaben jedoch nur 20 dieser Teilnehmer an, dass winken oder um Hilfe rufen die bevorzugte Maßnahme sei, die in der Strömung zu ergreifen sei. Es ist möglich, dass ein Teil der Inkonsistenz enthiniert im Wissen versus Aktion durch die Umfragereihenfolge erklärt werden kann, da die Anweisungen zum Winken immer kurz vor der Rip-Strom-Simulation eintraten, die einige Personen dazu veranlassen haben könnte, um Hilfe bei der Flucht zu winken. So könnte die Randomisierung der Reihenfolge der Trainingsszenen in Zukunft noch realistischere Ergebnisse ermöglichen. Es ist jedoch auch möglich, dass die Intensität (d.h. das Gefühl, schnell von der Küste gezogen zu werden) und das schnelle Eintreffen der simulierten Rissströmung dazu geführt haben, dass Individuen eine kompliziertere, riskantere Ausweichaktion entweder vergessen oder davon abgehalten wurden, sie zu versuchen: parallel zum Ufer zu schwimmen. Dies wird auch dadurch bestätigt, dass 20 Befragte erwähnten, dass das Parallelschwimmen (oder "Seitlich") zum Ufer eine angemessene Maßnahme sei, aber nur 9 Teilnehmer der Rissströmung auf diese Weise entgangen seien.

Darüber hinaus wurde die Kluft zwischen dem rippenden aktuellen Wissen und Handeln und dem daraus resultierenden persönlichen Risiko durch Personen demonstriert, die glaubten, die richtige Antwort zu kennen, aber dann eine falsche Leistung zu erbringen. Vier Teilnehmer ertranken in der Simulation (d.h. Ausdauer erreichte Null), obwohl alle vier hinterher erklärten, dass sie es in einem Rissstrom unbedingt tun wollten. Drei der vier berichteten jedoch von einer falschen Ausweichaktion, wobei die vierte auch ein begrenztes Verständnis davon zeigte, was zu tun sei, indem sie erwähnten, dass sie "weg davon" schwimmen sollten, aber keine Richtung zum Schwimmen angeben sollten. In ähnlicher Weise gaben 45 der 64 Befragten an, dass sie wüssten, ob sie in einem Riss stromgefangen würden. Von diesen 45 jedoch zeigten 10 in ihren Antworten deutlich, dass sie nicht wirklich wussten, was eine Rissströmung war, und verwechselten sie mit einem Phänomen wie einem "Undertow", das Individuen unter Wasser zieht und große Wellen beinhalten kann. So deuten die kombinierten Ergebnisse der VR-Simulation und -Umfrage auf zwei Haupthindernisse bei der Rip-Aktuellen Risikokommunikation hin: 1) Einige Personen wissen nicht, was ein Rissstrom ist, oder haben falsche Kenntnisse über einen Rissstrom und können daher nicht die richtige mildernde Wirkung ergreifen, und 2) Wenn sie plötzlich in einem Rissstrom gefangen werden, können sogar Personen, die wissen, was in einem zu tun ist, diese Handlungen vergessen oder ignorieren. , was sich potenziell einem Risiko aussetzt.

Zukünftige Forschung kann auf diese Arbeit erweitern, um besser zu verstehen, wie soziodemografische Faktoren die persönliche Minderung des aktuellen Rissrisikos beeinflussen. So gaben 57 der 64 Teilnehmer der vorliegenden Umfrage an, innerhalb von 30 Minuten vom Strand entfernt zu leben, während 54 gaben an, dass sie zumindest "gelegentlich" zu Besuch waren. Bei vielen Aktuellen Todesfällen sind jedoch Personen betroffen, die weit vom Strand entfernt wohnen und nur einmal im Jahr oder weniger Urlaub machen dürfen. Zukünftige Umfragen können an neutraleren Orten oder online durchgeführt werden, um eine breitere Stichprobe zu erhalten und Verhaltensunterschiede in der Rip-Aktuellen-Reaktion zwischen denen zu verstehen, die den Strand immer seltener besuchen.

Zweifellos hat VR die einzigartige Fähigkeit, Benutzern zu ermöglichen, Risiken zu konzeptionieren und richtige mildernde Aktionen auf unvergessliche Weise zu lernen. Ein besseres Verständnis der derzeitigen Mängel, insbesondere in Bezug auf bestimmte demografische Merkmale, wird es Forschern und Notfallmanagern ermöglichen, auf immersive Technologie in nuancierter Weise Kapital zu schlagen und die nächste Generation wirksamer Warnprodukte zu entwickeln.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Dell 17.3" Alienware 17 R5 Laptop	Dell		PC for virtual reality development
Oculus Rift S	Oculus		Virtual reality headset