Kényelem
A természetes megtekintés során az emberi vizualizációs rendszer több információforrásra vagy "jelekre" támaszkodik a 3D alakzatok és az objektumok relatív pozícióinak értelmezéséhez. Egyes jelek csak egyetlen szemre vagy monokuláris jelzésre támaszkodnak, beleértve a következőket:
Más jelek mindkét szemre vagy binokuláris jelekre támaszkodnak, és a következőket tartalmazzák:
- Vergence – lényegében a szem relatív elforgatása, amely egy objektum megtekintéséhez szükséges
- Binokuláris eltérés - a két szem hátán lévő jelenet kivetítései közötti különbségek mintázata
A fejre szerelt kijelzők maximális kényelme érdekében fontos, hogy a tartalmakat úgy hozzuk létre és mutassuk be, hogy azok a természetes világ nyomait utánozzák. Fizikai szempontból az is fontos, hogy olyan tartalmakat tervezzen, amelyekhez nincs szükség a nyak vagy a karok zsíros mozgására. Ebben a cikkben bemutatjuk a legfontosabb szempontokat, hogy szem előtt tartsuk ezeket a célokat.
Vergence-accommodation ütközés
Az objektumok egyértelmű megtekintéséhez az embereknek a szemük fókuszát az objektum távolságához kell igazítaniuk. Ugyanakkor a két szem elforgatásának az objektum távolságához kell közelednie , hogy elkerülje a kettős képek megtekintését. Természetes látványban a csúcspont és a szállás összekapcsolva van. Ha például egy közelben lát valamit, egy ház az orrához közel repül, a szeme keresztezi és egy közeli ponthoz igazodik. Ezzel szemben, ha az optikai végtelenségben lát valamit (nagyjából 6 m-ről vagy a normál látáshoz képest távolabbról), a szem látóvonala párhuzamossá válik, és a szem lencséi a végtelenbe kerülnek.
A legtöbb fejre szerelt kijelzőben a felhasználók mindig igazodnak a kijelző fókusztávolságához, hogy éles képet kapjanak, de a kívánt objektum távolságához konvergálva egyetlen képet kapnak. Amikor a felhasználók különböző távolságokat foglalnak el és konvergálnak, a két jelzés közötti természetes kapcsolat megszakad, ami vizuális kényelmetlenséghez vagy fáradtsághoz vezet.
Útmutató holografikus eszközökhöz
A HoloLens kijelzők optikai távolságra vannak rögzítve, körülbelül 2,0 m távolságra a felhasználótól. A felhasználóknak mindig közel 2,0 m-t kell elhelyezni, hogy tiszta képet tartsanak fenn az eszközön. Az alkalmazásfejlesztők a tartalmak és hologramok különböző mélységekben való elhelyezésével irányíthatják a felhasználók szemének konvergálását. A vergence-szállás ütközéséből eredő kényelmetlenség elkerülhető vagy minimálisra csökkenthető, ha a felhasználók a lehető legközelebb 2,0 m-hez közelednek. Egy nagy mélységű jelenetben például a fontos területeket helyezze közel 2,0 m-re a felhasználótól, ha lehetséges. Ha a tartalom nem helyezhető el 2,0 m közelében, a vergence-szállás ütközés okozta kényelmetlenség akkor a legnagyobb, ha a felhasználó tekintete oda-vissza vált a különböző távolságok között. Más szóval sokkal kényelmesebb egy olyan helyhez kötött hologramot nézni, amely 50 cm-re marad, mint egy 50 cm-re lévő hologramot, amely az idő múlásával ön felé és elmozdul.
A hologramok felhasználótól való elhelyezésének optimális távolsága
Ajánlott eljárások a HoloLenshez (1. generációs) és HoloLens 2
A maximális kényelem érdekében a hologram elhelyezésének optimális zónája 1,25 m és 5 m között van. A tervezőknek minden esetben meg kell próbálniuk strukturálni a tartalomjeleneteket, hogy arra ösztönözzék a felhasználókat, hogy a tartalomtól 1 méterre vagy távolabb kommunikáljanak (például állítsa be a tartalom méretét és az alapértelmezett elhelyezési paramétereket).
Bár időnként előfordulhat, hogy a tartalmat 1 m-nél közelebb kell megjeleníteni, javasoljuk, hogy a hologramok 40 cm-nél közelebb jelenjenek meg. Ezért azt javasoljuk, hogy 40 cm-nél kezdje el elhalványulni a tartalmat, és helyezzen el egy renderelő vágósíkot 30 cm-en , hogy elkerülje a közelebbi objektumokat.
A mélységben mozogó objektumok nagyobb valószínűséggel okoznak kényelmetlenséget a helyhez kötött tárgyaknál a vergence-szállás ütközés miatt. Hasonlóképpen, ha a felhasználóknak gyorsan váltaniuk kell a közel fókusz és a fókusz között (például egy előugró hologram miatt, amely közvetlen interakciót igényel) vizuális kényelmetlenséget és fáradtságot okozhat. Különös figyelmet kell fordítani a felhasználók gyakoriságának minimalizálására: a mélységben mozgó tartalmak megtekintésére, vagy a közel- és távoli hologramok közötti gyors váltásra.
A HoloLens 2 és a közeli interakciós távolságok egyéb szempontjai
Amikor közvetlen (közel) interakcióra tervez tartalmat HoloLens 2 vagy olyan alkalmazásokban, ahol a tartalmat 1 m-nél közelebb kell elhelyezni, különös figyelmet kell fordítani a felhasználói kényelem biztosítására. A vergence-szállás ütközés miatti kényelmetlenség esélye exponenciálisan nő a csökkenő megtekintési távolsággal. Emellett a felhasználók megnövekedett elmosódottságot tapasztalhatnak, amikor közel interakciós távolságokban tekintik meg a tartalmat, ezért azt javasoljuk, hogy tesztelje az optimális hologramelhelyezési zónában renderelt tartalmakat, és közelebb (kevesebb mint 1,0 m-re a vágósíkig) annak érdekében, hogy egyértelmű és kényelmes legyen a megtekintés.
Javasoljuk, hogy hozzon létre egy "mélységi költségvetést" az alkalmazásokhoz annak alapján, hogy a felhasználónak mennyi idő alatt kell megtekintenie a közel (1,0 m-nél kisebb) és a mélységben mozgó tartalmakat. Ilyen például, ha a felhasználót az esetek több mint 25%-ában nem helyezi el. Ha túllépi a mélységi költségkeretet, javasoljuk, hogy gondosan tesztelje a felhasználókat, hogy továbbra is kényelmes élményben legyen része.
Általában azt is javasoljuk, hogy gondosan tesztelje, hogy az interakciós követelmények (például a mozgás sebessége, az elérhetőség stb.) közel interakciós távolságokon is kényelmesek maradjanak a felhasználók számára.
Útmutató modern eszközökhöz
A modern eszközök esetében a HoloLens útmutatója és ajánlott eljárásai továbbra is érvényesek, de a kényelem zónájának konkrét értékei a kijelző fókusztávolságától függően változnak. A kijelzők fókusztávolsága általában 1,25–2,5 m között van. Ha kétségei vannak, kerülje az érdekes objektumok túl közel való megjelenítését a felhasználókhoz, és ehelyett próbálja meg a legtöbb tartalmat 1 m-re vagy távolabb tartani.
Interpupilláris távolság és függőleges eltolás
Ha fejre szerelt kijelzőkön (HMD) tekinti meg a digitális tartalmat, a néző szeme a digitális tartalom megjelenítési pozíciója alapján kritikus fontosságú. A digitális tartalom HMD-kben való kényelmes megtekintéséhez különösen fontos az interpupilláris távolság (IPD) és a függőleges eltolás (VO).
Az IPD az egyén szemének pupillái vagy középpontjai közötti távolságra utal. A VO az egyes szemeket ábrázoló digitális tartalmaknak a néző szemének vízszintes tengelyéhez viszonyított lehetséges függőleges eltolódására utal (nevezetesen nem ugyanaz, mint a vízszintes eltolás vagy a binokuláris eltérés). A fenti tényezőknek az egyes felhasználókkal való helytelen egyeztetése ronthatja a vergence-szállás ütközés által okozott kényelmetlenség hatásait, de akár kényelmetlenséget is okozhat a V-A ütközés minimalizálásakor (például a HoloLens 2,0 m fókusztávolságánál megjelenő tartalom esetén).
Útmutató holografikus eszközökhöz
HoloLens (1. generációs)
A HoloLens (1. generációs) esetében az IPD becsült értéke és beállítása az eszköz kalibrálása során történik. Ahhoz, hogy az új felhasználók egy már beállított eszközt használjanak, a kalibrálást futtatni kell, vagy az IPD-t manuálisan kell beállítani. A VO teljes mértékben az eszköz illeszkedésétől függ. Pontosabban a VO minimalizálása érdekében az eszköznek a felhasználó fején kell lennie, hogy a kijelzők simuljanak a szem tengelyével.
HoloLens 2
A HoloLens 2 esetében az IPD becslése és beállítása a szem/eszköz kalibrálása során történik. Ahhoz, hogy az új felhasználók egy már beállított eszközt használhassanak, a kalibrálást futtatni kell, hogy az IPD megfelelően legyen beállítva. A VO automatikusan el van számolva a HoloLens 2.
Útmutató modern eszközökhöz
Windows Mixed Reality modern HMD-k nem rendelkeznek automatikus kalibrálással az IPD-hez vagy a VO-hoz. Az IPD beállítható manuálisan a szoftverben (Mixed Reality Portál beállításainál lásd a kalibrálást), vagy egyes HMD-k mechanikus csúszkával rendelkeznek, amely lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy a lencsék térközét az IPD-nek nagyjából megfelelő kényelmes pozícióba állítsa.
Megjelenítési arányok
A vegyes valósági alkalmazások azért egyediek, mert a felhasználók szabadon mozoghatnak a világon, és ugyanúgy használhatják a virtuális tartalmakat, mintha valódi objektumok lennének. Ennek a benyomásnak a fenntartása érdekében kritikus fontosságú a hologramok renderelése, hogy stabilan jelenjenek meg a világon, és zökkenőmentesen animálhassák őket. Ennek a célnak a eléréséhez legalább 60 képkocka/másodperc (FPS) renderelése segít. Vannak olyan Mixed Reality eszközök, amelyek támogatják a 60 FPS-nél nagyobb képkockasebességű renderelést, és ezekhez az eszközökhöz ajánlott a magasabb képkockasebesség mellett renderelni, hogy optimális felhasználói élményt nyújtson.
Merülés mélyebbre
Ahhoz, hogy a hologramok úgy jelenjenek meg, mintha a valós vagy virtuális világban stabilak lennének, az alkalmazásoknak képeket kell renderelniük a felhasználó helyzetéből. Mivel a képmegjelenítés időt vesz igénybe, a HoloLens és más Windows Mixed Reality eszközök előre jelzik, hogy hol lesz a felhasználó feje, amikor a képek megjelennek a kijelzőkön. Ez az előrejelzési algoritmus egy közelítés. Windows Mixed Reality algoritmusok és hardverek úgy módosítják a renderelt képet, hogy figyelembe vegyék az előrejelzett és a tényleges fejpozíció közötti eltérést. Ez a folyamat úgy jeleníti meg a felhasználó által látott képet, mintha a megfelelő helyről lett volna renderelve, és a hologramok stabilnak érzik magukat. A frissítések a fej helyzetének kisebb változásaihoz működnek a legjobban, és nem tudnak teljes mértékben figyelembe venni néhány renderelt képbeli különbséget, például a mozgás-parallax által okozott különbségeket.
A minimálisan 60 FPS-es képkockasebesség megjelenítésével két dolgot tesz a stabil hologramok létrehozásához:
- A judder megjelenésének csökkentése, amelyet egyenetlen mozgás és dupla képek jellemeznek. A gyorsabb hologram-mozgás és az alacsonyabb renderelési arányok kifejezettebb judderhez vannak társítva. Ezért a 60 FPS (vagy az eszköz maximális renderelési sebessége) fenntartására való törekvés segít elkerülni a hologramok áthelyezésére vonatkozó juddert.
- A teljes késés minimalizálása. A 30FPS-en futó játékszállal és renderelési szálkal rendelkező motor esetében 33,3 ms extra késés érhető el. A késés csökkentésével ez csökkenti az előrejelzési hibát, és növeli a hologram stabilitását.
Teljesítményelemzés
Az alkalmazás képkockasebességének mérésére különböző eszközök használhatók, például:
- GPUView
- Visual Studio Grafikus hibakereső
- 3D-s motorokba beépített profilkészítők, például a Frame Debugger a Unityben
Önmozdulás és felhasználói mozgás
Az egyetlen korlátozás a fizikai tér mérete; Ha azt szeretné, hogy a felhasználók a valós helyiségeikben megszokottnál messzebb mozoghassanak a virtuális környezetben, akkor a tisztán virtuális mozgás egy formáját kell implementálnia. Azonban a tartós virtuális mozgás, amely nem egyezik a felhasználó valós, fizikai mozgás gyakran okozhat mozgásbetegséget. Ennek az eredménynek az az oka, hogy a virtuális világ önmozdulásának vizuális jelzései ütköznek a való világból érkező önmozdulat vestibularis jelzéseivel.
Szerencsére vannak tippek a felhasználói kommunikáció implementálásához, amelyek segíthetnek elkerülni a problémát:
- Mindig a felhasználót kell irányítania a mozgása felett; a váratlan önmozgás problémás
- Az emberek érzékenyek a gravitáció irányára. Ezért a nem felhasználó által kezdeményezett függőleges mozgásokat különösen el kell kerülni.
Útmutató holografikus eszközökhöz
Az egyik módszer, amely lehetővé teszi, hogy a felhasználó egy nagy virtuális környezetben egy másik helyre költözzön, azt a benyomást keltse, mintha egy kis objektumot helyezne át a jelenetben. Ez a hatás az alábbiak szerint érhető el:
- Adjon meg egy felületet, ahol a felhasználó kiválaszthat egy helyet abban a virtuális környezetben, ahová át szeretne helyezni.
- Kijelöléskor zsugorítsa a jelenetet egy lemezre a kívánt helyen.
- A hely kijelölése közben engedélyezze a felhasználónak, hogy úgy helyezze át, mintha kis objektum lenne. A felhasználó ezután a kijelölést a lábához közel helyezheti.
- A kijelölés megszüntetése után folytassa a teljes jelenet renderelését.
Útmutató modern eszközökhöz
Az előző holografikus eszköz megközelítés nem működik olyan jól egy modern eszközön, mert az alkalmazásnak nagy fekete ürességet vagy egy másik alapértelmezett környezetet kell megjelenítenie a "lemez" áthelyezése közben. Ez a kezelés megzavarja a merítés érzését. A modern headsetek felhasználói mozgásának egyik trükkje a "villogás" megközelítés. Ez az implementáció lehetővé teszi a felhasználó számára a mozgás feletti irányítást, és rövid benyomást kelt a mozgásról, de olyan rövidre teszi, hogy a felhasználó kevésbé érzi magát zavarban a tisztán virtuális önmozdulással:
- Adjon meg egy felületet, ahol a felhasználó kiválaszthat egy helyet abban a virtuális környezetben, ahová át szeretne helyezni.
- Kiválasztáskor kezdjen el egy gyors szimulált (100 m/s) mozgást a hely felé, miközben gyorsan elhalványul a renderelés.
- A fordítás befejezése után halványítsd vissza a renderelést.
Heads-up kijelzők
A first-person-shooter videojátékokban a fej-up kijelzők (HUD-k) folyamatosan információkat jelenítenek meg, például a játékosok állapotát, a minitérképeket és a leltárakat közvetlenül a képernyőn. A HUD jól dolgozik, hogy a játékost a játékélmény megzavarása nélkül tájékoztassa. A vegyes valósági élményekben a HUD-k jelentős kényelmetlenséget okozhatnak, és a magával ragadóbb környezethez kell igazítani. Pontosabban a felhasználó fej tájolásához mereven rögzített HUD-k valószínűleg kényelmetlenséget okoznak. Ha egy alkalmazáshoz HUD szükséges, javasoljuk, hogy fejzárolás helyett testzárolást. Ez a kezelés olyan kijelzőkészletként valósítható meg, amely azonnal lefordítható a felhasználóval, de ne forgassa el a felhasználó fejével, amíg el nem éri a forgatás küszöbértékét. A rotáció elérése után előfordulhat, hogy a HUD a felhasználói nézeten belül jeleníti meg az információkat. Kerülje az 1:1 HUD forgás és fordítás implementálását a felhasználó fejmozgásai alapján.
Szöveg olvashatósága
Az optimális szöveges olvashatóság segíthet csökkenteni a szemterhelést és fenntartani a felhasználói kényelmet, különösen olyan alkalmazásokban vagy forgatókönyvekben, amelyekben a felhasználóknak olvasásra van szükségük a HMD használata során. A szöveg olvashatósága számos tényezőtől függ, többek között az alábbiaktól:
- Olyan tulajdonságok megjelenítése, mint a képpontsűrűség, a fényerő és a kontraszt.
- Objektívtulajdonságok, például kromatikus aberráció
- Szöveg-/betűtípus-tulajdonságok, például a súly, a térköz, a serifs és a betűtípus/háttérszín.
Általában azt javasoljuk, hogy tesztelje az egyes alkalmazásokat az olvashatóság érdekében, és a lehető legnagyobb betűméretet tegye a kényelmes használat érdekében. A holografikus és modern eszközökkel kapcsolatos részletesebb útmutatást a Typography and Text in Unity (Tipográfia és Szöveg a Unityben) oldalon talál.
Holografikus kerettel kapcsolatos szempontok
A nagy tárgyakkal vagy sok objektummal rendelkező vegyes valósági élmények esetén rendkívül fontos figyelembe venni, hogy mennyi fej- és nyakmozgásra van szükség a tartalommal való interakcióhoz. A tapasztalatok három kategóriába sorolhatók a fejmozgás szempontjából:
- Vízszintes (oldalról oldalra)
- Függőleges (fel és le)
- Modern (vízszintes és függőleges)
Ha lehetséges, korlátozza a legtöbb interakciót vízszintes vagy függőleges kategóriákra, ideális esetben a legtöbb élmény a holografikus keret közepén történik, miközben a felhasználó feje semleges helyzetben van. Kerülje azokat az interakciókat, amelyek miatt a felhasználó folyamatosan áthelyezi a nézetet egy természetellenes fejpozícióba (például mindig felnéz egy kulcsmenü-interakció elérésére).
A tartalom optimális régiója 0 és 35 fok között van a horizont alatt
A vízszintes fejmozgás inkább a gyakori interakciókhoz használható, míg a függőleges mozgásokat a nem gyakori eseményekre kell fenntartani. Például egy hosszú vízszintes ütemtervet érintő élménynek korlátoznia kell a függőleges fejmozgást az interakciókhoz (például lenézni egy menüt).
Fontolja meg a teljes test mozgásának ösztönzését, nem csak a fejmozgást, ha objektumokat helyez a felhasználó térébe. A mozgó tárgyakkal vagy nagy tárgyakkal kapcsolatos tapasztalatoknak különös figyelmet kell fordítaniuk a fejmozgásra, különösen akkor, ha gyakori mozgást igényelnek mind a vízszintes, mind a függőleges tengelyek mentén.
Tekintet iránya
A szem- és nyakterhelés elkerülése érdekében a tartalmat úgy kell megtervezni, hogy a túlzott szem- és nyakmozgások elkerülhetők legyenek.
- Kerülje a horizont felett 10 foknál nagyobb tekintetszögeket (függőleges mozgás)
- Kerülje a horizont alatti 60 foknál nagyobb tekintetszögeket (függőleges mozgás)
- Kerülje a nyak forgását 45 foknál nagyobb mértékben középen (vízszintes mozgás)
Az optimális (pihenő) tekintet szöget 10-20 fokkal a horizont alatt tekintik, mivel a fej általában kissé lefelé billen, különösen tevékenységek során.
Karpozíciók
Izomfáradtság halmozódhat fel, ha a felhasználók elvárják, hogy tartsa a kezét emelt időtartama alatt a tapasztalat. Az is nehézkes lehet, ha a felhasználónak ismétlődően kell légi érintéses kézmozdulatokat készítenie hosszú ideig. Ezért azt javasoljuk, hogy az élmények ne igényeljenek állandó, ismétlődő kézmozdulat-bevitelt. Ez a cél úgy érhető el, hogy rövid szüneteket tartalmaz, vagy kézmozdulat és beszédbevitel keverékét kínálja az alkalmazással való interakcióhoz.