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Varjo:使用VR头显进行沉浸式研究的六个应用案例

admin

10月 11, 2023 #混合现实XR

VR头戴式显示器在世界各地的许多大学、高等教育机构和其他研究机构中被用于VR研究、教学研究等应用之中。随着技术的进步新一代的VR头显相较于上一代产品拥有更高的分辨率和更多实用功能(如眼球追踪、手部追踪等),这些改进进一步扩展了VR头显在各领域中的应用范围。

在本文中我们将为大家介绍六个最新的VR头戴式显示器在教育教学中的应用案例,这些案例跨越了不同学科,希望本篇文章能为您提供对于虚拟现实头显应用方面的全新启发。

奥地利理工学院(ATI)的研究旨在探索混合现实(MR)对医疗技能培训的帮助,特别是对于外伤患者救助方向。该研究提出了一种全新方法,通过让受训者使用Varjo XR-3混合现实头显,将物理模型与虚拟化身相结合。该方案中的MR培训场景是在与急救组织的密切交流中设计和评估完成的,该MR体验能为受训者创建处理涉及多名车祸受伤人员的更加真实的急救场景。

由ATI开发的可互动沉浸式创伤模拟研究使用定量和定性数据进行评估。在实验中,团队从不同的急救组织招募了12名参与者来完成MR培训和测试后调查问卷。研究小组测量了参与者在MR训练中的存在感、压力和技术接受程度,并收集了他们对于MR系统和培训场景的反馈信息。

结果显示,参与者在模拟过程中经历了高水平的身体控制,提升了自我存在感,体验了不断增加的压力水平和较高水平的技术培训过程。使用MR进行体验的方式业受到了参与者的一致好评,他们特别欣赏触觉和多感官反馈以及培训场景的真实性和复杂性。该研究得出的最终结论是,MR技术可以被视为创建沉浸式技能培训的可行性技术解决方案,以及得到最终用户认可的有价值培训工具和对现有培训解决方案的有效补充。

这项研究由大卫·戈迪克、亚历山德拉W.D布雷默斯、Hiroshi Yasuda和温迪·朱共同参与开发的混合现实驾驶模拟器系统XR-OOM使用了Varjo的混合现实头显,该项目可将虚拟对象和事件叠加到参与者所乘坐的真实车辆中,以提供更加真实的虚拟驾驶体验。

该驾驶模拟器可为汽车系统需求和系统设计初步概念验证提供帮助,模拟器可以在驾驶实际车辆时运行(在低速测试区域)。以安全、有效的方式进一步测试车辆各种类型系统的工作效果,并对混合现实世界/模拟驾驶任务中的行为进行准确、可重复的反馈与数据收集。

该系统还有望降低测试车辆系统和界面(如转向灯和仪表板)的成本,并提高未来类似研究在现实世界中的有效性(研究人员将不再局限于实验室环境)。

安吉拉·奥达姆和约翰内斯·图姆勒的这项研究从2022年开始,着眼于使用虚拟现实软、硬件设备推广医学教学,通过与传统医学学习方法进行比较VR医学教育显示出了其特有的优势。现在他们正在尝试通过VR技术教授学生心脏解剖学,这是解剖学教育中最复杂的概念之一。

学习解剖结构和它们的空间关系是至关重要的,但学生经常为此烦恼,因为教科书或演示中的2D图像并不总是能有效地表达出这些结构。

研究人员进行了一项随机对照研究,40名参与者被分成两组,每组20人,一组是接受传统教学的对照组,另一组是使用VR软件和Varjo头显的实验组。

虽然两种教学方法都被认为是有效的,但虚拟现实组在教学结束后进行的测验中得分高出约5%(尽管样本量不足以判断结果是否具有统计学意义)。

然而,最大的不同来自与学生的参与。虚拟现实小组这种体验更吸引人,更愉快,也更有效。参与实验的学生中没有任何参与者之前有使用虚拟现实学习解剖学的经验,尽管他们中的一些人之前有一些使用虚拟现实的经验。然而体验过后几乎每个人都认为虚拟现实技术对教授这样的课程非常有益。

在这项研究中,研究人员伊丽莎白·卡普勒、罗斯玛丽·菲格罗亚·哈辛托和史蒂夫·阿恩特正着手评估Varjo XR-3耳机的显示性能,这包括视觉敏锐度和对比敏感度。这项研究比较了Varjo XR-3、Oculus Rift和HTC Vive Pro这几款头显,测试包含了各种周边视觉、静态识别敏锐度、对比敏感度和用户感知几个方面。

研究参与者是14名成年人,他们佩戴Varjo XR-3,在测试环境中执行诸如识别字符、检测符号和颜色以及移动头部等任务。为了进行比较,所有的测试都是在真实世界和虚拟现实中进行的。此外,测试还为参与者提供了一个开放式反馈调查部分,以收集参与者对Varjo XR-3整体用户体验的意见,例如分辨率质量、视力体验、贴合性和舒适度。

结果显示,Varjo XR-3提供了明显更好的视敏度,并且在所有视网膜中央凹视力测试中的表现都明显优于其他测试设备。Varjo XR-3在其外围视野中也具有与真实世界相似的性能。该研究得出结论,Varjo XR-3在视觉和动觉交互性方面的进步使其在研究、模拟和培训应用方面拥有着巨大的潜力。

上图使渲染光线跟踪研究的测试场景时来自左眼的静止图像。为了可视化的目的,在眼睛方向增加了一个红色的圆圈。

来自赫尔辛基大学的Tommi Mikkonen教授和Varjo的技术总监Antti Peuhkurinen于2021年发布了一篇关于混合现实光线追踪的研究。该研究的目标是使用为混合现实应用程序创建真实自然的可视化效果并实现实时的光线D场景或阴影中模拟光线反射的效果)。

研究人员开发了一种新的光线跟踪解决方案,称为人眼分辨率光线跟踪器(HERR)在人眼分辨率混合现实中实现实时帧速率。该解决方案使用了英伟达GeForce RTX 2080显卡和先进的Varjo XR-3头显,Varjo XR-3拥有人眼分辨率显示、凹渲染和眼球追踪功能。

该研究的结论是,HERR解决方案是一种能够使光线追踪适应高分辨混合现实应用的可行方式。结果尤其令人鼓舞,他们证明了采用光线跟踪作为主要可视化技术的可行性,能够适应全局照明和每帧场景更新。这为混合现实环境中日益高需求的可视化效果铺平了道路。

在这项研究中,Jari Kangas、Sriram Kishore Kumar、Helena Mehtonen、JOR ma jrnstedt和Roope Raisamo研究了在虚拟现实环境中最有效的交互方式。他们比较了使用与手(使用手部跟踪功能)控制混合模型的不同方式,其中和参与者自己的手部都能控制虚拟物体。

这项研究使用了Varjo VR-3头显设备,它既有手部跟踪功能,又可使用控制,因此所有这些方法都可以进行研究。

这项研究有12名参与者,其中11人拥有一些虚拟现实的使用经验。研究发现混合互动技术非常受参与者欢迎。手部追踪功能让感觉更加直观、更加易于使用,且快速、可靠、准确,这为参与者提供了类似于在真实世界中抓取物体的反馈效果。