Comfort

Tijdens natuurlijke weergave is het menselijke visuele systeem afhankelijk van meerdere bronnen van informatie, of 'cues', om 3D-vormen en de relatieve posities van objecten te interpreteren. Sommige aanwijzingen zijn slechts afhankelijk van één oog, of monotaal cue, waaronder:

Andere aanwijzingen zijn afhankelijk van beide ogen, of binotaal cues, en omvatten:

  • Vergence: in wezen de relatieve rotaties van de ogen die nodig zijn om naar een object te kijken
  • Binotaal verschil: het patroon van verschillen tussen de projecties van de scène op de achterkant van de twee ogen

Om maximale comfort te garanderen bij weergaven op het hoofd, is het belangrijk om inhoud te maken en weer te geven op een manier die aanwijzingen in de natuurlijke wereld nabootst. Vanuit een fysiek perspectief is het ook belangrijk om inhoud te ontwerpen waarvoor geen beweging van de oren of armen is vereist. In dit artikel gaan we in op belangrijke overwegingen om rekening mee te houden om deze doelen te bereiken.

Vergence-conflict

Om objecten duidelijk weer te geven, moetenmensen de focus van hun ogen aanpassen aan de afstand van het object. Tegelijkertijd moet de draaiing van beide ogen convergeren naar de afstand van het object om dubbele afbeeldingen te voorkomen. In natuurlijke weergave worden vergence en verzakking gekoppeld. Wanneer u iets in de buurt bekijkt, bijvoorbeeld een huis dat dicht bij uw neus staat, worden uw ogen kruisend en naar een bijna punt aangepast. Als u daarentegen iets bekijkt met optische oneindigheid (ongeveer vanaf 6 m of verder voor normaal gezichtsvermogen), worden de gezichtslijnen van uw ogen parallel en zijn de lenzen van uw ogen geschikt voor oneindig.

In de meeste head-mounted weergaven passen gebruikers zich altijd aan de centrale afstand van de weergave om een sterke afbeelding te krijgen, maar worden ze geconvergeerd naar de afstand van het interesseobject om één afbeelding te krijgen. Wanneer gebruikers zich in verschillende afstanden kunnen vinden en convergeren, wordt de natuurlijke koppeling tussen de twee cues verbroken, wat leidt tot visuele angst of onbuiglijkheid.


Richtlijnen voor holografische apparaten

HoloLens weergaven zijn vast op een optische afstand van ongeveer 2,0 m van de gebruiker. Gebruikers moeten altijd een ruimte van ongeveer 2,0 m hebben om een duidelijke afbeelding op het apparaat te behouden. App-ontwikkelaars kunnen helpen waar de ogen van gebruikers worden geconvergeerd door inhoud en hologrammen op verschillende diepten te plaatsen. U kunt het conflict voorkomen of minimaliseren door inhoud te bewaren die gebruikers zo dicht mogelijk bij 2,0 m convergeren. Plaats bijvoorbeeld in een scène met veel diepte waar mogelijk de interessegebieden in de buurt van 2,0 m van de gebruiker. Wanneer inhoud niet in de buurt van 2,0 m kan worden geplaatst, is de angst van het conflict tussen vering en conflict het grootst wanneer de staring van de gebruiker tussen verschillende afstanden heen en weer schakelt. Met andere woorden, het is veel vertrouwder om te kijken naar een stationair hologram dat 50 cm verwijderd blijft dan om te kijken naar een hologram van 50 cm afstand dat in de tijd naar en van u af beweegt.

Optimale afstand voor het plaatsen van hologrammen van de gebruiker.
Optimale afstand voor het plaatsen van hologrammen van de gebruiker

Best practices voor HoloLens (eerste generatie) en HoloLens 2

Voor maximale comfort ligt de optimale zone voor de plaatsing van hologrammen tussen 1,25 m en 5 m. In elk geval moeten ontwerpers proberen inhoudscènes te structureren om gebruikers aan te zetten om 1 m of verder weg van de inhoud te communiceren (bijvoorbeeld de grootte van de inhoud en de standaardparameters voor plaatsing aanpassen).

Hoewel inhoud af en toe dichter bij 1 m moet worden weergegeven, raden we u aan om hologrammen nooit dichter dan 40 cm weer te geven. Daarom raden we u aan om inhoud bij 40 cm uit te vervaagen en een renderingsfragmentvlak van 30 cm te plaatsen om te voorkomen dat er meer objecten zijn.

Objecten die zich in een diepte verplaatsen, produceren waarschijnlijker dan stationaire objecten als gevolg van het conflict tussen vering en conflict. Op dezelfde manier kan het vereisen van gebruikers om snel te schakelen tussen near-focus en far-focus (bijvoorbeeld vanwege een pop-up hologram dat directe interactie vereist) leiden tot visuele overlast en overlast. Wees extra op de hoogte om te minimaliseren hoe vaak gebruikers zijn: inhoud weergeven die zich in een diepte verplaatst of snel schakelen tussen de focus tussen near en far hologrammen.

Andere overwegingen voor HoloLens 2 en bijna-interactieafstanden

Bij het ontwerpen van inhoud voor directe (bijna) interactie in HoloLens 2 of in toepassingen waarbij inhoud dichter bij 1 m moet worden geplaatst, moet extra aandacht worden genomen om gebruikers te gerust te laten. De kans op problemen als gevolg van het conflict tussen samenloop van conflicten neemt exponentieel toe met een afnemende kijkafstand. Daarnaast kunnen gebruikers een verhoogde wazigheid ervaren bij het weergeven van inhoud op korte afstand van interacties. Daarom raden we u aan om inhoud te testen die zowel wordt weergegeven binnen de zone van optimale hologramplaatsing als dichter bij (minder dan 1,0 m tot aan het knipvlak) om ervoor te zorgen dat deze duidelijk en vertrouwd blijft.

We raden u aan een dieptebudget te maken voor apps op basis van de hoeveelheid tijd die een gebruiker verwacht om inhoud te bekijken die zich in de buurt (minder dan 1,0 m) en die zich in de diepte verplaatst. Een voorbeeld hiervan is om te voorkomen dat de gebruiker in die situaties meer dan 25% van de tijd wordt geplaatst. Als het dieptebudget wordt overschreden, raden we u aan om zorgvuldig gebruikerstests uit te voeren om er zeker van te zijn dat het een vertrouwd ervaring blijft.

Over het algemeen raden we ook zorgvuldig testen aan om ervoor te zorgen dat eventuele interactievereisten (bijvoorbeeld de snelheid van de verplaatsing, bereikbaarheid, enzovoort) bij bijna-interactieafstanden vertrouwd blijven voor gebruikers.

Richtlijnen voor in immersieve apparaten

Voor in immersieve apparaten zijn de richtlijnen en best practices voor HoloLens nog steeds van toepassing, maar de specifieke waarden voor de comfortzone worden verschoven, afhankelijk van de afstand tussen de afstand tussen de weergave en de weergave. Over het algemeen liggen de afstandsafstanden tot deze weergaven tussen 1,25m-2,5m. Bij twijfel moet u voorkomen dat objecten die van belang zijn, te dicht bij gebruikers worden weergeven en in plaats daarvan proberen de meeste inhoud 1 m of verder weg te houden.

Interpupillary afstand en verticale offset

Bij het weergeven van digitale inhoud op head-mounted displays (HMD) is de positie van de ogen van een kijker op basis van de weergavepositie van digitale inhoud essentieel. Met name interpupillary distance(IPD)en vertical offset (VO) zijn belangrijk voor een vertrouwd beeld van digitale inhoud in HMD's.

IPD verwijst naar de afstand tussen de ogen van een persoon tussen de pupillen, of centers. VO verwijst naar de mogelijke verticale verschuiving van digitale inhoud die aan elk oog wordt weergegeven ten opzichte van de horizontale as van de ogen van de kijker (dit is met name NIET hetzelfde als horizontale offset of binotaal verschil). Het verkeerd afstemmen van een van deze factoren of beide factoren op een afzonderlijke gebruiker kan de gevolgen van een conflict met de vering veroorzaken, maar dit kan zelfs leiden tot een verslechtering wanneer het V-A-conflict wordt geminimaliseerd (bijvoorbeeld voor inhoud die wordt weergegeven op de afstand van 2,0 m van de HoloLens).

Richtlijnen voor holografische apparaten

HoloLens (eerste generatie)

Voor HoloLens (eerste generatie) wordt de IPD geschat en ingesteld tijdens het kalibratieproces van het apparaat. Voor nieuwe gebruikers van een apparaat dat al is ingesteld, moet kalibratie worden uitgevoerd of moet ip-adres handmatig worden ingesteld. VO is volledig afhankelijk van de apparaatfitte. Om VO zo klein mogelijk te maken, moet het apparaat op het hoofd van een gebruiker staan, zodat de weergaven gelijk zijn aan de as van zijn/haar ogen.

HoloLens 2

Voor HoloLens 2 wordt IPD geschat en ingesteld tijdens de kalibratie van het oog/apparaat. Voor nieuwe gebruikers van een apparaat dat al is ingesteld, moet kalibratie worden uitgevoerd om ervoor te zorgen dat ip-adressen correct zijn ingesteld. VO wordt automatisch in de HoloLens 2.

Richtlijnen voor in immersieve apparaten

Windows Mixed Reality immersieve HMD's hebben geen automatische kalibratie voor IPD of VO. IP-adressen kunnen handmatig worden ingesteld in software (onder Mixed Reality-portal-instellingen, zie kalibratie ),of sommige HMD's hebben een mechanische schuifregelaar waarmee de gebruiker de afstand van de lenzen kan aanpassen naar een vertrouwd positie die grofweg overeenkomt met hun IP-adres.

Renderingsnelheden

Mixed Reality-apps zijn uniek omdat gebruikers zich overal ter wereld vrij kunnen bewegen en met virtuele inhoud kunnen communiceren alsof het echte objecten zijn. Om deze indruk te behouden, is het essentieel om hologrammen weer te geven, zodat ze stabiel in de wereld worden weergegeven en soepel worden weergegeven. Het weergeven van minimaal 60 frames per seconde (FPS) helpt dit doel te bereiken. Er zijn enkele Mixed Reality-apparaten die rendering ondersteunen bij framerates die hoger zijn dan 60FPDN. Voor deze apparaten is het raadzaam om op de hogere framerates weer te geven om een optimale gebruikerservaring te bieden.

Dieper duiken

Als u hologrammen wilt tekenen om er uit te zien, alsof ze stabiel zijn inde echte of virtuele wereld, moeten apps afbeeldingen van de positie van de gebruiker renderen. Omdat het weergeven van afbeeldingen tijd kost, voorspellen HoloLens en andere Windows Mixed Reality apparaten waar het hoofd van een gebruiker moet zijn wanneer de afbeeldingen worden weergegeven in de weergaven. Dit voorspellingsalgoritme is een benadering. Windows Mixed Reality en hardware passen de gerenderde afbeelding aan om rekening te houden met de discrepantie tussen de voorspelde hoofdpositie en de werkelijke hoofdpositie. Dit proces zorgt ervoor dat de afbeelding die door de gebruiker wordt weergegeven, lijkt alsof deze vanaf de juiste locatie wordt weergegeven en hologrammen stabiel zijn. De updates werken het beste voor kleine wijzigingen in de hoofdpositie en kunnen niet volledig rekening houden met enkele verschillen in gerenderde afbeeldingen, zoals die worden veroorzaakt door motion-parallax.

Door een minimale framesnelheid van 60FPDN weer te verlenen, doet u twee dingen om stabiele hologrammen te maken:

  1. Het verminderen van de weergave van judder, die wordt gekenmerkt door ongelijke beweging en dubbele afbeeldingen. Snellere hologram-beweging en lagere rendersnelheden worden gekoppeld aan meer uitgesproken judder. Daarom is het verstandig om altijd 60 FPS (of de maximale renderfrequentie van uw apparaat) te onderhouden, om te voorkomen dat judder hologrammen verplaatst.
  2. De algehele latentie minimaliseren. In een engine met een gamethread en een render-thread die wordt uitgevoerd in lockstep, kan met 30FPS 33,3 ms extra latentie worden toevoegen. Door de latentie te verminderen, vermindert dit de voorspellingsfout en verhoogt u de stabiliteit van hologrammen.

Prestatieanalyse

Er zijn verschillende hulpprogramma's die kunnen worden gebruikt om de snelheid van uw toepassingsframe te benchmarken, zoals:

  • GPUView
  • Visual Studio Grafische debugger
  • Profilers die zijn ingebouwd in 3D-engines, zoals het framedebugger in Unity

Zelf-beweging en gebruikers-locomotion

De enige beperking is de grootte van uw fysieke ruimte; Als u wilt toestaan dat gebruikers zich verder in de virtuele omgeving verplaatsen dan in hun werkelijke ruimten, moet een vorm van uitsluitend virtuele beweging worden geïmplementeerd. Langdurige virtuele beweging die niet overeen komt met de echte fysieke beweging van de gebruiker, kan echter vaak beweging veroorzaken. Dit resultaat komt doordat de visuele aanwijzingen voor beweging zelf vanuit de virtuele wereld conflicteren met de vedbelvormige aanwijzingen voor zelf beweging die afkomstig zijn uit de echte wereld.

Gelukkig zijn er tips voor het implementeren van gebruikers-locomotion die het probleem kunnen helpen voorkomen:

  • De gebruiker altijd de controle geven over zijn verplaatsingen; onverwachte zelf beweging is problematisch
  • Mensen zijn gevoelig voor de richting van de ernst. Daarom moeten met name niet door de gebruiker geïnitieerde verticale beweging worden vermeden.

Richtlijnen voor holografische apparaten

Een methode waarmee de gebruiker naar een andere locatie in een grote virtuele omgeving kan gaan, is om de indruk te geven dat ze een klein object in de scène verplaatsen. Dit effect kan als volgt worden bereikt:

  1. Geef een interface op waar de gebruiker een spot kan selecteren in de virtuele omgeving waar ze zich willen verplaatsen.
  2. Bij selectie verkleint u de scèneweergave tot een schijf rond de gewenste spot.
  3. Terwijl u de spot geselecteerd houdt, kunt u de gebruiker toestaan om deze te verplaatsen alsof het een klein object is. De gebruiker kan de selectie vervolgens dicht bij zijn of haar voet verplaatsen.
  4. Bij het deselecteren hervat u de weergave van de hele scène.

Richtlijnen voor in immersieve apparaten

De voorgaande holografische apparaatbenadering werkt niet zo goed in een in immersief apparaat, omdat de app een grote zwarte void of een andere standaardomgeving moet renderen tijdens het verplaatsen van de 'schijf'. Deze behandeling verstoort ons gevoel van indompeling. Een trick voor gebruikers-locomotion in een immersive headset is de 'blink'-benadering. Deze implementatie biedt de gebruiker controle over de beweging en geeft een korte indruk van beweging, maar maakt het zo kort dat de gebruiker zich minder gedesoriënteerd zal voelen door de pure virtuele zelf beweging:

  1. Geef een interface op waar de gebruiker een spot kan selecteren in de virtuele omgeving waar ze zich willen verplaatsen.
  2. Bij selectie begint u met een snelle gesimuleerde beweging (100 m/s) naar die locatie terwijl u de rendering snel uitstult.
  3. Vervaag de rendering weer in nadat de vertaling is gemaakt.

Kop-up wordt weergegeven

In videogames met first person-first-person-games wordt er permanent informatie weergegeven op het scherm, zoals de status van de speler, minikaarten en inventarissen. HET werk van HUD is goed om de speler op de hoogte te houden zonder dat dit ten goede komt aan de ervaring van de speler. In mixed reality hebben HUD's de mogelijkheid om aanzienlijke overlast te veroorzaken en moeten ze worden aangepast aan de meer in immersieve context. Met name HUD's die strikt zijn vergrendeld voor de richting van het hoofd van de gebruiker, produceren waarschijnlijk ijfs. Als een app een HUD vereist, raden we u aan hoofdvergrendeling te gebruiken in plaats van hoofdvergrendeling. Deze behandeling kan worden geïmplementeerd als een set weergaven die direct worden vertaald met de gebruiker, maar niet met het hoofd van de gebruiker draaien totdat een drempelwaarde voor rotatie is bereikt. Zodra deze rotatie is bereikt, kan de HUD zich opnieuw insoriënteren om de informatie in het weergaveveld van de gebruiker weer te geven. Vermijd het implementeren van 1:1 HUD rotatie en vertaling op basis van de hoofd beweging van de gebruiker.

Leesbaarheid van tekst

Optimale leesbaarheid van de tekst kan helpen bij het verminderen van de belasting van de ogen en het behouden van het gemak van de gebruiker, met name in toepassingen of scenario's waarvoor gebruikers moeten lezen tijdens het gebruik van een HMD. De leesbaarheid van tekst is afhankelijk van verschillende factoren, waaronder:

  • Eigenschappen weergeven, zoals pixeldichtheid, helderheid en contrast.
  • Lenseigenschappen zoalstic aberration
  • Tekst-/lettertype-eigenschappen, zoals gewicht, afstand, teken- en achtergrondkleur.

Over het algemeen raden we u aan specifieke toepassingen te testen op leesbaarheid en lettertypegrootten zo groot mogelijk te maken voor een vertrouwd ervaring. Meer gedetailleerde richtlijnen voor holografische en in immersieve apparaten vindt u in onze typografie en tekst op Unity-pagina's.

Overwegingen voor Holographic Frame

Voor mixed reality ervaring met grote objecten of veel objecten is het van cruciaal belang om te overwegen hoeveel hoofd- en zijbewegingen nodig zijn om te communiceren met inhoud. Ervaringen kunnen worden onderverdeeld in drie categorieën wat betreft hoofdbewegingen:

  • Horizontaal (van links naar rechts)
  • Verticaal (omhoog en omlaag)
  • In immersief (horizontaal en verticaal)

Beperk zo mogelijk de meeste interacties tot horizontale of verticale categorieën, idealiter met de meeste ervaringen die plaatsvinden in het midden van het holografische kader terwijl het hoofd van de gebruiker zich in een neutrale positie belet. Vermijd interacties die ervoor zorgen dat gebruikers hun weergave voortdurend naar een onnatafbare hoofdpositie verplaatsen (bijvoorbeeld altijd op zoek naar toegang tot een interactie in het sleutelmenu).

Optimale regio voor inhoud is 0 tot 35 graden onder de horizon
Optimale regio voor inhoud is 0 graden tot 35 graden onder de horizon

Horizontale verplaatsing van hoofd is meer voor frequente interacties, terwijl verticale verplaatsingen moeten worden gereserveerd voor ongebruikelijke gebeurtenissen. Een ervaring met een lange horizontale tijdlijn moet bijvoorbeeld de verticale verplaatsing van het hoofd beperken voor interacties (zoals omlaag kijken naar een menu).

Overweeg om de beweging van het volledige lichaam te stimuleren, in plaats van alleen hoofdbewegingen, door objecten rond de ruimte van de gebruiker te plaatsen. Ervaringen met het verplaatsen van objecten of grote objecten moeten speciale aandacht besteden aan hoofdbewegingen, met name wanneer ze regelmatig langs de horizontale en verticale assen moeten worden verplaatst.

Richting staren

Om belasting van ogen en ogen te voorkomen, moet de inhoud zodanig worden ontworpen dat overmatige oog- en bewegingsbewegingen worden vermeden.

  • Vermijd staringshoeken die meer dan 10 graden boven de horizon liggen (verticale beweging)
  • Vermijd staringshoeken die meer dan 60 graden onder de horizon liggen (verticale beweging)
  • Vermijd rotatie van roulaties van meer dan 45 graden buiten het midden (horizontale verplaatsing)

De optimale (resting) kijkhoek wordt beschouwd tussen 10-20 graden onder de horizon, omdat de kop enigszins omlaag draait, met name tijdens activiteiten.

Arm-posities

De kans op uitputting kan zich opstapelen wanneer van gebruikers wordt verwacht dat ze tijdens een ervaring een hand houden. Het kan ook een hele tijd duren om te vereisen dat de gebruiker gedurende een lange periode herhaaldelijk tikken in de lucht maakt. We raden daarom aan om te voorkomen dat er constante, herhaalde bewegingsinvoer nodig is. Dit doel kan worden bereikt door korte pauzes op te nemen of door een combinatie van beweging en spraakinvoer aan te bieden om met de app te communiceren.

Zie ook