Komfort
Vid naturlig visning förlitar sig det mänskliga visuella systemet på flera informationskällor, eller "signaler", för att tolka 3D-former och objektens relativa positioner. Vissa signaler förlitar sig bara på ett enda öga, eller monokulära signaler, inklusive:
Andra signaler förlitar sig på båda ögonen, eller binokulära signaler, och inkluderar:
- Vergence - i huvudsak de relativa rotationerna av ögonen som krävs för att titta på ett objekt
- Binokulär skillnad - mönstret av skillnader mellan projektionerna av scenen på baksidan av de två ögonen
För att säkerställa maximal komfort på huvudmonterade skärmar är det viktigt att skapa och presentera innehåll på ett sätt som efterliknar signaler i den naturliga världen. Ur ett fysiskt perspektiv är det också viktigt att utforma innehåll som inte kräver feta rörelser i nacken eller armarna. I den här artikeln går vi vidare med viktiga överväganden för att komma ihåg att uppnå dessa mål.
Konflikt om gränsboende
För att kunna visa objekt tydligt måste människor anpassa sig till objektets avstånd eller justera ögonens fokus. Samtidigt måste rotationen av båda ögonen konvergera till objektets avstånd för att undvika att se dubbla bilder. I naturlig visning är vergence och boende länkade. När du ser något nära, till exempel, flyger ett hus nära näsan, dina ögon korsar och rymmer till en nära punkt. Omvänt, om du ser något på optisk oändlighet (ungefär från 6 m eller längre för normal syn), blir dina ögons synlinjer parallella och dina ögons linser tillgodoser oändligheten.
I de flesta huvudmonterade skärmar kommer användarna alltid att anpassa sig till visningens brännvidd för att få en skarp bild, men konvergera till avståndet för objektet av intresse för att få en enda bild. När användarna tar emot och konvergerar till olika avstånd bryts den naturliga länken mellan de två signalerna, vilket leder till visuellt obehag eller trötthet.
Vägledning för holografiska enheter
HoloLens-skärmarna är fasta på ett optiskt avstånd cirka 2,0 m från användaren. Användarna måste alltid rymma nära 2,0 m för att upprätthålla en tydlig avbildning på enheten. Apputvecklare kan vägleda var användarnas ögon konvergerar genom att placera innehåll och hologram på olika djup. Obehag från gräns-boende konflikt kan undvikas eller minimeras genom att hålla innehåll som användarna konvergerar så nära 2,0 m som möjligt. I en scen med mycket djup placerar du till exempel intressanta områden nära 2,0 m från användaren när det är möjligt. När innehållet inte kan placeras nära 2,0 m är obehaget från gränsenhetskonflikten störst när användarens blick växlar fram och tillbaka mellan olika avstånd. Med andra ord är det mycket bekvämare att titta på ett stationärt hologram som förblir 50 cm bort än att titta på ett hologram 50 cm bort som rör sig mot och bort från dig över tid.
Optimalt avstånd för att placera hologram från användaren
Metodtips för HoloLens (första generationen) och HoloLens 2
För maximal komfort är den optimala zonen för hologramplacering mellan 1,25 m och 5 m. I varje fall bör designers försöka strukturera innehållsscener för att uppmuntra användare att interagera 1 m eller längre bort från innehållet (till exempel justera innehållsstorlek och standardplaceringsparametrar).
Även om innehållet ibland kan behöva visas närmare än 1 m rekommenderar vi att du aldrig presenterar hologram närmare än 40 cm. Därför rekommenderar vi att du börjar tona ut innehåll vid 40 cm och placera ett återgivningsklippplan på 30 cm för att undvika närliggande objekt.
Objekt som rör sig på djupet är mer benägna än stationära föremål att producera obehag på grund av konflikten om vergence-accommodation. På samma sätt kan krav på användare att snabbt växla mellan nära fokus och långt fokus (till exempel på grund av ett popup-hologram som kräver direkt interaktion) orsaka visuellt obehag och trötthet. Extra försiktighet bör iakttas för att minimera hur ofta användarna är: visa innehåll som rör sig på djupet eller snabbt växla fokus mellan nästan och långt hologram.
Andra överväganden för HoloLens 2 och nära interaktionsavstånd
När du utformar innehåll för direkt (nära) interaktion i HoloLens 2, eller i program där innehåll måste placeras närmare än 1 m, bör extra försiktighet iakttas för att säkerställa användarkomfort. Oddsen för obehag på grund av vergence-accommodation konflikten ökar exponentiellt med minskande visningsavstånd. Dessutom kan användarna uppleva ökad suddighet när de visar innehåll på nära interaktionsavstånd, så vi rekommenderar att du testar innehåll som återges både inom zonen för optimal hologramplacering och närmare (mindre än 1,0 m ner till urklippsplanet) för att säkerställa att det förblir tydligt och bekvämt att visa.
Vi rekommenderar att du skapar en "djupbudget" för appar baserat på hur lång tid en användare förväntas visa innehåll som är nära (mindre än 1,0 m) och som rör sig på djupet. Ett exempel är att undvika att placera användaren i sådana situationer mer än 25 % av tiden. Om djupbudgeten överskrids rekommenderar vi noggrann användartestning för att säkerställa att den förblir en bekväm upplevelse.
I allmänhet rekommenderar vi också noggrann testning för att säkerställa att alla interaktionskrav (till exempel rörelsehastighet, nåbarhet osv.) på nära interaktionsavstånd förblir bekväma för användarna.
Vägledning för uppslukande enheter
För uppslukande enheter gäller fortfarande vägledningen och bästa praxis för HoloLens, men de specifika värdena för Zone of Comfort flyttas beroende på brännvidden till displayen. I allmänhet är brännavstånden till dessa skärmar mellan 1,25 m och 2,5 m. När du är osäker, undvik att återge objekt av intresse för nära användarna och försök istället att hålla det mesta innehållet 1 m eller längre bort.
Interpupillary avstånd och vertikal offset
När du visar digitalt innehåll på huvudmonterade skärmar (HMD) är placeringen av en läsares ögon baserat på visningspositionen för digitalt innehåll avgörande. Mer specifikt är både interpupillary distance (IPD) och vertikal offset (VO) viktiga för bekväm visning av digitalt innehåll i HMD:er.
IPD refererar till avståndet mellan eleverna, eller centrum, för en individs ögon. VO refererar till den potentiella vertikala förskjutningen av digitalt innehåll som visas för varje öga i förhållande till den vågräta axeln i betraktarens ögon (särskilt är detta INTE samma sak som horisontell förskjutning eller binokulär skillnad). Felaktig matchning av någon av eller båda dessa faktorer för en enskild användare kan förvärra effekterna av obehag som orsakas av gräns-boendekonflikt, men det kan till och med orsaka obehag när V-A-konflikten minimeras (till exempel för innehåll som visas på holoLenernas 2,0 m brännvidd).
Vägledning för holografiska enheter
HoloLens (första generationen)
För HoloLens (1:a generationen) beräknas och anges IPD under enhetskalibrering. För nya användare till en redan konfigurerad enhet måste kalibreringen köras eller så måste IPD anges manuellt. VO är helt beroende av enhetens passform. Mer specifikt, för att minimera VO, måste enheten vila på en användares huvud så att bildskärmarna är i nivå med axeln på hans / hennes ögon.
HoloLens 2
För HoloLens 2 beräknas och ställs IPD in under ögon-/enhetskalibrering. För nya användare till en redan konfigurerad enhet måste kalibreringen köras för att säkerställa att IPD är korrekt inställt. VO redovisas automatiskt i HoloLens 2.
Vägledning för uppslukande enheter
Windows Mixed Reality uppslukande HMD:n har ingen automatisk kalibrering för IPD eller VO. IPD kan ställas in manuellt i programvara (under Mixed Reality portalinställningar, se kalibrering), eller vissa HMD har ett mekaniskt skjutreglage som gör att användaren kan justera avstånden för objektiven till en bekväm position som ungefär matchar deras IPD.
Återgivningshastigheter
Appar för mixad verklighet är unika eftersom användare kan röra sig fritt i världen och interagera med virtuellt innehåll som om de vore verkliga objekt. För att behålla det här intrycket är det viktigt att återge hologram så att de ser stabila ut i världen och animerar smidigt. Återgivning med minst 60 bildrutor per sekund (FPS) bidrar till att uppnå det här målet. Det finns vissa Mixed Reality enheter som stöder återgivning vid framerates som är högre än 60 FPS och för dessa enheter rekommenderas att återges vid högre framerates för att ge en optimal användarupplevelse.
Djupdykning
Om du vill rita hologram så att de ser ut, som om de är stabila i den verkliga eller virtuella världen, måste appar återge bilder från användarens position. Eftersom bildåtergivningen tar tid förutsäger HoloLens och andra Windows Mixed Reality enheter var en användares huvud kommer att vara när bilderna visas i displayerna. Den här förutsägelsealgoritmen är en uppskattning. Windows Mixed Reality algoritmer och maskinvara justerar den renderade bilden för att ta hänsyn till avvikelsen mellan den förutsagda huvudpositionen och den faktiska huvudpositionen. Den här processen gör att bilden som visas av användaren visas som om den renderades från rätt plats, och hologram känns stabila. Uppdateringarna fungerar bäst för små ändringar i huvudpositionen, och de kan inte helt ta hänsyn till vissa renderade bildskillnader, som de som orsakas av rörelseparallax.
Genom att återge med en minsta ramhastighet på 60 FPS gör du två saker för att skapa stabila hologram:
- Minska utseendet på judder, som kännetecknas av ojämn rörelse och dubbla bilder. Snabbare hologramrörelse och lägre återgivningshastigheter är associerade med mer uttalad judder. Därför hjälper strävan att alltid upprätthålla 60 FPS (eller enhetens maximala återgivningshastighet) att undvika judder för att flytta hologram.
- Minimera den övergripande svarstiden. I en motor med en speltråd och en återgivningstråd som körs i låssteg kan 30FPS lägga till 33,3 ms extra svarstid. Genom att minska svarstiden minskar detta förutsägelsefelet och ökar hologramstabiliteten.
Prestandaanalys
Det finns olika verktyg som kan användas för att jämföra programramhastigheten, till exempel:
- GPUView
- Visual Studio-grafikfelsökare
- Profilerare som är inbyggda i 3D-motorer, till exempel Frame Debugger i Unity
Självrörelse och rörelse mellan användare
Den enda begränsningen är storleken på ditt fysiska utrymme. Om du vill tillåta användare att flytta längre i den virtuella miljön än vad de kan i sina verkliga rum, måste en form av rent virtuell rörelse implementeras. Men ihållande virtuell rörelse som inte matchar användarens verkliga, fysiska rörelse kan ofta framkalla åksjuka. Det här resultatet beror på att de visuella tipsen för självrörelse från den virtuella världen står i konflikt med de vestibulära signaler för självrörelse som kommer från den verkliga världen.
Lyckligtvis finns det tips för att implementera användarsänkning som kan hjälpa dig att undvika problemet:
- Sätt alltid användaren i kontroll över sina rörelser; oväntad självrörelse är problematisk
- Människor är känsliga för gravitationens riktning. Därför bör icke-användarinitierade vertikala rörelser undvikas.
Vägledning för holografiska enheter
En metod som gör att användaren kan flytta till en annan plats i en stor virtuell miljö är att ge intryck av att de flyttar ett litet objekt i scenen. Den här effekten kan uppnås på följande sätt:
- Ange ett gränssnitt där användaren kan välja en plats i den virtuella miljö där de vill flytta.
- När du väljer det här alternativet krymper du scenens rendering till en disk runt önskad plats.
- Låt användaren flytta den som om den vore ett litet objekt samtidigt som den var markerad. Användaren kan sedan flytta markeringen nära fötterna.
- När du avmarkerar fortsätter du att återge hela scenen.
Vägledning för integrerande enheter
Den föregående holografiska enhetsmetoden fungerar inte lika bra på en integrerande enhet eftersom den kräver att appen renderar ett stort svart tomrum eller en annan standardmiljö när "disken" flyttas. Denna behandling stör ens känsla av nedsänkning. Ett trick för användarens rörelse i ett integrerande headset är "blink"-metoden. Den här implementeringen ger användaren kontroll över sin rörelse och ger ett kort intryck av rörelse, men gör det så kort att användaren är mindre benägen att känna sig desorienterad av den rent virtuella självrörelsen:
- Ange ett gränssnitt där användaren kan välja en plats i den virtuella miljö där de vill flytta.
- Vid markeringen påbörjar du en snabb simulerad (100 m/s) rörelse mot den platsen samtidigt som återgivningen snabbt tonas ut.
- Tona in renderingen igen efter att översättningen har slutförts.
Heads-up-skärmar
I videospel med förstapersonsskjutare presenterar heads-up-skärmar (HUD: er) ständigt information som spelarens hälsa, minikartor och inventeringar direkt på skärmen. HUD:s arbete bra för att hålla spelaren informerad utan att inkräkta på spelupplevelsen. I upplevelser med mixad verklighet har HUD:er potential att orsaka betydande obehag och måste anpassas till det mer uppslukande sammanhanget. Mer specifikt kommer HUD:er som är fast låsta till användarens huvudorientering sannolikt att orsaka obehag. Om en app kräver en HUD rekommenderar vi kroppslåsning i stället för huvudlåsning. Den här behandlingen kan implementeras som en uppsättning skärmar som omedelbart översätts med användaren, men roterar inte med användarens huvud förrän ett tröskelvärde för rotation har uppnåtts. När rotationen har uppnåtts kan HUD omorientera för att presentera informationen i användarens visningsfält. Undvik att implementera 1:1 HUD-rotation och översättning baserat på användarens huvudrörelser.
Textläsbarhet
Optimal textläsbarhet kan hjälpa till att minska ögonbelastningen och upprätthålla användarkomfort, särskilt i program eller scenarier som kräver att användarna läser när de använder en HMD. Textläsbarhet beror på olika faktorer, bland annat:
- Visa egenskaper som pixeldensitet, ljusstyrka och kontrast.
- Objektivegenskaper som kromatisk avvikelse
- Text-/teckensnittsegenskaper som vikt, avstånd, serifs och teckensnitt/bakgrundsfärg.
I allmänhet rekommenderar vi att du testar specifika program för läsbarhet och gör teckensnittsstorlekarna så stora som möjligt för en bekväm upplevelse. Du hittar mer detaljerad vägledning för holografiska och integrerande enheter på våra sidor för typografi och text i Unity .
Överväganden för holografisk ram
För upplevelser med mixad verklighet med stora objekt eller många objekt är det viktigt att tänka på hur mycket huvud- och halsrörelser som krävs för att interagera med innehåll. Upplevelser kan delas in i tre kategorier när det gäller huvudrörelser:
- Vågrätt (sida till sida)
- Lodrätt (upp och ned)
- Avancerad (både vågrät och lodrät)
När det är möjligt begränsar du de flesta interaktioner till antingen vågräta eller lodräta kategorier, helst med de flesta upplevelser som äger rum i mitten av den holografiska ramen medan användarens huvud är i en neutral position. Undvik interaktioner som gör att användaren ständigt flyttar sin vy till en onaturlig huvudposition (till exempel att alltid se upp för att få åtkomst till en nyckelmenyinteraktion).
Optimal region för innehåll är 0 till 35 grader under horisonten
Horisontell huvudrörelse är mer för frekventa interaktioner, medan vertikala rörelser bör reserveras för ovanliga händelser. En upplevelse med en lång vågrät tidslinje bör till exempel begränsa vertikala huvudrörelser för interaktioner (som att titta nedåt på en meny).
Överväg att uppmuntra helkroppsrörelser, snarare än bara huvudrörelser, genom att placera objekt runt användarens utrymme. Upplevelser med att flytta objekt eller stora objekt bör vara särskilt uppmärksamma på huvudrörelser, särskilt när de kräver frekvent rörelse längs både de vågräta och vertikala axlarna.
Blickriktning
För att undvika ögon- och halsstammen bör innehållet utformas så att överdrivna ögon- och halsrörelser undviks.
- Undvik blickvinklar som är mer än 10 grader över horisonten (lodrät rörelse)
- Undvik blickvinklar som är mer än 60 grader under horisonten (vertikal rörelse)
- Undvik halsrotationer som är mer än 45 grader utanför mitten (vågrät rörelse)
Den optimala (vilande) blickvinkeln anses vara mellan 10-20 grader under horisonten, eftersom huvudet tenderar att luta nedåt något, särskilt under aktiviteter.
Armpositioner
Muskeltrötthet kan ackumuleras när användare förväntas hålla en hand upphöjt under hela en upplevelse. Det kan också vara svårt att kräva att användaren upprepade gånger gör lufttrycksgester under långa tidsperioder. Vi rekommenderar därför att upplevelserna inte kräver konstanta, upprepade gestindata. Det här målet kan uppnås genom att införliva korta pauser eller erbjuda en blandning av gest- och talinmatning för att interagera med appen.