Погружение в виртуальную реальность

Погружение в виртуальную реальность — это восприятие физического присутствия в нефизическом мире. Восприятие создается путем окружения пользователем системы VR изображениями, звуками или другими стимулами, которые обеспечивают увлекательную общую среду.

Погружение или погружение — это психологическое состояние, когда субъект перестает осознавать свое физическое состояние. Это часто сопровождается интенсивной концентрацией, нарушенным понятием времени и реальности. Этот термин широко используется в вычислениях, виртуальной реальности и видеоиграх (таких как MMORPG), но может быть использован неправильно как модное слово.

В области виртуальной реальности погружные системы также используются для погружения пользователя в привычную среду, либо для отвлечения внимания, либо для целей обучения — привить рефлексы, которые затем будут использоваться в реальном случае, или восстановить удаленно реальную систему на который, таким образом, может работать с помощью дистанционного управления. Примерами являются достопримечательности Футуроскопа Пуатье или пилотирующие дроны путем погружения в виртуальный кокпит. Степень погружения определяется согласованием ощущений с теми, к которым привык пользователь, и адекватностью различных чувств между ними (например, прикосновением и прицелом).

Это метафорическое использование опыта погружения, применяемого к представлению, художественной литературе или симуляции. Погружение также можно определить как состояние сознания, когда осознание «посетителя» (Мориса Бенаюна) или «погружения» (Char Davies) в физическое «я» трансформируется путем окружения в искусственной среде; используется для описания частичной или полной приостановки недоверия, позволяя действовать или реагировать на стимуляции, возникающие в виртуальной или художественной среде. Степень, в которой виртуальная или художественная среда точно воспроизводит реальность, определяет степень приостановки неверия. Чем больше приостановка недоверия, тем выше достигнутая степень присутствия.

В отличие от пассивного кинематического погружения, виртуальная реальность позволяет взаимодействовать с виртуальной средой и, следовательно, может быть достигнута гораздо более высокая интенсивность погружения.

Он называется виртуальной виртуальной средой, когда пользователю разрешено напрямую взаимодействовать с ним. CAVE с соответствующим оборудованием взаимодействия является примером такой системы. Напротив, неинтервирующая виртуальная реальность, например, в системе 3D-CAD, которая работает на ПК.

Увлекательные и сложные виртуальные миры приводят к большему погружению, а также к контроллерам, которые обеспечивают естественное взаимодействие с виртуальным миром. В крайних случаях это может означать, что игроки должны привыкнуть к реальному миру после того, как игра VR закончилась. Интенсивность также зависит от личности игрока и продолжительности игры.

Американский профессор цифровых медиа Джанет Мюррей описывает погружение следующим образом:
«Опыт перевода в тщательно продуманное место само по себе приятен независимо от содержания фантазии. Погружение — это метафорический термин, полученный из физического опыта погружения в воду. Женщина в бассейне или в бассейне: ощущение находясь в пуле всего нашего перцепционного аппарата ».

Ричард Бартл выделяет четыре разных уровня погружения (Уровни погружения):
Игрок: персонаж — это средство воздействия на игровой мир.
avatar: Персонаж — представитель игрока в игровом мире. Игроки говорят о персонаже в третьем лице.
Характер: компьютерные игроки идентифицируют себя с персонажем и говорят о них в первом лице.
persona: Персонаж является частью идентификатора компьютерного плеера. Он не играет персонажа в виртуальном мире, он сам в виртуальном мире.
Например, жанр компьютерной игры шутеров от первого лица в основном воспроизводится с точки зрения персонажа, то есть с точки зрения от первого лица. Игровые дизайнеры используют погружение здесь, чтобы позволить игроку испытать виртуальный мир как можно более непосредственным образом.

Типы:
По словам Эрнеста У. Адамса, автора и консультанта по разработке игр, погружение можно разделить на три основные категории:

Тактическое погружение проявляется при выполнении тактильных операций, связанных с навыками. Игроки чувствуют себя «в зоне», совершенствуя действия, которые приводят к успеху.

Стратегическое погружение более церебрально и связано с умственной проблемой. Шахматные игроки испытывают стратегическое погружение при выборе правильного решения среди широкого круга возможностей.

Повествовательное погружение происходит, когда игроки вкладываются в историю и похожи на то, что испытывается при чтении книги или просмотре фильма.
Стаффан Бьорк и Юсси Холопайнен в «Образцах в игровом дизайне» делят погружение на аналогичные категории, но называть их сенсорно-моторным погружением, когнитивным погружением и эмоциональным погружением соответственно. В дополнение к ним они добавляют новую категорию:
Пространственное погружение происходит, когда игрок чувствует, что имитируемый мир воспринимается убедительно. Игрок чувствует, что он или она действительно «там» и что имитируемый мир выглядит и чувствует себя «реальным».

Присутствие:
Присутствие, термин, основанный на сокращении первоначального «телеприсутствия», является феноменом, позволяющим людям взаимодействовать и чувствовать себя связанными с миром вне своих физических тел с помощью технологий. Он определяется как субъективное ощущение человека в том, что он присутствует в сцене, изображенной средой, обычно виртуальной по своей природе. Большинство дизайнеров сосредоточено на технологии, используемой для создания виртуальной среды с высокой точностью; однако необходимо учитывать и человеческие факторы, связанные с достижением состояния присутствия. Это субъективное восприятие, которое генерируется и / или фильтруется с помощью технологий, созданных человеком, что в конечном итоге определяет успешное достижение присутствия.

Очки виртуальной реальности могут создавать висцеральное ощущение пребывания в имитируемом мире, форме пространственного погружения, называемого Присутствием. Согласно Oculus VR, технологические требования для достижения этой висцеральной реакции — это низкая латентность и точное отслеживание движений.

Погружающаяся виртуальная реальность:
Иммерсивная виртуальная реальность — гипотетическая будущая технология, которая сегодня существует как проекты виртуальной реальности, по большей части. Он состоит из погружения в искусственную среду, где пользователь чувствует себя так же погружен, как обычно чувствует себя в консенсусной реальности.

Прямое взаимодействие нервной системы:
Наиболее известным методом было бы вызвать ощущения, непосредственно связанные с виртуальной реальностью в нервной системе. В функционализме / обычной биологии мы взаимодействуем с консенсусной реальностью через нервную систему. Таким образом, мы получаем весь вход от всех чувств как нервные импульсы. Это дает вашим нейронам ощущение повышенного ощущения. Это предполагает, что пользователь получает входные данные как искусственно стимулированные нервные импульсы, система получит результаты ЦНС (естественные импульсы нерва) и обрабатывает их, позволяя пользователю взаимодействовать с виртуальной реальностью. Естественные импульсы между телом и центральной нервной системой должны быть предотвращены. Это можно сделать, блокируя естественные импульсы, используя нанороботы, которые присоединяются к проводке мозга, в то время как электронные импульсы описывают виртуальный мир, который затем может быть отправлен в проводку мозга. Также потребуется система обратной связи между пользователем и компьютером, который хранит эту информацию. Учитывая, сколько информации потребуется для такой системы, вполне вероятно, что она будет основана на гипотетических формах компьютерных технологий.

Требования:
Понимание нервной системы
Полное понимание того, какие нервные импульсы соответствуют тем ощущениям и какие двигательные импульсы соответствуют, какие потребуются мышечные сокращения. Это позволит создавать правильные ощущения у пользователя и предпринимать действия в виртуальной реальности. Проект Blue Brain — это текущее, наиболее перспективное исследование с идеей понимания того, как работает мозг, создавая очень масштабные компьютерные модели.

Способность манипулировать ЦНС
Очевидно, что нервной системе нужно будет манипулировать. В то время как неинвазивные устройства, использующие радиацию, были постулированы, инвазивные кибернетические имплантаты, скорее всего, станут доступными раньше и будут более точными. Манипуляция может возникать на любой стадии нервной системы — спинной мозг, вероятно, будет самым простым; так как все нервы проходят здесь, это может быть единственный сайт манипуляции. Молекулярная нанотехнология, вероятно, обеспечит требуемую степень точности и может позволить имплантат быть встроенным в организм, а не вставляться в операцию.

Компьютерная техника / программное обеспечение для обработки входов / выходов
Для обработки виртуальной реальности необходим очень мощный компьютер, чтобы быть почти неотличимым от консенсусной реальности и достаточно быстро взаимодействовать с центральной нервной системой.

Погружные цифровые среды:
Интеллектуальная цифровая среда — это искусственная, интерактивная, созданная компьютером сцена или «мир», в которой пользователь может погрузиться.

Погружные цифровые среды можно рассматривать как синонимы виртуальной реальности, но не подразумевая, что имитируется реальная «реальность». Иммерсивная цифровая среда может быть моделью реальности, но она также может быть полным фантазийным пользовательским интерфейсом или абстракцией, если пользователь среды погружен в нее. Определение погружения является широким и переменным, но здесь предполагается, что это просто означает, что пользователь чувствует, что они являются частью моделируемой «вселенной». Успех, с которым погружающаяся цифровая среда может фактически погружать пользователя, зависит от многих факторов, таких как правдоподобная трехмерная компьютерная графика, объемный звук, интерактивный пользовательский ввод и другие факторы, такие как простота, функциональность и потенциал для удовольствия. В настоящее время разрабатываются новые технологии, которые претендуют на реалистичные экологические эффекты для окружающей среды игроков — такие эффекты, как ветер, вибрация сиденья и окружающее освещение.

Восприятие:
Чтобы создать впечатление полного погружения, 5 чувств должны воспринимать цифровую среду как реальную. Погружные технологии могут ввести в заблуждение чувства: панорамные 3D-дисплеи Объемный звук Принудительная обратная связь и устройства распознавания движения Искусственное создание вкусов и запахов

Взаимодействие:
Как только чувства воспринимают цифровую среду как достаточно реальную, пользователь должен иметь возможность взаимодействовать с окружающей средой естественным и интуитивным способом. Множество захватывающих технологий, таких как распознавание движения, реагируют на действия пользователя. Контрольные интерфейсы мозга (BCI), реагирующие на активность нейронов, даже начали появляться.

Примеры и приложения:
Моделирование тренировок и репетиций управляет гаммой процедурного обучения частичной задачи (часто, например, кнопка, на которую вы нажимаете, чтобы развернуть заправочный бум) с помощью симуляционного моделирования (например, реагирования на кризисные ситуации или подготовки конвоя) до полного моделирования движения, которое готовит пилотов или солдат и правоохранительных органов в сценариях, которые слишком опасны для обучения на реальном оборудовании с использованием живого постановления.

Компьютерные игры от простой аркады до многопользовательской онлайн-игры и обучающих программ, таких как летные и симуляторы. Развлекательные среды, такие как симуляторы движения, которые погружают гонщиков / игроков в виртуальную цифровую среду, улучшенные движением, визуальными и звуковыми сигналами. Симуляторы реальности, такие как одна из гор Вирунга в Руанде, которая отправляет вас в путешествие по джунглям, чтобы встретить племя горных горилл. Или учебные версии, например, такие, которые имитируют прохождение через человеческие артерии и сердце, чтобы стать свидетелями нарастания мемориальной доски и, таким образом, узнать о холестерине и здоровье.

Параллельно с ученым художники, такие как Knowbotic Research, Донна Кокс, Ребекка Аллен, Робби Купер, Морис Бенаюн, Чар Дэвис и Джеффри Шоу используют потенциал виртуальной реальности для создания физиологических или символических переживаний и ситуаций.

Другие примеры технологий погружения включают физическое окружение / погружение в пространство с окружающими цифровыми проекциями и звуком, такими как CAVE, и использование гарнитур виртуальной реальности для просмотра фильмов с отслеживанием головы и компьютерным управлением изображением, чтобы зритель появился быть внутри сцены. Следующее поколение — VIRTSIM, которое обеспечивает полное погружение через захват движения и дисплеи с поддержкой беспроводной головки для команд до тринадцати погружений, позволяющих естественное перемещение через пространство и взаимодействие одновременно как в виртуальном, так и в физическом пространстве.

Использование в медицинской помощи:
Новые области исследований, связанные с погружающейся виртуальной реальностью, появляются каждый день. Исследователи видят большой потенциал в тестах виртуальной реальности, которые служат дополнительными методами интервью в психиатрической помощи. Иммерсивная виртуальная реальность в исследованиях также использовалась в качестве образовательного инструмента, в котором визуализация психотических состояний использовалась для более полного понимания пациентов с аналогичными симптомами. Новые методы лечения доступны для лечения шизофрении и других недавно разработанных исследовательских областей, где ожидается, что достижение виртуальной реальности достигнет мелиорации, — это образование хирургических процедур, программа реабилитации от травм и операций и уменьшение боли при фантомных конечностях.

Приложения в построенной среде:
В области архитектурного проектирования и строительной науки принимаются погружающиеся виртуальные среды для содействия архитекторам и инженерам-строителям в совершенствовании процесса проектирования путем усвоения их ощущения масштаба, глубины и пространственной осведомленности. Такие платформы интегрируют использование моделей виртуальной реальности и технологий смешанной реальности в различные функции построения научных исследований, строительных работ, обучения персонала, опросов конечных пользователей, моделирования производительности и визуализации BIM. Головные дисплеи (с 3 степенями свободы и 6 степенями свободы) и платформы CAVE используются для пространственной визуализации и навигации по моделированию зданий (BIM) для различных целей проектирования и оценки. Клиенты, архитекторы и владельцы зданий используют производные приложения из игровых движков для навигации по шкалам BIM масштаба 1: 1, что позволяет вести виртуальный прохождение будущих зданий. Для таких вариантов использования улучшения в области космической навигации между гарнитурами виртуальной реальности и экранами 2D-стола были исследованы в различных исследованиях, причем некоторые из них предполагают значительное улучшение в гарнитурах виртуальной реальности, в то время как другие не указывают на существенную разницу. Архитекторы и инженеры-строители могут также использовать инструменты для погружения в конструкцию для моделирования различных элементов здания в интерфейсах САПР виртуальной реальности и применения модификаций свойств для файлов моделирования зданий (BIM) через такие среды.

На этапе строительства здания, погружающиеся среды используются для улучшения подготовки участка, общения на месте и сотрудничества членов команды, безопасности и логистики. Для обучения строителей виртуальные среды показали высокую эффективность в передаче навыков с исследованиями, показывающими сходные результаты работы с обучением в реальных условиях. Более того, виртуальные платформы также используются на этапе эксплуатации зданий для взаимодействия и визуализации данных с Интернетом Вещи (IoT), доступные в зданиях, улучшение процессов, а также управление ресурсами.

Занятия и исследования конечных пользователей выполняются в условиях погружения. Виртуальные погружные платформы привлекают будущих пассажиров к процессу проектирования зданий, предоставляя ощущение присутствия пользователям с интеграцией до строительных макетов и моделей BIM для оценки альтернативных вариантов дизайна в модели здания своевременным и экономичным образом. Исследования, проводящие эксперименты с людьми, показали, что пользователи выполняют аналогичные действия в повседневной деятельности офиса (идентификация объекта, скорость чтения и понимание) в виртуальных средах с погружением и в сравнительных физических средах. В области освещения использовались гарнитуры виртуальной реальности, которые исследуют влияние фасадных паттернов на восприятие восприятия и удовлетворение имитационного пространства в дневное время. Кроме того, в исследованиях искусственного освещения были реализованы захватывающие виртуальные среды для оценки предпочтений освещения конечных пользователей имитированных виртуальных сцен с управлением шторами и искусственным освещением в виртуальной среде.

Для структурной инженерии и анализа погружные среды позволяют пользователю сосредоточиться на структурных исследованиях, не слишком отвлекаясь от работы и навигации по инструменту моделирования. Приложения Virtual и Augmented Reality разработаны для анализа конечных элементов оболочечных структур. Используя стилусы и перчатки данных в качестве устройств ввода, пользователь может создавать, изменять сетку и задавать граничные условия. Для простой геометрии результаты цветового кодирования в режиме реального времени получают путем изменения нагрузок на модель. В исследованиях использовались искусственные нейронные сети (ANN) или методы аппроксимации для достижения взаимодействия в реальном времени для сложной геометрии и для имитации его воздействия через тактильные перчатки. Крупномасштабные структуры и моделирование мостов также были достигнуты в виртуальных виртуальных средах. Пользователь может перемещать нагрузки, действующие на мост, а результаты анализа конечных элементов немедленно обновляются с использованием приблизительного модуля.

Пагубные последствия:
Симуляционная болезнь или симуляторная болезнь — это состояние, при котором у человека проявляются симптомы, сходные с болезнью при движении, вызванные игрой в компьютер / симуляция / видеоигры (Oculus Rift работает для решения симуляторной болезни).

Болезнь движения из-за виртуальной реальности очень похожа на симуляцию болезни и морскую болезнь из-за фильмов. Однако в виртуальной реальности эффект становится более острой, поскольку все внешние опорные точки блокируются от зрения, имитируемые изображения являются трехмерными, а в некоторых случаях и стереофоническим звуком, который также может дать ощущение движения. Исследования показали, что воздействие вращательных движений в виртуальной среде может вызвать значительное увеличение тошноты и других симптомов болезни при движении.

Другие изменения поведения, такие как стресс, зависимость, изоляция и изменения настроения, также обсуждаются как побочные эффекты, вызванные виртуальной реальностью.