Conforto
Durante a visualização natural, o sistema visual humano depende de várias origens de informações, ou "pistas", para interpretar formas 3D e as posições relativas dos objetos. Algumas pistas dependem apenas de um único olho, ou pista monocular, incluindo:
Outras ajudas dependem de ambos os olhos, ou pistas binoculares, e incluem:
- Vergence - essencialmente as rotações relativas dos olhos necessários para olhar para um objeto
- Disparidade binocular - o padrão de diferenças entre as projecções da cena na parte de trás dos dois olhos
Para garantir o máximo conforto em ecrãs montados na cabeça, é importante criar e apresentar conteúdo de uma forma que imita pistas no mundo natural. Do ponto de vista físico, também é importante conceber conteúdos que não exijam movimentos fatigantes do pescoço ou braços. Neste artigo, vamos abordar considerações-chave a ter em conta para alcançar estes objetivos.
Conflito de vergence-accommodation
Para ver os objetos de forma clara, os seres humanos têm de acomodar ou ajustar o foco dos seus olhos à distância do objeto. Ao mesmo tempo, a rotação de ambos os olhos tem de convergir para a distância do objeto para evitar ver imagens duplas. Na visualização natural, a vergência e o alojamento estão ligados. Quando vê algo perto, por exemplo, uma casa voa perto do seu nariz, os seus olhos cruzam-se e acomodam-se a um ponto próximo. Por outro lado, se vir algo no infinito ótico (aproximadamente a partir dos 6 m ou mais para a visão normal), as linhas de visão dos seus olhos tornam-se paralelas e as lentes dos seus olhos acomodam-se ao infinito.
Na maioria dos ecrãs montados na cabeça, os utilizadores irão sempre acomodar a distância focal do ecrã para obter uma imagem nítida, mas convergir para a distância do objeto de interesse para obter uma única imagem. Quando os utilizadores acomodam e convergem para distâncias diferentes, a ligação natural entre as duas pistas é quebrada, levando ao desconforto visual ou fadiga.
Documentação de orientação para dispositivos holográficos
Os ecrãs do HoloLens são fixos a uma distância ótica a aproximadamente 2,0 m de distância do utilizador. Os utilizadores têm de acomodar sempre cerca de 2,0 m para manter uma imagem clara no dispositivo. Os programadores de aplicações podem orientar onde os olhos dos utilizadores convergem ao colocar conteúdos e hologramas em várias profundidades. O desconforto do conflito entre a vergência e o alojamento pode ser evitado ou minimizado mantendo o conteúdo para o qual os utilizadores convergem o mais próximo possível das 2,0 m. Por exemplo, numa cena com muita profundidade, coloque as áreas de interesse perto de 2,0 m do utilizador, sempre que possível. Quando o conteúdo não pode ser colocado perto das 2,0 m, o desconforto do conflito de vergence-accommodation é maior quando o olhar do utilizador alterna entre distâncias diferentes. Por outras palavras, é muito mais confortável olhar para um holograma estacionário que fica a 50 cm de distância do que olhar para um holograma a 50 cm de distância que se move para e para longe de si ao longo do tempo.
Distância ideal para colocar hologramas do utilizador
Melhores práticas para o HoloLens (1.ª geração) e HoloLens 2
Para máximo conforto, a zona ideal para colocação de hologramas é entre 1,25 m e 5 m. Em todos os casos, os designers devem tentar estruturar cenas de conteúdo para incentivar os utilizadores a interagir 1 m ou mais longe do conteúdo (por exemplo, ajustar o tamanho do conteúdo e os parâmetros de colocação predefinidos).
Embora, ocasionalmente, o conteúdo tenha de ser apresentado mais próximo de 1 m, recomendamos que não apresente hologramas com menos de 40 cm. Assim, recomendamos que comece a desaparecer o conteúdo a 40 cm e a colocar um plano de recorte de composição a 30 cm para evitar objetos mais próximos.
Os objetos que se movem em profundidade são mais propensos do que objetos estacionários a produzir desconforto devido ao conflito de vergência-alojamento. Da mesma forma, exigir que os utilizadores alternem rapidamente entre o foco próximo e o foco distante (por exemplo, devido a um holograma de pop-up que requer interação direta) pode causar desconforto visual e fadiga. Deve ter cuidado adicional para minimizar a frequência com que os utilizadores estão: ver conteúdos que se movem em profundidade ou mudar rapidamente o foco entre hologramas próximos e distantes.
Outras considerações para HoloLens 2 e distâncias de interação próximas
Ao conceber conteúdo para interação direta (próxima) no HoloLens 2 ou em quaisquer aplicações em que o conteúdo tenha de ser colocado mais perto de 1 m, deve ter cuidado adicional para garantir o conforto do utilizador. As probabilidades de desconforto devido ao conflito vergig-alojamento aumentam exponencialmente com a diminuição da distância de visualização. Além disso, os utilizadores podem deparar-se com uma maior desfocagem ao visualizar conteúdo a distâncias de interação próximas, pelo que recomendamos que teste o conteúdo composto dentro da zona de posicionamento ideal do holograma e mais próximo (menos de 1,0 m abaixo do plano de recorte) para garantir que permanece claro e confortável de ver.
Recomendamos que crie um "orçamento de profundidade" para aplicações com base na quantidade de tempo que se espera que um utilizador veja os conteúdos próximos (menos de 1,0 m) e se mova em profundidade. Um exemplo é evitar colocar o utilizador nessas situações mais de 25% do tempo. Se o orçamento de profundidade for excedido, recomendamos um teste cuidadoso do utilizador para garantir que continua a ser uma experiência confortável.
Em geral, também recomendamos testes cuidadosos para garantir que quaisquer requisitos de interação (por exemplo, velocidade de movimento, alcance, etc.) a distâncias de interação próximas permanecem confortáveis para os utilizadores.
Documentação de orientação para dispositivos envolventes
Para dispositivos envolventes, a documentação de orientação e as melhores práticas do HoloLens ainda se aplicam, mas os valores específicos para a Zona de Conforto são alterados consoante a distância focal para o ecrã. Em geral, as distâncias focais para estes ecrãs situam-se entre 1,25m e 2,5 m. Em caso de dúvida, evite compor objetos de interesse demasiado próximos dos utilizadores e, em vez disso, tente manter a maioria dos conteúdos a 1 m ou mais longe.
Distância interpessolária e deslocamento vertical
Ao visualizar conteúdo digital em ecrãs montados na cabeça (HMD), a posição dos olhos de um visualizador com base na posição de apresentação do conteúdo digital é fundamental. Especificamente, tanto a distância interpupillary (IPD) como o deslocamento vertical (VO) são importantes para uma visualização confortável dos conteúdos digitais em HMDs.
IPD refere-se à distância entre as pupilas, ou centros, dos olhos de um indivíduo. VO refere-se ao potencial desvio vertical do conteúdo digital mostrado a cada olho em relação ao eixo horizontal dos olhos do visualizador (nomeadamente, isto não é o mesmo que desvio horizontal ou disparidade binocular). Corresponder incorretamente ou ambos estes fatores a um utilizador individual pode agravar os efeitos de desconforto causados por conflitos de vergência-alojamento, mas pode até causar desconforto quando o conflito V-A é minimizado (por exemplo, para conteúdo apresentado à distância focal de 2,0 m do HoloLens).
Documentação de orientação para dispositivos holográficos
HoloLens (1.ª geração)
Para o HoloLens (1.ª geração), o IPD é estimado e definido durante a calibragem do dispositivo. Para novos utilizadores num dispositivo já configurado, a calibragem tem de ser executada ou o IPD tem de ser definido manualmente. O VO depende totalmente do ajuste do dispositivo. Especificamente, para minimizar o VO, o dispositivo tem de estar sobre a cabeça de um utilizador para que os ecrãs estejam nivelados com o eixo dos seus olhos.
HoloLens 2
Para HoloLens 2, o IPD é estimado e definido durante a calibragem do dispositivo/olho. Para novos utilizadores num dispositivo já configurado, a calibragem tem de ser executada para garantir que o IPD está definido corretamente. O VO é contabilizado automaticamente no HoloLens 2.
Documentação de orientação para dispositivos envolventes
Windows Mixed Reality HMDs envolventes não têm calibragem automática para IPD ou VO. O IPD pode ser definido manualmente no software (nas definições do Portal do Mixed Reality, ver calibragem) ou alguns HMDs têm um controlo de deslize mecânico que permite ao utilizador ajustar o espaçamento das lentes para uma posição confortável que corresponda aproximadamente ao IPD.
Taxas de composição
As aplicações de realidade mista são exclusivas porque os utilizadores podem mover-se livremente no mundo e interagir com conteúdos virtuais como se fossem objetos reais. Para manter esta impressão, é fundamental compor hologramas para que apareçam estáveis no mundo e animem sem problemas. Compor com um mínimo de 60 fotogramas por segundo (FPS) ajuda a alcançar este objetivo. Existem alguns dispositivos Mixed Reality que suportam a composição em velocidades de fotogramas superiores a 60 FPS e, para estes dispositivos, é recomendado compor nas velocidades de frame mais elevadas para proporcionar uma experiência de utilizador ideal.
Mergulhar mais fundo
Para desenhar hologramas para terem um aspeto estável no mundo real ou virtual, as aplicações precisam de compor imagens a partir da posição do utilizador. Uma vez que a composição de imagens demora algum tempo, o HoloLens e outros dispositivos Windows Mixed Reality prevêem onde estará a cabeça de um utilizador quando as imagens forem apresentadas nos ecrãs. Este algoritmo de predição é uma aproximação. Windows Mixed Reality algoritmos e hardware ajustam a imagem composta para ter em conta a discrepância entre a posição de cabeça prevista e a posição real da cabeça. Este processo faz com que a imagem vista pelo utilizador apareça como se tivesse sido composta a partir da localização correta e os hologramas se sentissem estáveis. As atualizações funcionam melhor para pequenas alterações na posição da cabeça e não podem explicar completamente algumas diferenças de imagem compostas, como as causadas pelo movimento-parallax.
Ao compor com uma velocidade de fotogramas mínima de 60 FPS, está a fazer duas coisas para ajudar a criar hologramas estáveis:
- Reduzir o aspeto do judder, que é caracterizado por movimento desigual e imagens duplas. Movimento de holograma mais rápido e taxas de composição mais baixas estão associadas a judder mais pronunciado. Por conseguinte, tentar manter sempre 60 FPS (ou a taxa de composição máxima do seu dispositivo) ajudará a evitar o judder para mover hologramas.
- Minimizar a latência geral. Num motor com um thread de jogo e um thread de composição em execução em lockstep, executar a 30FPS pode adicionar 33,3 ms de latência extra. Ao reduzir a latência, isto diminui o erro de predição e aumenta a estabilidade do holograma.
Análise de desempenho
Existem diferentes ferramentas que podem ser utilizadas para avaliar a taxa de fotogramas da aplicação, tais como:
- GPUView
- Depurador do Visual Studio Graphics
- Geradores de perfis incorporados em motores 3D, como o Frame Debugger no Unity
Movimento autónomo e locomoção de utilizador
A única limitação é o tamanho do seu espaço físico; Se quiser permitir que os utilizadores se movam mais para mais longe no ambiente virtual do que nas suas salas reais, tem de ser implementada uma forma de movimento puramente virtual. No entanto, um movimento virtual sustentado que não corresponda ao movimento físico real do utilizador pode, muitas vezes, induzir enjoos de movimento. Este resultado deve-se ao facto de as ajudas visuais para o auto-movimento do mundo virtual entrarem em conflito com as pistas vestibulares para auto-movimento provenientes do mundo real.
Felizmente, existem sugestões para implementar a locomoção de utilizador que podem ajudar a evitar o problema:
- Colocar sempre o utilizador no controlo dos seus movimentos; movimento autónomo inesperado é problemático
- Os humanos são sensíveis à direção da gravidade. Por conseguinte, devem ser evitados movimentos verticais não iniciados pelo utilizador, especialmente.
Documentação de orientação para dispositivos holográficos
Um método para permitir que o utilizador se mova para outra localização num ambiente virtual grande é dar a impressão de que está a mover um pequeno objeto na cena. Este efeito pode ser alcançado da seguinte forma:
- Forneça uma interface onde o utilizador possa selecionar um local no ambiente virtual para onde pretende mover.
- Após a seleção, reduza a composição da cena para um disco à volta do local pretendido.
- Ao manter o local selecionado, permita que o utilizador o mova como se fosse um objeto pequeno. Em seguida, o utilizador pode mover a seleção para perto dos seus pés.
- Após a desseleção, retome a composição de toda a cena.
Documentação de orientação para dispositivos envolventes
A abordagem do dispositivo holográfico anterior não funciona tão bem num dispositivo envolvente porque requer que a aplicação componte um grande vazio preto ou outro ambiente predefinido ao mover o "disco". Este tratamento interrompe a sensação de imersão. Um truque para a locomoção do utilizador num headset envolvente é a abordagem "piscar". Esta implementação fornece ao utilizador controlo sobre o seu movimento e dá uma breve impressão de movimento, mas torna tão breve que o utilizador é menos propenso a sentir-se desorientado pelo movimento puramente virtual:
- Forneça uma interface onde o utilizador possa selecionar um local no ambiente virtual para onde pretende mover.
- Após a seleção, inicie um movimento simulado rápido (100 m/s) em direção a essa localização enquanto desvanece rapidamente a composição.
- Desvaneça a composição novamente depois de terminar a tradução.
Ecrãs de aviso
Nos videojogos na primeira pessoa, os heads-up displays (HUDs) apresentam persistentemente informações como a saúde dos jogadores, mini-mapas e inventários diretamente no ecrã. O trabalho da HUD é bom para manter o jogador informado sem se intrometer na experiência de jogo. Em experiências de realidade mista, os HUDs têm o potencial de causar desconforto significativo e devem ser adaptados ao contexto mais envolvente. Especificamente, os HUDs que estão rígidos bloqueados na orientação da cabeça do utilizador são susceptíveis de produzir desconforto. Se uma aplicação necessitar de um HUD , recomendamos o bloqueio corporal em vez de bloquear a cabeça. Este tratamento pode ser implementado como um conjunto de ecrãs que se traduzem imediatamente com o utilizador, mas não rodam com a cabeça do utilizador até que seja atingido um limiar de rotação. Assim que essa rotação for alcançada, o HUD poderá reorientar-se para apresentar as informações no campo de vista do utilizador. Evite implementar a rotação e tradução hud 1:1 com base nos movimentos principais do utilizador.
Legibilidade de texto
A legibilidade de texto ideal pode ajudar a reduzir o esforço ocular e a manter o conforto do utilizador, especialmente em aplicações ou cenários que exigem que os utilizadores leiam enquanto utilizam um HMD. A legibilidade do texto depende de vários fatores, incluindo:
- Apresentar propriedades como densidade de píxeis, luminosidade e contraste.
- Propriedades da lente como a aberração cromática
- Propriedades de texto/tipo de letra, como peso, espaçamento, serifas e cor de tipo de letra/fundo.
Em geral, recomendamos testar aplicações específicas para legibilidade e tornar os tamanhos dos tipos de letra o maiores possível para uma experiência confortável. Pode encontrar orientações mais detalhadas para dispositivos holográficos e envolventes nas nossas páginas Tipografia e Texto no Unity .
Considerações sobre molduras holográficas
Para experiências de realidade mista com objetos grandes ou muitos objetos, é fundamental considerar a quantidade de movimento da cabeça e do pescoço necessário para interagir com o conteúdo. As experiências podem ser divididas em três categorias em termos de movimento de cabeça:
- Horizontal (lado a lado)
- Vertical (para cima e para baixo)
- Envolvente (horizontal e vertical)
Sempre que possível, limite a maioria das interações a categorias horizontais ou verticais, idealmente com a maioria das experiências a ocorrer no centro da moldura holográfica enquanto a cabeça do utilizador está numa posição neutra. Evite interações que fazem com que o utilizador mova constantemente a vista para uma posição de cabeça não natural (por exemplo, procurar sempre para aceder a uma interação do menu de teclas).
A região ideal para conteúdo está 0 graus a 35 graus abaixo do horizonte
O movimento horizontal da cabeça é mais para interações frequentes, enquanto os movimentos verticais devem ser reservados para eventos incomuns. Por exemplo, uma experiência que envolva uma linha cronológica horizontal longa deve limitar o movimento da cabeça vertical para interações (como olhar para baixo num menu).
Considere incentivar o movimento de corpo inteiro, em vez de apenas o movimento da cabeça, colocando objetos à volta do espaço do utilizador. As experiências com objetos em movimento ou objetos grandes devem prestar especial atenção ao movimento da cabeça, especialmente quando exigem movimento frequente ao longo dos eixos horizontais e verticais.
Direção do olhar
Para evitar tensões nos olhos e pescoços, o conteúdo deve ser concebido para que sejam evitados movimentos excessivos dos olhos e do pescoço.
- Evite ângulos de olhar mais de 10 graus acima do horizonte (movimento vertical)
- Evite ângulos de olhar mais de 60 graus abaixo do horizonte (movimento vertical)
- Evite rotações do pescoço a mais de 45 graus fora do centro (movimento horizontal)
O ângulo ideal (de repouso) é considerado entre 10 a 20 graus abaixo do horizonte, uma vez que a cabeça tende a inclinar-se ligeiramente para baixo, especialmente durante as atividades.
Posições do braço
A fadiga muscular pode acumular-se quando se espera que os utilizadores mantenham uma mão levantada durante toda a experiência. Também pode ser fatigado exigir que o utilizador faça repetidamente gestos de toque de ar ao longo de longas durações. Por conseguinte, recomendamos que as experiências evitem exigir entradas de gestos constantes e repetidas. Este objetivo pode ser alcançado ao incorporar pausas curtas ou ao oferecer uma mistura de gestos e entradas de voz para interagir com a aplicação.