Виртуальная охота: Как освещение влияет на поиск объектов в дополненной реальности

от

Автор: Денис Аветисян

Исследование показывает, как условия освещения и сложность задачи влияют на эффективность и комфорт поиска объектов в смешанной реальности.

Пока крипто-инвесторы ловят иксы и ликвидации, мы тут скучно изучаем отчетность и ждем дивиденды. Если тебе близка эта скука, добро пожаловать.

Купить акции "голубых фишек"
Виртуальные объекты успешно накладываются на реальное окружение, сохраняя позицию и демонстрируя реалистичную окклюзию драгоценностей даже при изменении освещения – от естественного дневного света сразу после калибровки до ночного – и несмотря на незначительное смещение, возникающее при исследовании пространства.
Виртуальные объекты успешно накладываются на реальное окружение, сохраняя позицию и демонстрируя реалистичную окклюзию драгоценностей даже при изменении освещения – от естественного дневного света сразу после калибровки до ночного – и несмотря на незначительное смещение, возникающее при исследовании пространства.

В данной работе изучается влияние условий освещения и когнитивной нагрузки на производительность пользователей в масштабной внешней среде дополненной реальности с использованием пользовательского исследования.

Несмотря на растущий потенциал мобильной дополненной реальности (AR), остается мало информации о ее практическом применении в широких открытых пространствах и влиянии на поведение пользователей. В работе ‘Investigating Search Among Physical and Virtual Objects Under Different Lighting Conditions’ исследовалось влияние условий освещенности и когнитивной нагрузки на эффективность поиска и пользовательский опыт в масштабной AR-среде. Полученные данные показали, что в условиях низкой освещенности пользователи испытывали больший комфорт, однако сложность задачи влияла на стратегии поиска и взаимодействие с объектами. Какие факторы следует учитывать при разработке AR-систем для широкого применения в реальных условиях и как оптимизировать пользовательский опыт в различных сценариях?

Расширяя Реальность: Эволюция Мобильной Дополненной Реальности

Мобильная дополненная реальность (AR) стремительно развивается, обеспечивая бесшовную интеграцию цифрового контента в реальное окружение. Это открывает новые возможности взаимодействия с информацией, расширяя границы традиционных интерфейсов. Для эффективных AR-приложений необходимо точное понимание пространственной информации и стабильное отслеживание положения устройства, особенно в сложных, широкомасштабных сценариях.

The captured user experience, transitioning from a standard video feed through an external camera to the mixed reality view via HoloLens-2, demonstrates a slightly reduced augmented field of view compared to the device's MR capture, while enabling full reconstruction and playback of the entire interaction.
The captured user experience, transitioning from a standard video feed through an external camera to the mixed reality view via HoloLens-2, demonstrates a slightly reduced augmented field of view compared to the device’s MR capture, while enabling full reconstruction and playback of the entire interaction.

Точность и надежность отслеживания – ключевые факторы качества AR-впечатления. Истинная ценность технологии проявляется не в количестве добавленных элементов, а в ясности и естественности взаимодействия с реальностью.

Пространственное Картографирование: Основа Стабильности Дополненной Реальности

HoloLens-2 использует пространственное картирование для создания динамической цифровой модели окружающего пространства. Это позволяет устройству воспринимать геометрию помещения и адаптировать контент к реальной среде. Ключевым элементом системы являются World Locking Tools, обеспечивающие надежную привязку AR-элементов к физическим координатам, предотвращая их смещение. Стабильное закрепление контента в пространстве критически важно для создания правдоподобного и интерактивного опыта.

A complete three-dimensional model of the study environment facilitates handling occlusions on the device, designing the experimental layout, and offline re-assessment of individual trials through replay of captured user data, as illustrated by the walkable areas and augmentations depicted in the top-down map.
A complete three-dimensional model of the study environment facilitates handling occlusions on the device, designing the experimental layout, and offline re-assessment of individual trials through replay of captured user data, as illustrated by the walkable areas and augmentations depicted in the top-down map.

Точное понимание пространственных характеристик окружающей среды необходимо для разработки убедительных и функциональных AR-приложений, позволяющих создавать взаимодействия, органично вписывающиеся в реальный мир и улучшающие пользовательский опыт.

Влияние Освещения на Восприятие в Дополненной Реальности

Систематическое исследование взаимодействия пользователей с AR проводилось в условиях естественного и искусственного освещения. Целью было оценить влияние освещения на эффективность и комфорт выполнения задач. Участники выполняли задачу по поиску драгоценных камней (Gem Search Task) с различной степенью перекрытия – свободно плавающие, физически перекрытые объектами, или виртуально перекрытые AR-элементами. Измерялось поведение пользователей, включая вращение головы, для понимания влияния освещения на стратегии поиска и пространственное восприятие.

Анализ показал значимый эффект местоположения камня (F(2,92) = 43.46, p < .001), при котором точность поиска была выше для свободно плавающих камней. Комфорт пользователей был выше, а утомляемость ниже в ночной AR-среде с искусственным освещением по сравнению с естественным дневным светом.

The proportion of correctly discriminated gems is influenced by gem location – whether physically occluded, virtually occluded, or floating – and the presence of an audio task, with statistically significant differences indicated by error bars representing standard error of the mean and significance levels denoted by asterisks.
The proportion of correctly discriminated gems is influenced by gem location – whether physically occluded, virtually occluded, or floating – and the presence of an audio task, with statistically significant differences indicated by error bars representing standard error of the mean and significance levels denoted by asterisks.

Когнитивная Нагрузка и Взаимодействие в Дополненной Реальности

Для оценки ментальных усилий, необходимых для выполнения задания, использовалась двойная задача, сочетающая поиск объектов в AR (Gem Search Task) и задачу на аудио-ответ. Анализ результатов позволяет оценить когнитивную нагрузку, создаваемую опытом использования AR. Также проводилась оценка запоминания объектов (Object Recall) для определения эффективности запоминания пользователями AR-объектов. Средняя точность ответов на вопросы, связанные с запоминанием объектов, является количественной мерой производительности памяти.

Mean accuracy of responses to object recall questions provides a quantitative measure of memory performance.
Средняя точность ответов на вопросы, связанные с запоминанием объектов, является количественной мерой производительности памяти.

Участники оценили субъективный комфорт на уровне 6 в ночное время, что значительно выше, чем при естественном освещении. Вероятность столкновения с физическим объектом в ночное время составила 2, превышая показатели, полученные при естественном освещении. Опыт AR, несмотря на когнитивную нагрузку, демонстрирует потенциал для повышения комфорта и безопасности в условиях низкой освещенности, открывая путь к новым формам восприятия, где границы между реальным и виртуальным стираются.

Исследование, посвящённое поиску объектов в условиях различной освещённости, демонстрирует, как сложность задачи влияет на стратегии пользователя. Наблюдения показывают, что в условиях низкой освещённости взаимодействие с дополненной реальностью становится более комфортным, что согласуется с принципом минимизации избыточности. Как писал Анри Пуанкаре: «Наука не состоит из цепи, в которой каждое звено необходимо, а скорее из огромного количества попыток, большинство из которых не приводят ни к чему». Это отражает суть работы: даже в тщательно контролируемых условиях, исследование когнитивной нагрузки и стратегий поиска требует упрощения, отсеивания лишнего для достижения ясности и понимания основных механизмов восприятия. Совершенство достигается не в сложности, а в умении убрать всё лишнее, чтобы выявить суть.

Что дальше?

Исследование взаимодействия человека и дополненной реальности в условиях изменяющегося освещения выявило ожидаемые закономерности. Комфорт снижается с увеличением яркости – это не открытие. Абстракции стареют, принципы – нет. Более интересно другое: сложность задачи диктует стратегии поиска. Это не столько факт, сколько необходимость переосмысления метрик оценки когнитивной нагрузки. Достаточно ли измерять время и точность? Или необходимо учитывать, как пользователь чувствует поиск?

Ограничения текущей работы очевидны. Исследование проводилось в конкретной внешней среде. Каждая сложность требует алиби. Необходимо расширить выборку условий, включить больше типов объектов, рассмотреть влияние индивидуальных различий. Но главное – сместить фокус с оптимизации производительности на оптимизацию опыта.

Следующий шаг – интеграция данных об освещении и когнитивной нагрузке в алгоритмы адаптации AR-систем. И не только адаптации визуального представления, но и адаптации сложности задачи. Упрощение – не всегда признак слабости. Важно помнить: цель не в том, чтобы создать идеальную реальность, а в том, чтобы создать реальность, которая подходит пользователю.

Оригинал статьи: https://arxiv.org/pdf/2511.00289.pdf

Связаться с автором: https://www.linkedin.com/in/avetisyan/

Смотрите также:

2025-11-05 02:23