АссистентНовый вопросИсторияОбласти знаний
Партнёрские проектыСпецпроектыСтать автором
Сменить язык
О РУВИКИ

Периферийный носимый дисплей

Периферийный носимый дисплей — это визуальный дисплей (монокулярный или бинокулярный), закрепляемый на голове пользователя так, чтобы находиться на периферии его поля зрения. Конкретное положение крепления (как и используемая технология дисплея) не считается принципиальным, если дисплей не перекрывает всё поле зрения. PHMD обеспечивает дополнительный визуальный канал вывода, всегда доступный для пользователя, при этом не препятствуя выполнению реальных задач[1].

Концепция

Термин периферийный носимый дисплей включает такие устройства, как Google Glass, которые часто ошибочно классифицируют как Head-up display, HUD[2] согласно первоначальному определению NASA[3]. NASA определила понятие HUD на основе многолетних исследований в аэрокосмической отрасли[3], подразумевая под ним дисплей, решающий проблему «безотрывного» контроля, позволяя не наклонять голову вниз. HUD показывает дополнительную информацию на переднем участке поля зрения пользователя, обычно проецируя её на лобовое стекло. В отличие от этого, «Head-Down Display» (HDD) располагается на приборной панели[3]. Также HUD предназначен прежде всего для дополнения информации в реальности, что пока технически невозможно для устройств вроде Google Glass (фокус линзы на экране вызывает размытие окружающей среды — см. иллюстрацию ниже).

Классификация носимых дисплеев (head-mounted display, HMD) по этому принципу строится не на технологии, а на особенностях восприятия информации человеческим глазом, в частности — возможности получения периферической информации. В данной статье описаны факторы восприятия для PHMD, важные при проектировании визуальных интерфейсов.

Характеристики

undefined

Главная особенность PHMD — неполное перекрытие поля зрения пользователя, что позволяет свободно выполнять задачи реального мира без ограничений, в отличие от HMD, ставящих цель создания погружения. Современные технологии требуют фокусировки зрачка на экране для чёткого восприятия изображения, в результате чего фон становится размытым. Таким образом, PHMD вроде Google Glass показывают детальную информацию при фокусировке взгляда на дисплее, но и периферическая информация также доступна, когда глаз фокусируется на внешней среде. Простые уведомления могут быть замечены даже без прямой фокусировки на дисплее.

Физиологические факторы: визуальное восприятие

Исследования показывают, что проектирование оптимальных решений для носимых дисплеев представляет сложную задачу из-за ряда физиологических факторов, сильно влияющих на восприятие[4]. Ниже приведены основные эффекты, выявленные в исследованиях:

Глубина фокуса / поля зрения

Глубина фокуса меняется при перефокусировке взгляда на объекты, находящиеся на разном удалении. Дисплей, закреплённый близко к глазу, имеет фиксированную фокусную дистанцию. Переключение фокуса на экран приводит к изменению глубины фокуса, делая другие объекты размытыми, что особенно влияет на восприятие информации высокой пространственной частоты, например текста.

Движения глаз

Движение глаз обычно ограничено углом около 10°. Для объектов за пределами этого угла автоматически задействуются движения головы. Однако при использовании носимого дисплея и необходимости задействовать большие углы одними глазами (без движения головы), может возникать дискомфорт и усталость глазных мышц.

Поле зрения

Поле зрения человека составляет примерно 94° от центра и 62° со стороны носа[5]. Вертикальный угол — около 60° вверх и 75° вниз. Носимые дисплеи обычно не перекрывают всё поле зрения, отчего могут усиливаться эффекты киберболезни.

Бинокулярное соперничество

Явление, при котором разным глазам предъявляются несовместимые изображения[6].[7] Поскольку изображения не могут быть объединены для стереоскопической обработки, возникает смена доминирующего зрения глаз, а изображение с «недоминирующего» полностью/почти полностью исчезает с восприятия. Это часто встречается у монокулярных HMD. Также отмечались случаи, когда объекты полностью исчезали из-под внимания пользователя на несколько секунд[8].

Визуальные помехи

Возникают, когда оба глаза воспринимают разные, но перекрывающиеся изображения, и мозг не может их разделить. Это называется неспособностью к визуальному разделению.

Фории

Фория — состояние глазных мышц, при котором глаза не сосредоточены на одной точке. Выделяют три состояния: эзоория, экзоория, ортофория. При закрытии одного глаза или его перекрытии дисплеем возникает фория, что может вызвать головокружение и тошноту[9].

Доминирование глаза

Хотя у человека два глаза, один обычно является доминирующим, второй — резервным и для пространственной коррекции. Рекомендуется носить монокулярный HMD на доминирующем глазу[4].

Периферическое восприятие

undefined

Большинство описанных выше эффектов становятся критичными, если оба глаза закрыты дисплеями. Со стороны, размещённый на периферии дисплей не приводит к устойчивым искажениям реального восприятия.

Как отмечалось ранее, с помощью периферийного носимого дисплея возможно восприятие двух типов информации: (1) детализированной — при прямой фокусировке на дисплее; (2) периферической — с помощью периферического зрения, при фокусе на реальном мире.

Наиболее легко на периферии замечаются «движение», которое ощущается по всему периферийному полю. Далее — изменение цвета (на меньших углах, но также хорошо воспринимается). В отличие от этого, для различения формы или чтения текста необходимо более внимательное сосредоточение зрачка. Тем не менее, при высокой занятости пользователя крупные изменения формы можно уловить и периферически[10]. В сфере человеко-компьютерного взаимодействия изучались «периферийные каналы» — например, восприятие цвета с помощью очков[11]. Также предлагалось использование трекеров взгляда для повышения комфорта работы с PHMD[5]. Проводились исследования оптимальных вариантов размещения дисплея[8]. Было показано, что уведомления, выводимые в средней и нижней части зрения, лучше привлекают внимание, а верхняя и средняя позиции оказываются менее отвлекающими и более комфортными. Лучший баланс между заметностью, комфортом и ненавязчивостью достигается в средней правой позиции дисплея.

В то время как большинство HMD страдают от бинокулярного соперничества, проблем глубины поля и фории, PHMD этого лишён. Поскольку он не закрывает всё поле зрения и не проецирует информацию на реальные объекты, его не затрагивают типичные недостатки моно-HMD, такие как «переключение внимания» между реальным и виртуальным изображением — данная проблема известна в авиации и возникает именно при попытках дополнения реальности[12]. Потенциальные опасности в критических ситуациях (например, во время вождения) у PHMD выражены значительно слабее.

Периферийное взаимодействие

Поскольку PHMD размещается на периферии поля зрения, он всегда доступен и может быть быстро привлечён вниманием. Значительные изменения контента (в зависимости от стимулов) видны даже без активной фокусировки на дисплее[11]. Это используется при проектировании цифровых уведомлений (например, сообщения о письмах, напоминания, предупреждения). Адекватная реакция может быть реализована быстро с помощью периферийного ввода, например жеста. Это не требует отвлекаться от реальных задач. В исследованиях HCI такой подход обозначают как периферийное взаимодействие[13].

Однако подходящие и социально приемлемые схемы ввода для PHMD ещё только разрабатываются. Социальные эффекты (негативные или положительные) от ношения PHMD и сосредоточения взгляда на экране во время разговора подтверждены недостаточно. Кроме того, управление визуальными функциями во время участия в дорожном движении может существенно снизить концентрацию на дороге (см. семантическая память и мультимодальное взаимодействие). Однако по сравнению с смартфоном переключение между виртуальными и реальными задачами осуществляется быстрее, так как не требуется доставать устройство из кармана или держать его в руках. Благодаря этому PHMD обеспечивает реально «свободные руки» и может выводить визуальные оповещения в любое время, тогда как информация на смартфоне в кармане, как правило, вообще не воспринимается (например, в клубе или на улице во время движения).

Примечания

  1. ↑ Matthies, D.J.C., Haescher, M., Alm, R., & Urban, B. (2015). Properties of a peripheral head-mounted display (phmd). In International Conference on Human-Computer Interaction (pp. 208-213). Springer.
  2. ↑ Starner, T. (2013). Project glass: An extension of the self. In Pervasive Computing, IEEE, 12(2), 14-16.
  3. ↑ 1 2 3 Prinzel, L., & Risser, M. Head-up displays and attention capture. In NASA Technical Memorandum, 213000. 2004.
  4. ↑ 1 2 Laramee, R. S., & Ware, C. (2002). Rivalry and interference with a head-mounted display. In ACM Transactions on Computer-Human Interaction, 9(3), 238-251
  5. ↑ 1 2 Ishiguro, Y., & Rekimoto, J. (2011). Peripheral vision annotation: noninterference information presentation method for mobile augmented reality. In Proceedings of the 2nd Augmented Human International Conference. ACM, 8-11.
  6. ↑ Alais, D., & Blake, R. (1999). Grouping visual features during binocular rivalry. In Vision research, 39(26), 4341-4353.
  7. ↑ Collins, J. F., & Blackwell, L. K. (1974). Effects of eye dominance and retinal distance on binocular rivalry. In Perceptual and Motor Skills, 39(2), 747-754.
  8. ↑ 1 2 Peli, E. (1999). Optometric and perceptual issues with head-mounted displays. In Visual instrumentation: Optical design and engineering principles, 205-276.
  9. ↑ Z-Health Performance Solutions (2011). http://www.zhealth.net/articles/the-eyes-have-it
  10. ↑ Hau Chua, S., Perrault, S., Matthies, D., Zhao, S. (2015). Positioning Glass: Investigating Display Positions of monocular Optical See-Through Head-Mounted Display.
  11. ↑ 1 2 Costanza, E., Inverso, S. A., Pavlov, E., Allen, R., & Maes, P. (2006). eye-q: Eyeglass peripheral display for subtle intimate notifications. In Proceedings of the 8th conference on Human-computer interaction with mobile devices and services. ACM, 211-218.
  12. ↑ Rash, C. E., Verona, R. W., & Crowley, J. S. (1990). Human factors and safety considerations of night-vision systems flight using thermal imaging systems. In International Society for Optics and Photonics, Orlando, 16-20, 142-164.
  13. ↑ Hausen, D. (2013). Peripheral Interaction - Exploring the Design Space, PhD Thesis, Faculty of Mathematics, Computer Science and Statistics, University of Munich.

Категории