Ziel der Virtuellen Realität

Ziel der Virtuellen Realität ist es, dem Anwender einen künstlich geschaffenen Ort so glaubhaft zu machen, dass dieser dort effizient interagieren kann.

Frage

Wie findet man heraus, ob man Erfolg hat? Wie kann man das "glaubhaft machen" messen?

Der menschliche Faktor

"[Diese] sind überhaupt eine der glücklichsten Erfindungen unserer Zeit. [...] Was vor Jahren Hunderte von Pfund gekostet hätte, ist jetzt
für ein paar Schilling zu haben […]. Ein vollkommener Eindruck und das ohne endlose Formalitäten, Ungeziefer, schlechtes Wetter und eine 1200-Meilen-Reise. [An diesen läßt sich ohnehin] gründlicher Lernen als im Original …"

[1824, Blackwood's Edinburgh Magazine]

Immersion

• Immersion ist der Grad der fehlenden Wahrnehmung der realen Welt.
  • Volle Immersion (HMDs) - keine Wahrnehmung der realen Welt
  • Halb-Immersion/Semi-Immersion (Projektionswand)
  • Nicht-Immersion (Desktop)
• Oft wird der Begriff eingeschränkt auf eine Modalität verwendet!
• Systeme mit voller Immersion gibt es eigentlich (noch) nicht.

Präsenz

• Psychologische Aspekte der Erfahrung von Virtueller Realität
• Oft in Kombination: Präsenz - Telepräsenz
• "Gefühl des Dortseins": You are there, You are there, We are there, it is here
• Gefühl der Unvermitteltheit von Erfahrungen (Illusion)
• Aktives Forschungsgebiet
  • International Society of Presence Research (ISPR)
  • MIT Press Journal Presence: Teleoperators and Virtual Environments

• Präsenz ist ein subjektives Konzept
• Präsenz kann eintreten, wenn
  • multimodale Stimulationen der menschlichen Wahrnehmung
  • als zusammenhängende Umgebung interpretiert werden
  • und dort Aktionen durchgeführt werden können
    (z.B. im Gegensatz zum Kino)
• Präsenz wird erreicht, wenn
  • der Benutzer sich bewußt in der Virtuellen Realität befindet
• Äußere Anzeichen für Präsenz
  • Benutzer verhält sich wie in der realen Welt
    (z.B. reaktives Verhalten)
• Ausführliche Beschreibung z.B. bei der ISPR

• Präsenz kann zu emotionalen Reaktionen führen
  • Dies kann für therapeutische Zwecke eingesetzt werden, um z.B. Phobien zu behandeln
• Präsenz wird auch unterteilt in
  • Soziale Präsenz - Das Gefühl mit anderen zusammen zu sein
  • Räumliche Präsenz - Das Gefühl an einem anderen Platz zu sein

Die folgenden Faktoren können zu einem Gefühl von Präsenz führen, sind aber nicht zwingend notwendig

• möglichst gute Immersion
• kognitive Last kann Präsenz verbessern

Anforderungen

• Maß für Präsenz ja/nein
  • besser: Skala
• Zuverlässig
  • Wiederholbarkeit der Messung, keine Abhängigkeit von nicht relevanten Faktoren
• Validität
  • nur Präsenz wird gemessen und nichts anderes
• online Messung
  • wünschenswert ist ein Maß, das bereits während der Interaktion den Grad der erreichten Präsenz mißt

Existierende Methoden

• Fragebögen
• Vergleich A/B
• Psychologische Maße
• Physiologische Maße
• Verhaltensbeobachtung

Fragebögen

• Große Auswahl an Fragebögen in der Literatur vorgeschlagen
  • IGroup Presence Questionaire (IPQ) [Schubert, 2001]
  • ITC Sense of Presence Inventory (SOPI) [Lessiter, 2001]
  • Slater-Usoh-Steed (SUS) Questionnaire [Slater, 1999]
  • VR Usability Questionnaire (VRUSE) [JSC, 2000]
  • Witmer-Singer Presence Questionnaire (PQ) [Witmer, 1994]
  • ...

Fragebögen - Auszug aus IPQ

• Ich hatte nicht das Gefühl, in dem virtuellen Raum zu sein.
• Wie sehr glich Ihr Erleben der virtuellen Umgebung dem Erlegen der realen Umgebung?
• Ich hatte das Gefühl, in dem virtuellen Raum zu handlen statt etwas von außen zu bedienen.
• Wie real erschien Ihnen die virtuelle Umgebung?
• Ich hatte das Gefühl, dass die virtuelle Umgebung hinter mir weitergeht.
• Ich hatte das Gefühl, nur Bilder zu sehen.
• Wie bewußt war Ihnen die reale Welt, während Sie sich durch die virtuelle Welt bewegten?

Fragebögen - Auszug aus PQ

• 7-Punkte Skala (nicht überzeugend ... sehr überzeugend)
• How much were you able to control events?
• How responsive was the environment to actions that you initiated (or performed)?
• How completely were all of your senses engaged?
• How aware were you of events occurring in the real world around you?
• How much did your experiences in the VE seem consistent with your real-world experiences?
• How involved were you in the VE experience?
• How well could you concentrate on the assigned tasks or required activities rather than on the mechanisms used to perform those tasks or activities?

Vergleich A/B

Idee: statt sich auf konkrete Ausprägungen festzulegen, können auch einfach unterschiedliche Bedingungen paarweise verglichen werden.

"Unter welcher der beiden Bedingungen fühlen Sie sich präsenter?"

Alternativ kann auch die Präsenz auf einer Skala direkt bewertet werden. Dies geht auch frei, d.h. es wird nur die Bewertungsdifferenz zwischen den verschiedenen Bedingungen gezählt.

Psychologische Maße

• Background Awareness [Nichols, 2000]
• Engagement [Darken, 1999]
• VR Situation Awareness Rating Technique [Kalawsky, 2000]
• Sas' questionnaire [Sas, 2001]

Physiologische Maße

• objektiv, online
• Idee: Reaktionen sollten bei hoher Präsenz ähnlich wie in Realität laufen
• Herzrate (mittlere Herzrate; Unterschied Baseline/Ende; prozentuale Änderung)
• Hautleitfähigkeit (mittlere; prozentuale Änderung)
• Hauttemperatur (mittlere; prozentuale Änderung)
• Atemgeschwindigkeit (prozentuale Änderung)

Verhaltensbeobachtung

• wie bei Physiologischen Maßen: Ähnlichkeit des Verhaltens in der VR als Beleg für Präsenz
• Ausrichten des Körpers
• Anteil an "Wiederholungstätern"
• Angstreaktion
• Laufverhalten
• Zeigen auf Objekte (Differenz zw. real und virtuell)
• Überraschungsreaktion
• Sozial konditionierte Reaktionen

Fazit

• Immersion ist der mehr technische Begriff, Präsenz der mehr psychologische
• etablieren von Präsenz ist eines der Ziele der VR
• daher ist die Messbarmachung besonders wichtig
• verschiedene Vorschläge für Verfahren existieren
• aber es gibt keinen allgemein akzeptierten Standard

Teile der hier dargestellten Informationen wurden entnommen aus

• Gutierrez, Vexo und Thalmann (2008), Stepping into Virtual Reality, Springer Verlag
• IGroup, IPQ, [online: http://www.igroup.org, am 18. April 2011]
• Witmer und Singer (1998), Measuring Presence in Virtual Environments: A Presence Questionnaire, Presence, Vol. 7, No. 3, MIT Press
• Youngblut (2003), Experience of Presence in Virtual Environments, PhD thesis at the Institute for Defense Analyses