Виртуальная реальность: иллюзия прогресса?

Автор: Денис Аветисян

Новое исследование показывает, что технологические усовершенствования в потребительских VR-системах за последнее десятилетие не всегда приводят к ощутимым улучшениям пользовательского опыта и производительности.

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"

На рисунке демонстрируется эволюция аппаратного обеспечения виртуальной реальности: представлена новая система (слева) в сравнении с устаревшей системой иммерсивного взаимодействия (в центре), а также процесс генерации позы аватара на основе данных, полученных от аппаратного обеспечения (справа).

Сравнение систем виртуальной реальности двух поколений не выявило существенных различий в восприятии и эффективности выполнения задач.

Несмотря на стремительное развитие технологий виртуальной реальности, остается неясным, насколько значимы аппаратные улучшения для восприятия и эффективности пользователя. В работе, посвященной исследованию ‘Technological Advances in Two Generations of Consumer-Grade VR Systems: Effects on User Experience and Task Performance’, сравнивались две системы виртуальной реальности с разницей в десять лет. Полученные результаты не выявили существенных различий в пользовательском опыте или производительности между старым и современным оборудованием. Означает ли это, что дальнейшее развитие аппаратной части требует более глубокой проработки программного обеспечения для достижения реальных преимуществ в области воплощенного взаимодействия?

Основы Присутствия: Точность Иммерсии и Отслеживания

Для создания убедительного ощущения присутствия в виртуальной реальности требуется высокая точность как визуального отображения, так и отслеживания движений пользователя. Достижение реалистичной картинки и мгновенного реагирования виртуального мира на действия человека — ключевые факторы, определяющие степень погружения. Недостаточная детализация графики или задержки в отслеживании движений головы и рук приводят к диссонансу между восприятием и реальностью, разрушая иллюзию присутствия. Современные системы виртуальной реальности стремятся к максимальной точности и скорости обработки данных, чтобы обеспечить плавное и естественное взаимодействие, максимально приближенное к реальному опыту.

Качество входных данных, в особенности точность отслеживания движений — так называемая «Погрешность Отслеживания» — оказывает непосредственное влияние на степень погружения пользователя в виртуальную реальность. Чем точнее система фиксирует и воспроизводит движения головы и тела, тем более реалистичным кажется виртуальный мир и тем сильнее возникает ощущение «присутствия». Неточности в отслеживании приводят к диссонансу между визуальным восприятием и кинестетическими ощущениями, разрушая иллюзию и вызывая дискомфорт, что существенно снижает эффект присутствия и общее впечатление от взаимодействия с виртуальной средой. Таким образом, повышение точности отслеживания является критически важным фактором для создания убедительного и комфортного опыта виртуальной реальности.

Интегрированные VR-системы представляют собой симбиоз шлема виртуальной реальности и технологий отслеживания движений, создавая единое пространство для взаимодействия. Данные системы объединяют визуальную информацию, отображаемую на дисплее шлема, с точными данными о положении и ориентации головы и конечностей пользователя. Это позволяет создавать ощущение погружения в виртуальный мир, где движения в реальном пространстве напрямую транслируются в виртуальную среду. Эффективность интеграции данных визуализации и отслеживания является ключевым фактором, определяющим реалистичность и комфорт взаимодействия в VR, и именно поэтому разработчики уделяют особое внимание оптимизации каждого компонента и их слаженной работе.

Первые системы виртуальной реальности, такие как HTC Vive, заложили основу для современных технологий, однако их возможности имели определенные ограничения. Последующие разработки, направленные на повышение точности отслеживания и улучшения визуального восприятия, не всегда приводили к ожидаемому улучшению пользовательского опыта. Недавние исследования показали, что, несмотря на значительные технические усовершенствования, измеримые улучшения в ощущении присутствия и вовлеченности пользователя не всегда достигаются. Это указывает на то, что ключевым фактором является не только техническая точность, но и более глубокое понимание когнитивных и психологических аспектов восприятия в виртуальной среде, что требует дальнейших исследований для создания действительно захватывающих и убедительных VR-впечатлений.

В ходе исследования участники выполняли пять задач виртуальной реальности в случайном порядке, используя либо новую систему IVR, либо устаревшую.

Воплощение и Виртуальное Я: Представление Аватара

Ощущение воплощения (Sense of Embodiment) является ключевым компонентом погружения в виртуальную реальность и представляет собой субъективное чувство принадлежности и контроля над виртуальным телом, представленным аватаром. Это не просто визуальное восприятие аватара, но и ощущение, что действия, совершаемые в виртуальном пространстве, являются действиями самого пользователя. Данное ощущение формируется на основе мультисенсорной интеграции, включающей визуальную информацию, проприоцепцию (ощущение положения тела в пространстве) и, в случае использования соответствующих технологий, тактильную обратную связь. Интенсивность ощущения воплощения напрямую влияет на степень погружения и реалистичности взаимодействия с виртуальной средой.

Полное отслеживание движений (Full-Body Tracking) является критически важным для установления соответствия между физическими действиями пользователя и движениями его виртуального аватара. Реализация данного отслеживания осуществляется посредством различных технологий, среди которых особое место занимает обратная кинематика (Inverse Kinematics). Обратная кинематика позволяет вычислить положение суставов аватара, необходимое для достижения заданной позиции и ориентации его конечностей, основываясь на данных, полученных от сенсоров, отслеживающих движения пользователя. Это обеспечивает более естественное и интуитивно понятное управление аватаром, усиливая ощущение присутствия и вовлеченности в виртуальную среду.

Уровень реалистичности внешнего вида и поведения аватара оказывает существенное влияние на ощущение пользователем принадлежности виртуального тела. Исследования показывают, что высокая степень соответствия между движениями аватара и движениями пользователя, а также визуальная правдоподобность его внешнего вида, усиливают эффект присутствия и ощущение владения виртуальным телом. Несоответствия в анимации, неестественная физика движений или нереалистичный внешний вид аватара, напротив, снижают ощущение воплощения и могут вызывать дискомфорт у пользователя, ослабляя эффект погружения в виртуальную среду.

Для исследования взаимосвязи между визуальным представлением и переживанием воплощения широко используется так называемая «зеркальная задача» (Mirror Task). В ходе этой задачи испытуемым демонстрируют видеозапись, на которой они видят свои движения, синхронизированные с движением виртуального аватара. Наблюдение за соответствием между собственными движениями и движениями аватара позволяет оценить степень отождествления с виртуальным телом. Нарушения в синхронизации или несоответствие визуального представления могут приводить к снижению чувства владения аватаром и, как следствие, к уменьшению эффекта присутствия в виртуальной среде. Результаты, полученные в ходе зеркальной задачи, используются для анализа факторов, влияющих на ощущение воплощения и разработки более реалистичных виртуальных представлений.

Подтверждение Воплощения: Задачи и Эффективность

Для оценки эффективности систем отслеживания движений и представления аватара используются интерактивные задания, такие как ‘Dance Task’ (танцевальное задание), ‘Hallway Task’ (задание в коридоре), ‘Wire Task’ (задание с проволокой) и ‘Reaction Wall Task’ (задание со стеной реакций). Эти задания позволяют исследователям измерять, насколько хорошо пользователи интегрируют свои движения в виртуальную среду, что напрямую влияет на ‘Task Load’ (нагрузку на выполнение задания). Оценка проводится путем анализа точности и скорости выполнения заданий пользователями, а также путем сбора данных о субъективном восприятии и удобстве взаимодействия с виртуальной средой.

Исследователи используют интерактивные задания, такие как ‘Dance Task’, ‘Hallway Task’, ‘Wire Task’ и ‘Reaction Wall Task’, для оценки степени интеграции движений пользователя с виртуальной средой. Измеряется, насколько эффективно пользователь переносит свои физические действия в виртуальное пространство и как это влияет на ‘Рабочую нагрузку’ (Task Load) — субъективную оценку умственных и физических усилий, необходимых для выполнения задания. Более высокая степень интеграции движений, как правило, снижает ‘Рабочую нагрузку’, поскольку пользователь воспринимает взаимодействие как более естественное и интуитивное. Оценка ‘Рабочей нагрузки’ производится с помощью субъективных опросников и объективных показателей, таких как время выполнения задания, количество ошибок и физиологические параметры, например, частота сердечных сокращений.

Улучшение технологий отслеживания движений и дизайна виртуальных аватаров напрямую влияет на естественность и интуитивность взаимодействия пользователя с виртуальной средой. Более точное отслеживание позволяет аватару достоверно повторять движения пользователя, снижая когнитивную нагрузку и способствуя эффекту присутствия. Это достигается за счет минимизации задержек между реальными движениями и их отображением в VR, а также за счет повышения степени свободы аватара, позволяющей ему реалистично выполнять сложные действия. В результате, пользователь ощущает более сильную связь с виртуальным миром и легче интегрирует свои действия в виртуальную среду.

Исследование пользовательской производительности в интерактивных задачах, таких как ‘Dance Task’, ‘Hallway Task’, ‘Wire Task’ и ‘Reaction Wall Task’, позволяет валидировать влияние дизайнерских решений в VR на общее восприятие. Важно отметить, что недавнее исследование не выявило существенных различий в пользовательском опыте или результативности выполнения задач между устаревшей (возрастом около 10 лет) системой IVR и современной, передовой системой. Данный результат подчеркивает, что улучшения в аппаратном и программном обеспечении не всегда приводят к заметному улучшению пользовательского опыта и требуют тщательной оценки эффективности новых разработок.

Взаимодействие между факторами задачи и IVR-системы, представленное на графиках, демонстрирует влияние этих факторов на субъективное восприятие пользовательского опыта, о чем свидетельствуют представленные средние значения и стандартные ошибки.

Оптимизация Опыта: Минимизация Прерываний

Задержка между действием пользователя и реакцией в виртуальной среде, известная как латентность, способна существенно снизить эффект погружения и разрушить ощущение присутствия. Даже незначительное запаздывание в отклике виртуального мира на действия пользователя может вызвать дискомфорт и дезориентацию, поскольку мозг воспринимает несоответствие между ожидаемым и фактическим результатом. Это несоответствие нарушает иллюзию реальности, создаваемую виртуальной средой, и ослабляет вовлеченность пользователя. Таким образом, минимизация латентности является критически важной задачей для создания реалистичного и комфортного опыта в виртуальной реальности, поскольку она напрямую влияет на способность пользователя полностью погрузиться в происходящее и поверить в иллюзию присутствия.

Повышение точности отслеживания играет ключевую роль в создании бесшовного опыта виртуальной реальности и минимизации задержек, негативно влияющих на погружение пользователя. Чем точнее система способна определить и зафиксировать движения головы и рук, тем быстрее виртуальная среда реагирует на действия, устраняя ощущение запаздывания и создавая иллюзию непосредственного присутствия. Достижение высокой точности требует совершенствования алгоритмов обработки данных, использования более чувствительных сенсоров и оптимизации взаимодействия между аппаратным и программным обеспечением. Улучшенная точность отслеживания не только повышает реалистичность визуального восприятия, но и позволяет пользователю более естественно взаимодействовать с виртуальным миром, что критически важно для широкого спектра приложений, начиная от игровых симуляторов и заканчивая сложными хирургическими тренажерами.

Современные устройства виртуальной реальности, такие как HTC Vive Pro 2, разрабатываются с целью преодоления технических ограничений, препятствующих полному погружению пользователя. Инженеры стремятся к повышению разрешения дисплеев, увеличению частоты обновления кадров и снижению задержки между действием пользователя и реакцией в виртуальном пространстве. Эти усовершенствования направлены на создание более реалистичного и комфортного опыта, минимизируя эффект присутствия “экрана” и позволяя пользователю ощутить виртуальную среду как продолжение реальности. Разработчики полагают, что более высокая точность и детализация визуального отображения способствуют более естественному восприятию и снижают вероятность возникновения дискомфорта или головокружения, открывая новые возможности для применения VR-технологий в различных областях.

Несмотря на перспективность усовершенствований в области виртуальной реальности для таких сфер, как обучение, терапия и развлечения, недавние исследования демонстрируют, что постепенные технологические улучшения не всегда приводят к ощутимым изменениям в восприятии пользователя. Увеличение разрешения, частоты обновления кадров и точности отслеживания, хотя и технически значимо, не гарантирует пропорционального повышения уровня погружения и реалистичности ощущений. Это указывает на то, что субъективное восприятие и психологические факторы играют ключевую роль в формировании опыта виртуальной реальности, и что для достижения значимых улучшений необходимо учитывать не только аппаратные характеристики, но и принципы работы человеческого мозга и особенности визуального восприятия.

Исследование демонстрирует, что технологический прогресс в виртуальной реальности не всегда приводит к ощутимым улучшениям в пользовательском опыте или производительности задач. Данный факт подчеркивает важность целостного подхода к проектированию систем, где понимание взаимосвязи компонентов важнее простого наращивания технических характеристик. Как заметил Г.Х. Харди: «Математика — это наука о том, что не знаем». В контексте данного исследования, это означает, что, несмотря на все наши знания о технологиях виртуальной реальности, остаются области, где простые улучшения не приводят к ожидаемым результатам, и необходимо углубленное понимание принципов восприятия и взаимодействия человека с виртуальной средой.

Куда двигаться дальше?

Представленное исследование, демонстрируя отсутствие существенной разницы в пользовательском опыте и эффективности выполнения задач между виртуальными системами, созданными с разницей в десятилетие, наводит на размышления о природе прогресса. Словно городская инфраструктура: постоянное наращивание мощности не всегда ведет к улучшению жизни горожан, если не сопровождается продуманным планированием и пониманием взаимосвязей. Технологический скачок сам по себе не гарантирует качественного улучшения восприятия.

Очевидной задачей представляется более глубокое исследование структурных аспектов, определяющих эффект присутствия. Необходимо сместить фокус с гонки за техническими характеристиками на понимание того, как эти характеристики влияют на когнитивные и перцептивные процессы пользователя. Важно рассматривать виртуальную реальность не как набор отдельных технологий, а как сложную систему, где каждый элемент должен гармонично взаимодействовать с другими и с пользователем.

Будущие исследования должны быть направлены на выявление минимально достаточного набора параметров, обеспечивающих эффект присутствия, а также на разработку методов оптимизации этих параметров с учетом индивидуальных особенностей пользователя. Подобный подход позволит избежать излишней сложности и сосредоточиться на создании действительно эффективных и удобных систем, где эволюция структуры, а не просто наращивание мощности, определяет качество пользовательского опыта.

Оригинал статьи: https://arxiv.org/pdf/2601.09610.pdf

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

Смотрите также:

2026-01-15 07:00