Sanal Gerçeklik Ortamında İnsan Gözlemcilerinin Kontrollü Rotasyonu
21 Nisan 2022
Bir insan gözlemcisinin kontrollü fiziksel rotasyonu, belirli deneysel, rekreasyonel ve eğitim uygulamaları için arzu edilir. Bu makale, bir ofis döner sandalyesini sanal gerçeklik ortamında kontrollü fiziksel rotasyon için bir ortama dönüştürmek için bir yöntemi özetlemektedir.
Dünyada hareket ettiğinizde, sizin ve etrafınızdaki nesnelerin nasıl hareket ettiğine dair görsel ve vestibüler sinyaller alırsınız. Bu kurulum, bu sinyalleri bağımsız olarak manipüle etmenizi sağlar. Bu, bir ofis koltuğu gibi kolayca bulunabilen parçaları kullanarak sürükleyici bir görsel-işitsel ortamda bir kişinin kontrollü hareketini sağlamanın uygun fiyatlı bir yoludur.
Tüm bu sandalye sistemi için tavsiyem, herhangi bir şeyi düzgün bir şekilde bir araya getirmeden önce elektroniklerin ve motorun istediğiniz gibi çalışmasını sağlamaktır. Arduino kartını bir USB kablosu kullanarak bilgisayara bağlayarak başlayın. Araçlar açılır menüsünün altında, Arduino kartının bağlı olduğu bağlantı noktasını seçin.
Ardından uygun kartı ve ardından işlemciyi seçin. Gerçek kart ve işlemciyle eşleştiğinden emin olun. Burada, sağlanan örnek Arduino kodu yapıştırılabilir.
Arduino kodunu doğrulayın ve kaydedin. Ardından, yükle düğmesini kullanarak Arduino panosuna yükleyin. Elektrik alt sistemini prize takın ve açın.
Ardından, küçük geçiş düğmesini küçük LED gösterge ışığının yandığı bir konuma getirin ve sandalyenin hızını ve yönünü kontrol ettiğinden emin olmak için potansiyometre kadranını çevirin. Sandalye hızı ve yönü potansiyometre konumuna göre değişmelidir. Ardından, yeni veya mevcut bir Unity projesi açın.
SteamVR eklentisini içe aktarmak için öncelikle Unity hesabınızda oturum açtığınızdan emin olun. Ardından, varlık deposunu bir web tarayıcısında açmak için pencereye ve varlık deposuna tıklayın. SteamVR'ı arayın.
SteamVR eklentisini seçin ve varlıklarıma ekle'ye tıklayın. Unity'ye geri döndüğünüzde, pencere sekmesinin altında paket yöneticisi'ni seçin. Varlıklarımı seçin.
Ardından, SteamVR altında içe aktar'a tıklayın ve içe aktarma işlemini tamamlamak için talimatları izleyin. Yapılandırma değişikliklerini yapmak ve talimatları takip etmek için tümünü kabul et'e tıklayın. Denetçi ekranındaki proje penceresinde SteamVR adlı yeni bir varlık arayın.
SteamVR varlık klasörünü ve ardından prefabrikleri genişletin. VR gözlüğünün ve oyun kumandalarının oyunda kullanılmasına izin vermek için kamera donanımı varlığını hiyerarşi penceresine sürükleyin. Varsayılan ana kamerayı hiyerarşiden veya sahneden kaldırın, çünkü SteamVR kameraya müdahale edecektir.
Ardından, SteamVR için kullanılan aynı işlemi kullanarak Ardity eklentisini arayın. Ardından, deneme için gereken nesneleri oluşturun. Bunu yapmak için oyun nesnesine tıklayın ve 3B nesneyi seçin.
Örneğin, burada kamera görünümünün arka planında konumlandırılmış arka plan adlı bir düzlem bulunmaktadır. Arka plan, başa monte edilmiş ekrana göre konumlandırılabilir. Sahneye işlevsellik eklemek için, denetçi penceresindeki bileşen ekle düğmesine tıklayın ve yeni komut dosyası seçin.
Komut dosyasını çağırın, deneme sürümünü ayarlayın. Buradaki varsayılan kod, sağlanan kurulum deneme dosyasındaki kodla değiştirilmelidir. Sandalyenin doğru hareket etmesini sağlamak için gereken minimum koddur.
Birlik'e geri dönün. Yeni kurulum deneme sürümü komut dosyası artık arka plan nesnesine eklenmiştir. Proje penceresindeki varlıklar klasörünün altında, Ardity klasörünü ve ardından komut dosyaları klasörünü açın.
Seri denetleyici komut dosyasını hiyerarşi penceresindeki arka plan oyun nesnesine sürükleyin. Seri denetleyici komut dosyasını bulmak için denetçi penceresindeki bileşenler listesini aşağı kaydırın. Bağlantı noktası adının ve kart oranının Arduino programı için olanlarla eşleştiğinden emin olun.
Arka plan nesnesini hiyerarşi penceresinden, denetçi penceresindeki ileti dinleyicisinin yanındaki giriş kutusuna sürükleyin. Denetçi penceresinin altındaki bileşen ekle'ye tıklayın ve yeni komut dosyası seçin. Adı, yeni komut dosyası sandalye denetleyicisi.
Sağlanan sandalye kontrolörü komut dosyası bu dosyaya yapıştırılabilir. En azından, kullanıcı eylemlerini sıfır ile 1.023 arasında bir sayıya dönüştüren bir işleve ihtiyaç vardır. Ardından, numarayı Arduino'ya göndermek için seri denetleyici noktası seri mesaj gönder işlevini kullanın ve komut dosyasını kaydedin.
Unity'ye geri döndüğünüzde, başa takılı görüntüleme nesnesini hiyerarşi penceresinden head'in yanındaki giriş kutusuna sürükleyin. Ardından, sağ denetleyici nesnesini elin yanındaki giriş kutusuna sürükleyin. Kurulum deneme sürümü komut dosyası ortak değişkenlerini bulmak için denetçi penceresinde aşağı kaydırın.
Örnek kod giriş türüne göre, üçü VR denetleyicisi içindir ve dördü fare kontrolü içindir. Burada, VR denetleyicisi seçiliyor. SteamVR uygulaması kapalıyken, Unity'de oynat düğmesine ilk kez bastığınızda SteamVR eylemleriyle ilgili hata mesajları alırsınız.
SteamVR eylemlerini yapılandırmak için talimatları izleyin. Ayarlar penceresini kapatın ve SteamVR'dan gelen diğer istemlerle ilgilenin. Son olarak, VR deneyimine başlamak için oynat düğmesine basın.
Bu ayarlarla, kullanıcı VR denetleyicisini kullanarak sandalyeyi döndürebilir. Gözlemcinin eylemlerinin şematik bir temsili ve deney sırasında ortaya çıkan sandalye ve sahne değişiklikleri burada gösterilmiştir. Uyumlu durumda, gözlemci denetleyiciyi soluna doğru hareket ettirirse, sandalye de sola doğru hareket eder ve görsel arka plan, kişinin döndüğü sabit bir sahneymiş gibi, ters yönde hareket eder.
Uyumsuz durumda, sandalye ters yönde hareket eder ve sandalye hareketini görsel bir arka plan hareketiyle uyumsuz hale getirir. Burada görsel ekranın uyaran alanının ekran görüntüsü gösterilmektedir. Küçük desenli yamalar tüm zaman boyunca yerinde kaldı, ancak içlerindeki desenler sanki her yama daha büyük hareketli nesneye açılan bir pencereymiş gibi hareket etti.
Halka üzerinde yatan yamalar hedefi oluşturuyordu ve diğer yamalar arka planı oluşturuyordu. Bu örnek videoda, hedef dikey olarak yukarı doğru hareket ediyor ve arka plan sağa doğru hareket ediyor. Hareketli arka plan, hedefte sola doğru hareket yanılsaması yaratır ve yukarı ve sola doğru hareket ediyormuş gibi görünmesini sağlar.
Bu yanıltıcı sola doğru hareket, indüklenmiş hareket olarak adlandırılır. Hedef halka beş derecelik bir görüş açısına sahipti ve arka plan alanı 20 derece x 20 derece arasında değişiyordu. Uyumlu ve uyumsuz hareket koşulları altında indüklenen hareket etkisinin gücü, beta parametresinin değeri ile temsil edilir.
Temsili resim, uyumlu ve uyumsuz koşullarda her gözlemci için ortalama beta değerlerini göstermektedir. Beklendiği gibi, gözlemciler arka plan hareketinin durağan bir dünya boyunca kendi hareketlerinden kaynaklandığını varsayarlarsa, uyumlu koşul için ortalama beta değeri bire yakındır. Bir gözlemci hariç, uyumsuz sandalye hareketi durumunda tüm gözlemcilerin beta değeri azaldı.
Bu veriler, görsel arka plan hareketini gözlemcinin fiziksel hareketinden kaynaklandığı şeklinde görme olasılığının azaldığını gösterir. Sandalye kasnağınızın ve motor kasnağınızın gerçekten iyi hizalandığından emin olmak istersiniz, Ve kayış gerginliğinin iyi olduğundan emin olmak istersiniz. Kayışta biraz esneklik, ama fazla değil.
Kulaklığı kullanarak görsel ve işitsel ipuçlarını kontrol edebilir ve ardından ayrı olarak motor kontrollü veya ayakla çalışan vücut hareketine sahip olabilirsiniz. Oynayacak çok şey var.
Tam transkripti görüntüleyin ve binlerce bilimsel videoya erişin
Genel Bakış
Bu çalışma, ofis döner koltuğunu sanal gerçeklik ortamında kontrollü fiziksel rotasyon için bir ortama dönüştürme yöntemini ana hatlarıyla belirtmektedir. Kurulum, görsel ve vestibüler sinyallerin bağımsız manipülasyonuna izin vererek, sürükleyici deneyimleri artırmaktadır.
Çalışmanın Temel Bileşenleri
Bilim Alanı
- Sanal Gerçeklik
- İnsan Hareketi
- Deneysel Tasarım
Arka Plan
- Kontrollü fiziksel rotasyon, çeşitli uygulamalar için faydalıdır.
- Sürükleyici deneyimler için görsel ve vestibüler sinyaller kritik öneme sahiptir.
- Etkili kurulumlar oluşturmak için uygun fiyatlı bileşenler kullanılabilir.
- Ofis koltukları deneysel kullanım için yeniden amaçlanabilir.
Çalışmanın Amacı
- Sanal ortamlarda kontrollü hareket için bir yöntem sağlamak.
- Bağımsız sinyal manipülasyonu ile sürükleyici deneyimi artırmak.
- Deneysel kurulumlar için hazırda bulunan malzemeleri kullanmak.
Kullanılan Yöntemler
- Ofis döner koltuğunun dönme cihazına dönüştürülmesi.
- Elektronik kontrol için bir Arduino kartının kullanılması.
- Arduino'nun programlama için bir bilgisayara bağlanması.
- Nihai montaj öncesi elektroniklerin test edilmesi.
Ana Sonuçlar
- Görsel ve vestibüler sinyallerin başarılı bir şekilde manipülasyonu.
- Kontrollü rotasyon için ofis koltuğu kullanımının fizibilitesinin gösterilmesi.
- Sürükleyici ortamlar için uygun maliyetli bir çözüm sağlanması.
- Sistemin etkili bir şekilde kurulması için adımların belirlenmesi.
Sonuçlar
- Yöntem, sanal gerçeklik ortamlarında gelişmiş kontrol sağlar.
- Ortak malzemelerin kullanılması deneysel kurulumların maliyetlerini düşürebilir.
- Bağımsız sinyal manipülasyonu kullanıcı deneyimini iyileştirebilir.
Sıkça Sorulan Sorular
Executive Industry Relevance
Controlled rotation of human observers in a virtual reality environment enables precise manipulation of multisensory integration, supporting advanced studies of perception and behavior under immersive conditions. This capability is strategically relevant for biopharma R&D teams seeking to model human sensory processing, de-risk translational neuroscience hypotheses, and validate targets related to vestibular and visual integration. The method's accessibility and reproducibility position it as a reusable platform for early discovery and mechanistic de-risking in neurobehavioral research portfolios.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables hypothesis-driven interrogation of multisensory integration mechanisms relevant to CNS target validation.
- Supports functional de-risking of candidate pathways by isolating visual and vestibular contributions to perception.
- Facilitates predictive confidence in translational models of sensory processing disorders.
Screening & Assay Development
- Provides a standardized, reproducible system for generating quantitative behavioral outputs in immersive environments.
- Prepares validated experimental conditions for downstream compound or intervention screening.
- Enables reliable assessment of sensory integration phenotypes for assay development.
Translational & Preclinical Research
- Aligns experimental outputs with disease-relevant sensory processing endpoints for translational continuity.
- Supports risk-adjusted advancement of neurobehavioral models from discovery to preclinical validation.
- Offers mechanistic de-risking for interventions targeting multisensory integration pathways.
Pipeline & Workflow Integration
This method integrates into the discovery-to-preclinical continuum by enabling controlled manipulation and measurement of sensory integration, supporting both early hypothesis testing and translational model validation.
- Discovery Biology: Facilitates independent testing of visual and vestibular signal contributions to behavioral outcomes.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative dependent variable measurements for cross-condition comparisons.
- Analytics: Provides statistical outputs (e.g., beta parameter) to quantify integration effects and inform decision points.
- Translational Research: Bridges discovery findings to preclinical models of sensory processing disorders.
- Enterprise Reuse: Establishes a modular, cost-effective platform adaptable across neurobehavioral research programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in sensory integration studies.
- Operational Value: Standardizes experimental conditions and enhances reproducibility across teams.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions for CNS target portfolios and reduces late-stage biological risk.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of neurobehavioral targets and models.
Implementation Considerations
- Requires expertise in VR system integration, Arduino programming, and behavioral experiment design.
- Needs access to VR hardware, motorized chair components, and compatible software (Unity, SteamVR, Ardity).
- Demands cross-team standardization of hardware calibration and software configuration.
- Adaptable to various sensory integration paradigms but may require protocol-specific adjustments.
- Physical setup and alignment of chair and motor components are critical for reliable operation.
