Virtuelle Realität

Immersion und Präsenz

Dr. Thies Pfeiffer

AG Wissensbasierte Systeme, Technische Fakultät, Universität Bielefeld

Termin: Freitags, 10:15 Uhr

Raum: S2-121

Überblick

Inhalte der letzten Veranstaltung: Manipulation/Visionen in den Medien

  • Manipulationsverfahren für die Virtuelle Realität
    • Kanonisch oder Anwendungsspezifisch
    • Parameter, Probleme, Eigenschaften der Geräte
    • Manipulationsverfahren für kanonische Manipulationen
  • Visionen in den Medien
    • Technische Visionen und Interaktionsformen im Hintergrund
        Ausnahmen waren Johnny Mnemonic und Minority Report
    • Bestimmende Vorstellung: Totale Immersion des Benutzers
      • meist durch mehr oder weniger direkte Stimulation des Gehirns oder des Rückenmarks (eXistenZ, Matrix, 13th Floor)

Überblick

Inhalte dieser Veranstaltung

  • Was sind eigentlich Immersion und Präsenz?
  • Wie kann man beide messen?

Immersion und Präsenz - Begriffsbestimmung

Überlegung

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]

Robert Barker, 1792

Theorie

Was versteht Ihr unter dem Begriff Präsenz?

  • überlegt Euch bitte eine Definition (1-3 Zeilen)
  • schreibt Eure Definition auf einen Zettel (anonym)
  • in drei Minuten werden die Zettel eingesammelt

Theorie

Was versteht Ihr unter dem Begriff Präsenz?

  • nun werden die Definitionen gemischt und verteilt
  • ist die Euch zugekommene Definition interessant/lustig/spannend?
  • dann meldet Euch bitte und tragt die Definition vor!

Definitionen

Definition von der Seite der International Society for Presence Research (ISPR, Stand Januar 2012)

Telepresence, often shortened to presence, is commonly referred to as a sense of ‘being there’ in a virtual environment and more broadly defined as an illusion of nonmediation in which users of any technology overlook or misconstrue the technology’s role in their experience.

Definitionen - ISPR

Definition von der Seite der International Society for Presence Research (Stand Januar 2012)

Ein ausführlicherer Versuch einer Definition findet sich auf der Webseite der ISPR. Hier einige wesentliche Aspekte in eigenen Worten:

  • Präsenz ist die Abkürzung von TelePräsenz
  • Präsenz ist ein psychologischer Zustand oder eine persönliche Wahrnehmung, bei der die Rolle von menschengemachter Technologie nicht oder nur teilweise erkannt wird, obwohl die aktuelle Erfahrung des Individuums gerade durch Technik teilweise vermittelt wird.
  • Präsenz ist es, wenn eine Vermittelte Erfahrung zweiter Ordnung (durch eigene Sinne und menschliche Technik) als Vermittelte Erfahrung erster Ordnung (durch eigene Sinne) empfunden wird.
  • Präsenz ist die Eigentschaft eines Individuums und variiert über Personen und Zeit. Es ist nicht die Eigenschaft einer Technologie.
  • Präsenz ist ein Kontinuum

Definitionen - ISPR

Definition der ISPR

  • Präsenz ist mehrdimensional:
    • "Social Presence", "Spatial Presence", "Physical Presence", "Sense of Physical Space", "Perceptual Immersion", "Transportation", "A Sense of Being There"
    • "Sensory Presence", "Perceptual Realism", "Naturalness", "Ecological Validity", "Tactile Engagement"
    • "Social Realism"
    • "Engagement", "Involvement", "Psychological Ommersion"
    • "Social Presence"

Definitionen - ISPR

Definition der ISPR

  • Faktoren, die Präsenz beeinflussen:
    • Form: Zahl und Konsistenz der sensorischen Reize, Bildgröße und -qualität, Abstand, Verwendung von Bewegung und Farben, Lautstärke und -dynamik, visuelle und akustische Vielschichtigkeit, Subjektive Filmtechniken wie direkte Ansprache, Auffälligkeit der Technologie, Größe und Form der Technologie und eine Vielzahl an Variablen in Verbindung mit der Interaktionsfähigkeit
    • Inhalt: Sozialer Realismus (Glaubwürdigkeit), Qualität des Geschriebenen, Schauspielerische Leistung, Physikalische Erscheinung der Schauspieler bzw. Personen, Bekanntheitsgrad von Schauspielern, Einhaltung von Medienkonventionen, Natur der Aufgabe bzw. Aktivität
    • Benutzer: der Wille das Zweifeln auszusetzen, Wissen über und Erfahrung mit der Technologie, Alter, Geschlecht

Definitionen - ISPR

Definition der ISPR

  • Faktoren, die durch Präsenz beeinflusst werden:
    • Veränderung der physiologischen Erregung, Gefühl von Eigenbewegung, Bewegungskrankheit, Freude, Empathie, Lernen, verbesserte Leistungen in den Aufgaben, besseres Training, Psychologische Desensibilisierung, Verbundenheit mit anderen Personen, Parasoziale Beziehungen, eine Vielzahl unterschiedlicher emotionaler Reaktionen, Überzeugung, gestörte Erinnerung und soziale Urteilskraft.

Abrenzung von Immersion und Präsenz

Immersion ist ein Begriff, der erst mit der Entwicklung der VR-Technologie geprägt wurde. Immersion ist eng verknüpft mit Präsenz, betrachtet aber den Aspekt mehr aus technologischer Sicht und stellt stärker den Prozesscharakter des Eintauchens in eine Virtuelle Welt in den Vordergrund. Präsenz beschreibt dagegen einen Zustand.

Präsenz kann in der VR als Ergebnis der Immersion gesehen werden (Schubert, Friedmann & Regenbrecht 2001). Immersion ist objektiv quantifizierbar, Präsenz subjektiv.

Messen von Präsenz und Immersion

VRuse Questionnaire

VRuse Questionnaire - Part 9 - Immersion/Präsenz

  • 80. I felt a sense of being immersed in the virtual environment
  • 81. I did not need to feel immersed in the virtual environment to complete my task
  • 82. I got a sense of presence (i.e. being there)
  • 83. The quality of the image reduced my feeling of presence
  • 84. I thought that the field of view enhanced my sense of presence
  • 85. The display resolution reduced my sense of immersion
  • 86. I felt isolated and not part of the virtual environment
  • 87. I had a good sense of scale in the virtual environment
  • 88. I often did not know where I was in the virtual environment

PQ-Presence Questionnaire

  • Speziell auf Präsenz ausgerichter Fragebogen
  • Wurde zusammen mit dem ITQ - Immersive Tendency Questionnaire entwickelt, um generelle individuelle Unterschiede bzgl. der gefühlten/zugelassenen Präsenz zu ermitteln
  • Antworten auf einer 7-Punke Likert Skala
  • 32 Fragen beim PQ, 29 beim ITQ Fragebogen
  • Witmer, B. G. & Singer, M. J. (1998). Measuring presence in virtual environments: A presence questionnaire, Presence, MIT Press, 7, 225-240

PQ-Presence Questionnaire - Beispiele

  • 1. How much were you able to control events?
  • 2. How responsive was the environment to actions that you initiated (or performed)?
  • 3. How natural did your interactions with the environment seem?
  • 4. How completely were all of your senses engaged?
  • 5. How much did the visual aspects of the environment involve you?
  • 6. How much did the auditory aspects of the environment involve you?
  • 7. How natural was the mechanism which controlled movement through the environment?
  • 8. How aware were you of events occurring in the real world around you?
  • 9. How aware were you of your display and control devices?
  • 10. How compelling was your sense of objects moving through space?

PQ-Presence Questionnaire - Kritik von Mel Slater

  • Mel Slater äußerte kurz nach der Veröffentlichung des PQ heftige Kritik
  • Sein Hauptargument gegen die Verwendung des PQ ist, dass nur subjektive Beurteilungen im Vordergrund stehen und damit keine Trennung zwischen systemischer Immersion und persönlichem Gefühl von Präsenz ermittelt werden kann.
  • Neben diesem Argument gibt es auch noch weitere methodische Probleme.
  • Slater würde den ITQ jedoch verwenden, da es dort um persönliche Unterschiede geht.
  • Allerdings würde Slater am liebsten auf Fragebögen verzichten und andere Methoden bevorzugen.
  • Slater, M. (1999). Measuring presence: A response to the Witmer and Singer presence questionnaire. Presence, MIT Press, 8, 560-565

SUS Questionnaire

SUS

  • SUS = Slater, Usoh, Steed - Fragebogen wurde in einem Paper der drei Autoren vorgestellt
    • 1. Please rate your sense of being in the virtual environment, on a scale of 1 to 7, where 7 represents your normal experience of being in a place.
    • 2. To what extent were there times during the experience when the virtual environment was the reality for you?
    • 3. When you think back to the experience, do you think of the virtual environment more as images that you saw or more as somewhere that you visited?
    • 4. During the time of the experience, which was the strongest on the whole, your sense of being in the virtual environment or of being elsewhere?
    • 5. Consider your memory of being in the virtual environment. How similar in terms of the structure of the memory is this to the structure of the memory of other places you have been today? By ‘structure of the memory’ consider things like the extent to which you have a visual memory of the virtual environment, whether that memory is in colour, the extent to which the memory seems vivid or realistic, its size, location in your imagination, the extent to which it is panoramic in your imagination, and other such structural elements.
    • 6. During the time of your experience, did you often think to yourself that you were actually in the virtual environment?
Slater, M.; Usoh, M. & Steed, A. (1994). Depth of presence in virtual environments. Presence - Teleoperators and Virtual Environments, Cambridge, MA: MIT Press, 3, 130-144

Weitere Fragebögen

  • VR-Questionnaire - VRQ
  • Telepresence in Videoconference Scale
  • Igroup Presence Questionnaire
  • Children's Presence Questionnaire
  • TC-Sense of Presence Inventory (ITC-SOPI)

Anwendungsbezogene Fragebögen

Idee: wenn bei Anwendungsbezogenen Fragebögen in der virtuellen Simulation vergleichbare Ergebnisse zu denen in der Realität erzielt werden, hat man eine für den Anwendungszweck geeignete/ausreichende Präsenz erzeugt. Die Vergleichbarkeit ist insbesondere wichtig für Therapie und Training.

  • Fear of Flying Inventory (FFI)
  • Questionnaire on Attitude Towards Flying (QAF)

Fragebögen in Frage gestellt

Können Fragebögen zwischen Realität und Virtueller Realität unterscheiden?

  • Slater und Kollegen sind dieser Frage nachgegangen
  • Vergleich mittels SUS und PQ von Aufgaben, die einmal im Realen und einer Virtuellen Kopie durchgeführt wurden
  • Ergebnis: PQ zeigt keinen Unterschied, SUS ermittelt nur marginal größere Präsenz in der Realität
  • Fragebögen können also eher verwendet werden, um persönliche Unterschiede festzuhalten und weniger, um verschiedene Systeme zu vergleichen
  • Wichtige Einsicht: Wenn ein Wissenschaftler einen Laien sehr spezielle Fragen, wie die nach dem "Gefühl dort zu sein", stellt, so muss der Laie die Fragen zwangsläufig auf Grund seines Wissens interpretieren und wird z.B. dann nicht zwingend eine 7 verteilen - auch wenn der Experte es an seiner Stelle getan hätte.
Usoh, M.; Catena, E.; Arman, S. & Slater, M. (2000). Using presence questionnaires in reality. Presence: Teleoperators & Virtual Environments, MIT Press, 9, 497-503

Fragebögen in Frage gestellt

Können Fragebögen zwischen Realität und Virtueller Realität unterscheiden?

Reales Büro aus der Studie
Virtuelles Büro aus der Studie

Physiologische Kennzahlen

  • Herzfrequenz
  • Hautleitfähigkeit
  • Idee: Bruch von Präsenz lässt sich in Herzfrequenz ablesen
  • Unter anderem gefunden von Slater et al. (2006)
  • Vision: könnte online genutzt werden, um aktuellen Zustand zu überwachen und unterstützend einzugreifen
Slater et al. (2006). Analysis of Physiological Responses to a Social Situation in an Immersive Virtual Environment. Presence: Teleoperators and Virtual Environments 15:5, 553-569
Bio-Sensor zum Messen von Herzfrequenz und Hautleitfähigkeit (PASION Projekt)

Andere Methoden

  • Analyse des Sprachgebrauchs
    • ähnlich zu den anwendungsbezogenen Methoden (Vrgl. real vs. virtuell)
    • Beispiel: Verwendung von lokaler oder distaler Deixis (hier vs. dort)
Kramer, A. D. I.; Oh, L. M. & Fussell, S. R. (2006). Using linguistic features to measure presence in computer-mediated communication. Proceedings of the SIGCHI conference on Human Factors in computing systems, ACM, 913-916

Literatur

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Inhalte dieser Veranstaltung

  • Immersion und Präsenz
  • Begriffsbestimmung
  • Methoden zur Messung

Fazit: Präsenz und Immersion definieren das Ziel vieler VR Installationen, gleichzeitig ist es jedoch schwierig, die Begriffe genau zu bestimmen.

Noch fehlen geeignete Methoden, um eine eindeutige Aussage über den Grad von Präsenz oder Immersion treffen zu können. Bisherige Ansätze haben damit noch viele Schwierigkeiten.

Ausblick

Termin 13 - Software Architekturen

  • Wesentliche Meilensteine der VR Entwicklung und aktuelle Architekturklassen