Диссертация (1098849), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Кватернионом называется 4х мерное гиперкомплексное число. Кватернионы удобны для описания изометрий трёх- ичетырёхмерного Евклидовых пространств, и поэтому получили широкое распространение вмеханике и вычислительной математике (Каратаев, 2000). В нашем случае этотматематический аппарат применяется при создании трёхмерной графики. Кватернионсостоит из четырех компонентов: вектор х, y, z представляет собой три пространственныхкоординаты, а w отвечает за вращение виртуального пространства. Подбор значенийкватерниона опытным путем был необходим для того, чтобы обеспечить соотнесениепространственных координат зрительной сцены и движений испытуемого в шлеме ВР. ШлемВР в системе 3DVIA Studio Pro обладает своей системой координат, в зависимости откоторой пересчитываются координаты зрительной сцены, видимой испытуемым.
Поэтомубыло необходимо так изменить систему координат шлема, чтобы отобразить характерныедля инверсии смещения изображения виртуальной среды.113Стимульный материал и структура виртуальной сцены.Испытуемый с помощью шлема ВР помещался в виртуальную среду с высокойстепенью погружения, представляющую собой небольшую комнату, в которой расположенстеллаж с книгами и другими предметами. Стеллаж деревянный, на трёх полках стоятразличные объекты.В тренировочной серии задача испытуемого - научиться перемещаться в виртуальнойкомнате (приближаться к стеллажу и удаляться от него, передвигаться вверх-вниз, вправовлево) и искать предметы на полках (см. ниже описание в инструкции испытуемому).
Всвязи с этим в данной серии предметов на стеллаже немного, они находятся на некоторомрасстоянии друг от друга (а не вплотную), чтобы испытуемый учился соотносить своиперемещения, реализуемые через управление геймпадом, и смещения изображения,вызываемые движениями головы (которые обеспечиваются за счёт системы трекингаголовы). Таким образом, на полках были расположены: несколько книг (так как книгаявлялась искомым предметом в основной серии), глобус (так как в основной серии нажатиена данный предмет означает отсчёт времени), чашка, яблоко, ваза и другие предметы (см.Рис.
14).Рис. 14. Изображение зрительной сцены, предъявляемой испытуемому в тренировочнойсерии.В основной серии структура виртуальной сцены немного изменилась: представлен тотже стеллаж, но уже наполненный книгами (см. Рис. 15 и Рис. 16). Задача испытуемого найти книгу «Ощущение и восприятие. Общая психология». Названия всех книг на русском114языке. На 3-х полках стоит одинаковое количество книг.
Книги стоят повернутымиобложкой или корешками к испытуемому. Искомая книга находится в правой части стеллажа(Рис. 16).Рис. 15. Неперевернутый стимульный материал, предъявляемый испытуемому восновной серии: стеллаж с книгами.Рис. 16. Инвертированный стимульный материал, предъявляемый испытуемому восновной серии, при некотором приближении к стеллажу с книгами.115Так как в созданной методике в качестве зависимой переменной фиксируется скоростьпоиска определённой книги, то нам было важно, чтобы на скорость поиска не повлиялиразные стратегии поиска, характерные для испытуемых.
Для того, чтобы нивелировать этувозможность, на каждой из трех полок, в их правой части, были поставлены по одной и тойже целевой книге с названием «Ощущение и восприятие. Общая психология».Испытуемому также давался аналог фиксационной точки, используемой в типичныхзадачах на зрительный поиск: фигурка глобуса в начале средней полки, то есть в левой еечасти. В основной серии эксперимента испытуемому вначале предъявлялся общий вид всегостеллажа приблизительно на расстоянии вытянутой руки, затем испытуемый должен былподойти к левой части стеллажа, нажать на глобус и начать поиск книги. Программноеобеспечение позволило создать условия, ограничивающие передвижения испытуемого.
Этозаключалось в следующем: испытуемый не мог подойти к стеллажу, ближе, чем нарасстояние 20 см, и в то же время, подойдя к стеллажу на расстояние, равное примерно 50см, не мог отойти от него слишком далеко. Таким образом, испытуемый мог просматриватьтолько одну полку, а не 2-3 параллельно. На наш взгляд, это помогло уравнять возможноевлияние различных стратегий испытуемых в поиске книг, и сделать так, чтобы времянахождения не отражало одну лишь разницу в используемых стратегиях зрительного поискацелевого объекта.Таким образом, на этапе подготовки стимульного материала был рассмотрен вопрос опредупреждении возможных побочных переменных (ПП). Для этой цели:- количество книг на полках уравнено, таким образом, скорость поиска не должна бытьсвязана с разным количеством книг, стоящих до искомой книги.- нивелирование возможной побочной переменной: разные стратегии поиска.
Этодостигается за счёт:а) особого расположения книг на стеллаже (на каждой из трёх полок находится целеваякнига);б) наличие аналога фиксационной точки: предмета, а именно глобуса, с которогоиспытуемый начинает поиск;в) расстояние до полок: испытуемый приближается к полке и попадает в некоторый«коридор»: между границей, ближе которой он не может подойти к стеллажу (так, чтобывплотную упереться в него), и границей, дальше которой он не может отойти от стеллажа.Это позволяет держать испытуемого на таком расстоянии, чтобы в его поле зрения попадалаодна полка, и он придерживался стратегии поиска слева-направо (от исходной точки глобуса) по одной полке.116Как было отмечено выше, перемещения испытуемого в пространстве виртуальнойсцены осуществлялись с помощью геймпада: вправо-влево и вверх-вниз испытуемый могперемещаться с помощью мини-джойстика, а вперед-назад – с помощью 2-х кнопок.В тренировочной и основной сериях эксперимента испытуемый указывает на предметы(осуществляет свой выбор) с помощью тонкой стрелки, отражающей его перемещения впространстве виртуальной сцены.
Изменение направления стрелки (влево-вправо, вверхвниз) регулируется нажатием на кнопки геймпада. В пространстве виртуальной сценыположение этой стрелки соответствует положению геймпада, который испытуемый держит всвоих руках на уровне груди, а ее направление всегда перпендикулярно стеллажу с книгами.В ходе эмпирической отработки методики выяснилось, что этой стрелкой сложно попасть напредмет, и к ней был добавлен луч света, то есть испытуемый, как будто светит фонариком,видит желтоватый круг на книжной полке и им управляет. Когда испытуемый находитнужный предмет, указывая на него этим лучом, он должен нажать на одну из кнопокгеймпада, тогда выбранный предмет на 2 с загорается красным цветом.В ходе предварительных опытов также было подобрана оптимальная скоростьпередвижения с помощью геймпада, чтобы испытуемый мог плавно перемещаться сменьшей и большой скоростью, не "промахиваясь" мимо уже найденного предмета.3.2.2.3.
Процедура.Испытуемому надевался шлем ВР; регулировалось расстояние между двумя экранамишлема так, чтобы расстояние между ними соответствовало межзрачковому расстояниюиспытуемого, и чтобы тот видел предъявляемое изображение наиболее ясно и чётко.Экспериментатор постоянно спрашивал, когда видно лучше, когда хуже; проводилсясовместный поиск наиболее удобного положения шлема, при котором предъявляемоеизображение являлось чётким и не двоилось. Всё это время испытуемый просто смотрел настимульный материал тренировочной серии, не перемещаясь в ее пространстве.
Когдадостигалось оптимальное качество изображения, этап настройки считался завершенным, ииспытуемомупредлагалосьтренировочноезаданиенапоследовательныйпоископределённых предметов.Несмотря на то, что для определения качества стереоизображения представлялосьдостаточнымпредъявитьучастникамисследованияоднутренировочнуюсерию,испытуемым предлагалась и основная серия. Это было сделано с целью обнаружить книги,названия которых сложно прочесть, или книги, слишком сильно привлекающие внимание.После прохождения обеих серий испытуемые заполняли 2 бланка с вопросами о качествестереоизображения и удобстве управления перемещениями внутри виртуальной сцены спомощью геймпада. Инструкции и опросники, предложенные испытуемому на данном117подготовительном этапе, полностью совпадали с теми, что предлагались в основной частиэксперимента, поэтому они будут приведены ниже.На данном этапе наша задача состояла в достижении приемлемого качествапредъявления стереоизображения, в виду того, что первоначально фузирование 2-хотдельных изображений происходило недостаточно хорошо, часто наблюдалось двоение, чтомешало прочтению текста.
Поэтому на подготовительном этапе 2 помимо разработки ПО свиртуальной сценой для проведения исследования, были перенастроены параметры шлемаВР, отвечающие за стереоизображение. Каждому экрану шлема ВР в среде ВР соответствуетвиртуальная камера. Для хорошего стереоизображения две эти камеры должны бытьрасположены под определённым углом к точке сведения зрительных осей. В соответствие синструкциейпоэксплуатациидляданногошлемабылпроизведёнперерасчётместоположения и разворот камер. В связи с этим нам необходимо было оценить, насколькоуспешнойоказаласьданнаяперенастройкапараметров,иявляетсяликачествостереоизображения достаточным для проведения исследования.Также было важно понять, насколько удобным и интуитивно ясным являлось дляиспытуемого управление геймпадом в данной виртуальной сцене, предъявляемой с помощьюшлема ВР. Для решения этих двух задач - оценить качество стереоизображения и удобствопользования геймпадом, кроме устного самоотчета испытуемого, использовались созданныенами два опросника (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
