Conforto

Durante a visualização natural, o sistema visual humano baseia-se em múltiplas fontes de informação, ou "pistas", para interpretar formas 3D e as posições relativas dos objetos. Algumas pistas dependem apenas de um único olho, ou de uma deixa monocular, incluindo:

Outras pistas 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 projeções 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 as pistas no mundo natural. Do ponto de vista físico, também é importante desenhar conteúdo que não exija movimentos fatigantes do pescoço ou dos braços. Neste artigo, vamos passar por considerações fundamentais a ter em mente para alcançar estes objetivos.

Conflito de acomodações vergências

Para ver claramente os objetos, os humanos devem acomodar-se,ou ajustar o foco dos seus olhos, à distância do objeto. Ao mesmo tempo, a rotação de ambos os olhos deve convergir para a distância do objeto para evitar ver imagens duplas. Na visualização natural, a vergência e o alojamento estão ligados. Quando se vê algo próximo, por exemplo, uma casa voa perto do nariz, os olhos cruzam-se e acomodam-se a um ponto próximo. Inversamente, se vir algo no infinito ótico (aproximadamente a partir de 6 m ou mais para uma 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 acomodar-se-ão sempre à distância focal do ecrã para obter uma imagem afiada, mas convergirão 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 a desconforto visual ou fadiga.


Orientação para dispositivos holográficos

HoloLens os visores são fixados a uma distância ótica de aproximadamente 2,0 m de distância do utilizador. Os utilizadores devem sempre acomodar perto de 2,0 m para manter uma imagem clara no dispositivo. Os desenvolvedores de aplicações podem orientar onde os olhos dos utilizadores convergem colocando conteúdo e hologramas em várias profundidades. O desconforto do conflito de alojamentos pode ser evitado ou minimizado mantendo o conteúdo ao qual os utilizadores convergem o mais próximo possível de 2,0 m. Por exemplo, numa cena com muita profundidade, coloque as áreas de interesse a cerca de 2,0 m do utilizador, quando possível. Quando o conteúdo não pode ser colocado perto de 2,0 m, o desconforto do conflito vergence-alojamento é maior quando o olhar do utilizador muda para trás e para a frente 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 dentro e para longe de si ao longo do tempo.

Distância ideal para colocar hologramas do utilizador.
Distância ideal para colocar hologramas do utilizador

Boas práticas para HoloLens (1ª geração) e HoloLens 2

Para o máximo conforto, a zona ideal para a colocação do holograma é entre 1,25 m e 5 m. Em todos os casos, os designers devem tentar estruturar as cenas de conteúdo para incentivar os utilizadores a interagirem 1 m ou mais longe do conteúdo (por exemplo, ajustar o tamanho do conteúdo e os parâmetros de colocação predefinidos).

Embora o conteúdo possa ocasionalmente necessitar de ser exibido mais perto de 1 m, recomendamos que não apresente hologramas mais próximos de 40 cm. Assim, recomendamos começar a desvanecer o conteúdo a 40 cm e colocar um plano de corte de renderização a 30 cm para evitar objetos mais próximos.

Objetos que se movem em profundidade são mais propensos do que objetos estacionários para produzir desconforto devido ao conflito de vergence-alojamento. Da mesma forma, exigir que os utilizadores alterem rapidamente entre o foco próximo e o foco distante (por exemplo, devido a um holograma pop-up que requer interação direta) pode causar desconforto visual e fadiga. Deve ser tomado um cuidado extra para minimizar a frequência com que os utilizadores são: visualizar 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) em HoloLens 2, ou em quaisquer aplicações em que o conteúdo deve ser colocado a menos de 1 m, deve ser tomado um cuidado extra para garantir o conforto do utilizador. As probabilidades de desconforto devido ao conflito de alojamentos aumentam exponencialmente com a diminuição da distância de visualização. Além disso, os utilizadores podem sentir uma maior desfocagem ao visualizar o conteúdo a distâncias de interação próximas, pelo que recomendamos testar o conteúdo prestado tanto dentro da zona de ótima colocação do holograma como mais perto (menos de 1,0 m até ao plano de recorte) para garantir que permanece claro e confortável de visualizar.

Recomendamos a criação de um "orçamento de profundidade" para apps com base no tempo que se espera que um utilizador veja conteúdos próximos (menos de 1,0 m) e que se moçam 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, recomendamos também testes cuidadosos para garantir quaisquer requisitos de interação (por exemplo, velocidade de movimento, alcance, etc.) a distâncias de interação próximas permanecem confortáveis para os utilizadores.

Orientação para dispositivos imersivos

Para dispositivos imersivos, a orientação e as melhores práticas para HoloLens ainda se aplicam, mas os valores específicos para a Zona de Conforto são deslocados dependendo da distância focal para o visor. Em geral, as distâncias focais a estes ecrãs situam-se entre 1,25m e 2,5 m. Em caso de dúvida, evite tornar os objetos de interesse demasiado próximos dos utilizadores e, em vez disso, tente manter a maioria dos conteúdos a 1 m ou mais longe.

Distância interpupilar e compensação vertical

Ao visualizar conteúdo digital em ecrãs montados na cabeça (HMD), a posição dos olhos de um espectador com base na posição de visualização do conteúdo digital é fundamental. Especificamente, tanto a distância interpupilídlia(IPD)como a offset vertical (VO) são importantes para uma visualização confortável de conteúdos digitais em HMDs.

IPD refere-se à distância entre as pupilas, ou centros, dos olhos de um indivíduo. VO refere-se à potencial compensação vertical do conteúdo digital mostrado a cada olho em relação ao eixo horizontal dos olhos do espectador (nomeadamente, isto não é o mesmo que compensação horizontal, ou disparidade binocular). A correspondência errada de ambos ou de ambos os fatores a um utilizador individual pode agravar os efeitos do desconforto causados pelo conflito de acomodações vergence, mas pode até causar desconforto quando o conflito em V-A é minimizado (por exemplo, para o conteúdo exibido à distância focal de 2,0 m do HoloLens).

Orientação para dispositivos holográficos

HoloLens (1ª geração)

Para HoloLens (1ª geração), o IPD é estimado e definido durante a calibraçãodo dispositivo . Para os novos utilizadores num dispositivo já configurado, a calibragem tem de ser executada ou o IPD deve ser regulado manualmente. O VO depende inteiramente do ajuste do dispositivo. Especificamente, para minimizar o VO, o dispositivo precisa de estar sobre a cabeça de um utilizador de modo a que os visores estejam nivelados com o eixo dos seus olhos.

HoloLens 2

Para HoloLens 2, o IPD é estimado e definido durante a calibraçãoocular/dispositivo . Para os novos utilizadores num dispositivo já configurado, a calibragem deve ser executada para garantir que o IPD está definido corretamente. O VO é contabilizado automaticamente em HoloLens 2.

Orientação para dispositivos imersivos

Windows Mixed Reality HMDs imersivos não têm calibração automática para IPD ou VO. O IPD pode ser configurado manualmente em software (nas definições do Portal da Realidade Mista, ver calibração),ou alguns HMDs têm um slider mecânico que permite ao utilizador ajustar o espaçamento das lentes para uma posição confortável que corresponda aproximadamente ao seu IPD.

Taxas de renderização

As aplicações de realidade mista são únicas 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 fazer hologramas para que pareçam estáveis no mundo e animam suavemente. Renderizar a um mínimo de 60 fotogramas por segundo (FPS) ajuda a alcançar este objetivo. Existem alguns dispositivos de Realidade Mista que suportam renderização em framerates superiores a 60 FPS e para estes dispositivos é recomendado renderizar nos framerates mais elevados para proporcionar uma experiência de utilizador ideal.

Mergulhar mais fundo

Para desenhar hologramas para parecer, como se estivessem estáveis no mundo real ou virtual, asaplicações precisam de renderizar imagens da posição do utilizador. Uma vez que a renderização de imagens leva tempo, HoloLens e outros dispositivos Windows Mixed Reality prevêem onde estará a cabeça de um utilizador quando as imagens são mostradas nos ecrãs. Este algoritmo de previsão é uma aproximação. Windows Mixed Reality algoritmos e hardware ajustam a imagem renderizada para explicar a discrepância entre a posição da cabeça prevista e a posição real da cabeça. Este processo faz com que a imagem vista pelo utilizador apareça como se fosse feita a partir da localização correta, e os hologramas sentem-se estáveis. As atualizações funcionam melhor para pequenas alterações na posição da cabeça, e não conseguem explicar completamente algumas diferenças de imagem, como as causadas pelo movimento-paralaxe.

Ao renderizar com um framerate mínimo de 60 FPS, está a fazer duas coisas para ajudar a fazer hologramas estáveis:

  1. Reduzindo o aparecimento de judder, que é caracterizado por movimentos irregulares e imagens duplas. Movimento mais rápido do holograma e taxas de renderização mais baixas estão associados a judder mais pronunciado. Por isso, esforçar-se para manter sempre 60 FPS (ou a taxa máxima de renderização do seu dispositivo) ajudará a evitar o judder para os hologramas em movimento.
  2. Minimizar a latência geral. Num motor com um fio de jogo e um fio de renderização a correr em lockstep, correr a 30FPS pode adicionar 33,3 ms de latência extra. Ao reduzir a latência, isto diminui o erro de previsão e aumenta a estabilidade do holograma.

Análise de desempenho

Existem diferentes ferramentas que podem ser usadas para comparar a sua taxa de fotogramas de aplicação, tais como:

  • GPUView
  • debugger gráficos de Visual Studio
  • Perfis incorporados em motores 3D, como o Frame Debugger in Unitity

Locomoção de auto-movimento e utilizador

A única limitação é o tamanho do seu espaço físico; se quiser permitir que os utilizadores se movam mais longe no ambiente virtual do que nos seus quartos reais, então uma forma de movimento puramente virtual deve ser implementada. No entanto, um movimento virtual sustentado que não corresponde ao movimento físico real do utilizador pode muitas vezes induzir a doença do movimento. Este resultado deve-se ao facto de as pistas visuais para o auto-movimento do mundo virtual entrarem em conflito com as pistas vestibulares para o auto-movimento vindo do mundo real.

Felizmente, existem dicas para implementar a locomoção do utilizador que podem ajudar a evitar o problema:

  • Colocar sempre o utilizador no controlo dos seus movimentos; auto-movimento inesperado é problemático
  • Os humanos são sensíveis à direção da gravidade. Por conseguinte, devem ser evitados movimentos verticais não iniciados pelo utilizador.

Orientação para dispositivos holográficos

Um método para permitir que o utilizador se mova para outro local num grande ambiente virtual é dar a impressão de que estão a mover um pequeno objeto na cena. Este efeito pode ser alcançado da seguinte forma:

  1. Forneça uma interface onde o utilizador possa selecionar um local no ambiente virtual onde pretende mover-se.
  2. Após a seleção, reduza a cena para um disco em torno do local desejado.
  3. Mantendo o local selecionado, deixe o utilizador movê-lo como se fosse um objeto pequeno. Em seguida, o utilizador pode mover a seleção para perto dos seus pés.
  4. Após a desselecção, retome a cena inteira.

Orientação para dispositivos imersivos

A abordagem holográfica anterior não funciona tão bem num dispositivo imersivo porque requer que a app torne um grande vazio preto ou outro ambiente padrão enquanto move o "disco". Este tratamento perturba a sensação de imersão. Um truque para a locomoção do utilizador num auricular imersivo é a abordagem "piscar". Esta implementação proporciona ao utilizador o controlo sobre o seu movimento e dá uma breve impressão de movimento, mas torna-o tão breve que o utilizador é menos propenso a sentir-se desorientado pelo auto-movimento puramente virtual:

  1. Forneça uma interface onde o utilizador possa selecionar um local no ambiente virtual onde pretende mover-se.
  2. Após a seleção, inicie um movimento simulado rápido (100 m/s) em direção a esse local, enquanto rapidamente desvanece a renderização.
  3. Desvaneça a renderização depois de terminar a tradução.

Exibições de heads-up

Nos videojogos de primeira pessoa, os heads-up displays (HUDs) apresentam persistentemente informações como saúde dos jogadores, mini-mapas e inventários diretamente no ecrã. O trabalho da HUD é manter o jogador informado sem interferir na experiência de gameplay. Em experiências de realidade mista, os HUDs têm o potencial de causar desconforto significativo e devem ser adaptados ao contexto mais imersivo. Especificamente, os HUDs que estão rígidamente bloqueados à orientação da cabeça do utilizador são suscetíveis de causar desconforto. Se uma aplicação necessitar de um HUD, recomendamos que o bloqueio do corpo em vez de bloqueio na cabeça. Este tratamento pode ser implementado como um conjunto de ecrãs que se traduzem imediatamente com o utilizador, mas não giram com a cabeça do utilizador até que um limiar de rotação seja atingido. Uma vez alcançada essa rotação, o HUD poderá reorientar-se para apresentar as informações dentro do campo de visão do utilizador. Evite implementar a rotação e a tradução de 1:1 HUD com base nos movimentos da cabeça do utilizador.

Legibilidade do texto

A legibilidade ótima do texto pode ajudar a reduzir a tensão ocular e manter o conforto do utilizador, especialmente em aplicações ou cenários que exigem que os utilizadores leiam durante a utilização de um HMD. A legibilidade do texto depende de vários fatores, incluindo:

  • Exibe propriedades como densidade de pixels, brilho e contraste.
  • Propriedades da lente como aberração cromática
  • Propriedades de texto/fonte tais como peso, espaçamento, serifs e cor de fonte/fundo.

Em geral, recomendamos testar aplicações específicas para legibilidade e fazer tamanhos de fonte o mais amplos possível para uma experiência confortável. Pode encontrar orientações mais detalhadas para dispositivos holográficos e imersivos nas nossas páginas de Tipografia e Texto em Unidade.

Considerações de quadro holográfico

Para experiências de realidade mista com objetos grandes ou muitos objetos, é crucial considerar quanto movimento de cabeça e pescoço é necessário para interagir com o conteúdo. As experiências podem ser divididas em três categorias em termos de movimento da cabeça:

  • Horizontal (lado a lado)
  • Vertical (para cima e para baixo)
  • Imersivo (tanto horizontal como vertical)

Quando 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 levem o utilizador a mover constantemente a sua visão para uma posição não natural da cabeça (por exemplo, sempre a olhar para cima para aceder a uma interação do menu chave).

A região ideal para o conteúdo é de 0 a 35 graus abaixo do horizonte
A região ideal para o conteúdo é de 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 longa linha temporal horizontal deve limitar o movimento vertical da cabeça para interações (como olhar para baixo num menu).

Considere encorajar o movimento do corpo inteiro, em vez de apenas movimentos da cabeça, colocando objetos em torno do espaço do utilizador. Experiências com objetos em movimento ou objetos grandes devem prestar especial atenção ao movimento da cabeça, especialmente quando necessitam de movimentos frequentes ao longo dos eixos horizontais e verticais.

Direção de olhar

Para evitar a tensão dos olhos e pescoço, o conteúdo deve ser concebido de modo a evitar movimentos excessivos nos olhos e no 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 (repouso) é considerado entre 10-20 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 duração de uma experiência. Também pode ser fatigado para exigir que o utilizador faça repetidamente gestos de toque de ar durante longas durações. Por isso, recomendamos que as experiências evitem exigir uma entrada constante e repetida de gestos. Este objetivo pode ser alcançado incorporando pequenas pausas ou oferecendo uma mistura de gesto e entrada de fala para interagir com a app.

Ver também