Периферийный дисплей, устанавливаемый на голове
Прототип Glass, представленный на конференции Google I/O в июне 2012 г.
Периферийный шлем-дисплей для самостоятельного монтажа: помимо оптического дисплея этот прототип также включает в себя камеру, емкостное сенсорное поле и микроконтроллер.

Периферийный головной дисплей ( PHMD ) — это визуальный дисплей ( монокулярный или бинокулярный ), устанавливаемый на голову пользователя, который находится на периферии поля зрения пользователя (FOV) / периферического зрения . При этом фактическое положение крепления (как и технология отображения ) считается несущественным, пока оно не покрывает весь FOV. Хотя PHMD обеспечивает дополнительный, всегда доступный визуальный выходной канал, он не ограничивает пользователя в выполнении реальных задач. [1]

Термин PHMD включает в себя такие устройства, как Google Glass , которые часто ошибочно классифицируются как Head-up display (HUD) [2], если следовать оригинальному определению NASA . [3] Хотя NASA определило этот термин на протяжении столетий исследований космических полетов, [3] на самом деле он описывает дисплей, который решает проблему отсутствия глаз, освобождая пользователя от необходимости наклонять голову вниз. Кроме того, он предоставляет дополненную информацию в переднем поле зрения пользователя (FOV), которое обычно проецируется на лобовое стекло. Напротив, Head-Down Display (HDD) расположен на панели управления приборами. [3] Кроме того, HUD в основном используется для дополнения дополнительной информации в реальность , что технически неосуществимо для таких продуктов, как Google Glass (фокусировка линзы на дисплее приводит к размытию окружающей среды – см. рисунок ниже).

Эта таксономия для дисплеев, монтируемых на голове, основана на свойстве ее функциональности и способности человеческого глаза воспринимать периферийную информацию , а не на зависимости от технологии. В этой статье обобщаются человеческие факторы визуального восприятия , которые важно учитывать при проектировании визуальных интерфейсов для PHMD.

Характеристики

Две картинки иллюстрируют разницу между подробной и периферийной информацией.

Самая важная уникальность заключается в том, что поле зрения пользователя не покрывается полностью, что позволяет пользователю выполнять реальные задачи без ограничений, не имея при этом претензии на повышение или создание погружения , к чему часто стремятся HMD . Для современных технологий отображения при проецировании изображения на глаз экран должен быть сфокусирован зрачком, чтобы обеспечить четкое чтение экрана, поэтому окружающая среда становится размытой и не в фокусе. Таким образом, PHMD, такой как Google Glass, способен отображать подробную информацию, когда зрачок фокусирует сам дисплей, поскольку он также позволяет получать периферийную информацию, когда глаз фокусируется на реальном мире. Тем не менее, простая информация , такая как уведомления, воспринимается при фокусировке на реальном мире, а не на дисплее.

Физиологические факторы: зрительное восприятие

Исследования показывают, что разработка оптимального визуального вывода для дисплеев, крепящихся на голове, является сложной задачей, поскольку существует несколько физиологических факторов, которые существенно влияют на восприятие пользователя . [4] В исследованиях известны следующие эффекты:

Глубина фокуса/Поле

Переключается постоянно, перефокусируясь на объекты, которые находятся на разных расстояниях от пользователя. Дисплей, каким-либо образом закрепленный на глазу пользователя, имеет фиксированное фокусное расстояние. Фокусировка информации, например, представленной на экране, приводит к изменению глубины фокуса . Это вызывает размытие информации, представленной на других слоях, что особенно ухудшает восприятие информации с высокой пространственной частотой, такой как текст.

Движения глаз

Фактически выполняются под определенным углом 10°. Чтобы сфокусировать объект вне этого угла, автоматически используются движения головы для поддержки. Однако при ношении HMD с движениями глаз, превышающими этот угол, поскольку движения головы не оказывают никакого влияния на интерфейс, может возникнуть снижение комфорта из-за усталости глазных мышц .

Поле зрения

Описывает FOV. Угол обзора глаза пользователя составляет 94° от центра и 62° со стороны носа. [5] Вертикальный угол составляет около 60° вверх и 75° вниз. HMD часто не покрывают весь FOV, что также является причиной повышенной киберукачиваемости.

Бинокулярное соперничество

Описывает явление, которое происходит, когда человеческому глазу предъявляются разнородные изображения. [6] [7] Поскольку два изображения, захваченные каждым глазом, несовместимы для стереообработки, они борются за визуальное доминирование над боковым видом другого глаза, что приводит к чередованию видов из двух глаз, где недоминирующий вид почти не виден. Этот эффект часто возникает при ношении монокулярного HMD. В этой установке исследователи [8] также наблюдали объекты, которые полностью исчезают на несколько секунд из внимания пользователя .

Визуальные помехи

Описывает явление, когда оба глаза воспринимают разные изображения, которые перекрываются, но мозг не может их различить. Это явление также известно как неспособность к визуальному разделению.

Фория

Описывает состояние мышц глаза, когда глаза не фокусируются на определенной точке. Существует три различных состояния, которые можно выделить: эзофория , экзофория , ортофория . Когда один глаз закрыт или заслонен дисплеем, может возникнуть фория, которая может также вызвать головокружение и тошноту . [9]

Глаз-Доминирование

Хотя у пользователя два глаза, один глаз используется в основном . Другой глаз используется для внесения поправок и предоставления дополнительной пространственной информации. Рекомендуется надевать монокулярный HMD поверх доминирующего глаза. [4]

Периферийное восприятие

Рисунок описывает зрительное восприятие в поле зрения человека. Он показывает дифференцируемые области и углы для восприятия движения, цвета, формы и текста.

В то время как большинство из этих факторов, упомянутых выше, становятся проблематичными, когда оба глаза закрыты дисплеями, один дисплей, находящийся в зоне периферического зрения, можно считать не вызывающим проблем, поскольку он не оказывает постоянного влияния на воспринимаемую картину реального мира.

Как упоминалось ранее, существует два типа информации, воспринимаемой с помощью периферического головного дисплея: (1) подробная информация: при сознательном фокусировании на дисплее и (2) периферическая информация: посредством зрительного восприятия человека, при фокусировке на «реальном мире» (см. также рисунок выше).

Наиболее очевидными изменениями являются « движения », которые можно воспринять по всему спектру поля зрения. Под меньшим углом изменение цвета также довольно хорошо воспринимается (см. рисунок). Напротив, восприятие форм и чтение текста требуют очень пристального внимания зрачка . Однако при сосредоточении на определенной задаче грубые изменения форм все еще воспринимаются периферически. [10] Даже в области взаимодействия человека с компьютером проводились исследования этого визуального «периферийного канала», такого как периферическое восприятие цвета с помощью очков. [11] Кроме того, исследователи предложили дополнительно использовать трекер глаз для периферического головного дисплея, чтобы улучшить пользовательский опыт. [5] Также проводились исследования относительно того, какие положения дисплея являются наиболее подходящими. [8] Было обнаружено, что уведомления, представленные в средней и нижней областях нашего человеческого зрения, более заметны. Однако верхнее и среднее положения менее отвлекают, более удобны и предпочтительны для пользователей. Среди всех положений среднее правое положение оказалось наиболее оптимальным с точки зрения баланса заметности, комфорта и отвлечения внимания.

В то время как большинство HMD сильно страдают от эффектов бинокулярного соперничества , глубины резкости и фории, для PHMD все по-другому. Поскольку PHMD не полностью покрывает FOV и также не дополняет информацию о реальных объектах, на него не влияют известные проблемы, от которых обычно страдают монокулярные HMD, такие как эффект переключения внимания между реальностью и проекцией. Такие проблемы были выявлены за столетия исследований воздушного пространства и обычно возникают при попытке дополнить реальность . [12] Эти потенциальные опасности при работе в критических ситуациях, таких как участие в дорожном движении, менее выражены для PHMD.

Периферийное взаимодействие

Поскольку PHMD находится на периферии поля зрения пользователя, он имеет высокую доступность и может быть быстро востребован путем фокусировки. Более того, значительные изменения - в зависимости от стимулов - содержимого экрана по-прежнему воспринимаются без фокусировки дисплея . [ 11] Этот эффект может быть использован для проектирования периферийной информации (например, визуальных уведомлений о входящих электронных письмах, приближающихся встречах, предупреждениях). Эффективный ответ на такую ​​воспринимаемую информацию может быть достигнут быстрым периферийным вводом , таким как быстрое движение руки. Таким образом, пользователь не будет сильно отвлекаться при выполнении реальных задач. В исследованиях взаимодействия человека и компьютера это также обозначается как периферийное взаимодействие [13]

Тем не менее, подходящие модальности ввода для PHMD, которые не являются социально неловкими, еще предстоит открыть. Отрицательные или положительные социальные эффекты от ношения PHMD и сосредоточения внимания на экране во время участия в разговоре могут присутствовать, но пока не доказаны. Кроме того, участие в дорожном движении с фокусировкой на визуальной модальности ввода может привести к значительному снижению внимания к дороге (см. также Семантическая память и мультимодальное взаимодействие ). Однако, по сравнению с взаимодействием со смартфоном , быстрое переключение на задачи реального мира достижимо, поскольку нет необходимости доставать устройство из кармана или сумки. Кроме того, PHMD не нужно держать в руках пользователя, что обеспечивает полностью бесконтактное взаимодействие. Поскольку он всегда доступен, он может предоставлять периферийную визуальную информацию в любое время, тогда как периферийная информация на смартфоне в кармане вообще не воспринимается или едва воспринимается (например, в клубе/дискотеке, во время ходьбы).

Ссылки

  1. ^ Matthies, DJC, Haescher, M., Alm, R., & Urban, B. (2015). Свойства периферического головного дисплея (phmd). На Международной конференции по взаимодействию человека и компьютера (стр. 208-213). Springer.
  2. ^ Старнер, Т. (2013). Проект стекла: расширение себя. В Pervasive Computing, IEEE, 12(2), 14-16.
  3. ^ abc Prinzel, L., & Risser, M. Head-up displays and focusing. В Техническом меморандуме NASA , 213000. 2004.
  4. ^ ab Laramee, RS, & Ware, C. (2002). Соперничество и помехи с дисплеем, прикрепленным к голове. В ACM Transactions on Computer-Human Interaction, 9(3), 238-251
  5. ^ ab Ishiguro, Y., & Rekimoto, J. (2011). Аннотация периферического зрения: метод представления информации без помех для мобильной дополненной реальности. В материалах 2-й международной конференции по дополненной реальности. ACM, 8-11.
  6. ^ Алаис, Д. и Блейк, Р. (1999). Группировка визуальных признаков во время бинокулярного соперничества. В исследовании зрения, 39(26), 4341-4353.
  7. ^ Коллинз, Дж. Ф. и Блэквелл, Л. К. (1974). Влияние доминирования глаза и расстояния сетчатки на бинокулярное соперничество. В Perceptual and Motor Skills, 39(2), 747-754.
  8. ^ ab Peli, E. (1999). Оптометрические и перцептивные проблемы с дисплеями, монтируемыми на голове. В Visual instrumentation: Optical design and engineering principles, 205-276.
  9. ^ Решения по повышению производительности Z-Health (2011). http://www.zhealth.net/articles/the-eyes-have-it
  10. ^ Хау Чуа, С., Перро, С., Маттис, Д., Чжао, С. (2015). Позиционирование стекла: исследование положений отображения монокулярного оптического прозрачного головного дисплея.
  11. ^ ab Costanza, E., Inverso, SA, Pavlov, E., Allen, R., & Maes, P. (2006). eye-q: Периферийный дисплей очков для тонких интимных уведомлений. В трудах 8-й конференции по взаимодействию человека и компьютера с мобильными устройствами и службами. ACM, 211-218.
  12. ^ Раш, CE, Верона, RW, и Кроули, JS (1990). Человеческий фактор и соображения безопасности полетов систем ночного видения с использованием тепловизионных систем. В Международном обществе оптики и фотоники, Орландо, 16-20, 142-164.
  13. ^ Хаузен, Д. (2013). Периферийное взаимодействие — исследование пространства проектирования, докторская диссертация, факультет математики, компьютерных наук и статистики, Мюнхенский университет.
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Peripheral_head-mounted_display&oldid=1269740250"