Verbesserung der virtuellen Zusammenarbeit mit SPARC

Telepräsenz-Virtual-Reality (VR)-Systeme ermöglichen es Menschen, so zu kommunizieren, als wären sie von Angesicht zu Angesicht. Das hilft den Nutzern, sich präsent zu fühlen und nonverbale Hinweise wie Gesten und Körpersprache wahrzunehmen. Wenn es jedoch um 3D-Objekte geht, kann dieses Präsenzgefühl verloren gehen. Das passiert, weil verschiedene Nutzer die Dinge aus unterschiedlichen Winkeln sehen, was Gesten weniger bedeutungsvoll macht. Aktuelle Methoden versuchen, das zu lösen, indem sie Avatare überlappen, was jedoch Verwirrung und Unbehagen verursachen kann, besonders bei mehreren Nutzern.

Wir schlagen eine neue Art vor, Perspektiven in einer Mehrbenutzer-Zusammenarbeit zu teilen. Bei dieser Methode sind die Avatare nicht am gleichen Platz, sondern rund um einen virtuellen Tisch angeordnet. Jeder kann die anderen Avatare in seinem eigenen Raum sehen und hat gleichzeitig eine direkte Sicht auf den Arbeitsbereich. Wenn ein Nutzer nach einem Objekt greift, sehen die anderen, wie sich seine Arme anpassen, um auf dieses Objekt aus ihrer eigenen Perspektive zu zeigen. Diese Methode, genannt SPARC, kombiniert geteilte Orientierung mit nonverbaler Kommunikation, reduziert Abschattungen und verbessert die Zusammenarbeit. Eine Studie mit 18 Teilnehmern zeigte, dass SPARC die Aufgabenleistung verbesserte und die mentale Belastung im Vergleich zu normalen Einstellungen reduzierte.

#Die Auswirkungen von Remote-Arbeit

Remote-Arbeit hat grosse Auswirkungen auf Unternehmen und Mitarbeiter, weil sie Zeit und Geld spart. Es ist klar, dass Remote-Arbeit seit der Pandemie verbreiteter geworden ist, hauptsächlich durch verschiedene Videokonferenz-Tools. Allerdings können diese Tools die Interaktion einschränken und Kommunikationsbarrieren schaffen. Selbst mit beliebten Videokonferenzsystemen gehen Nutzer oft durch komplizierte Prozesse, um das zu erreichen, was man auch ganz einfach von Angesicht zu Angesicht machen könnte, wie zum Beispiel das Zeigen auf Diagramme während einer Präsentation.

Diese Kommunikationsbarrieren entstehen, weil die natürlichen Wege, wie Menschen persönlich kommunizieren, vernachlässigt werden. Dazu gehören Gesten, das Bewusstsein für Körperhaltungen und wo andere hinschauen, was in Online-Meetings fehlt.

Frühere Forschungen zeigen, dass VR die Zusammenarbeit unter Nutzern besser erleichtern kann, weil es ihnen ermöglicht, Objekte und Umgebungen auf eine naturligere Weise zu visualisieren und zu interagieren. Das ist besonders wertvoll, wenn Nutzer 3D-Modelle besprechen und manipulieren müssen, was in Bereichen wie Ingenieurwesen, Architektur und Medizin häufig vorkommt. Effektive Remote-Zusammenarbeit hängt davon ab, dass die Nutzer einander klar verstehen und wissen, was die anderen tun.

Aktuelle VR-Technologie kann Face-to-Face-Gespräche gut imitieren. Aber wenn Nutzer an gemeinsamen Inhalten arbeiten, führen ihre unterschiedlichen Standpunkte oft zu Missverständnissen. Das ist besonders dann der Fall, wenn Nutzer an einem Tisch Aufgaben bearbeiten. Auch wenn dieses Problem auch in physischen Umgebungen auftritt, kann VR Umgebungen auf einzigartige Weise simulieren.

Um das Problem der geteilten Perspektive anzugehen, können wir virtuelle Umgebungen entwerfen, die es Nutzern ermöglichen, eine gemeinsame Sicht zu haben, während sie gleichzeitig ihre individuellen Positionen im Auge behalten. So können Nutzer, wenn sie auf Objekte zeigen, von ihren Kollegen genau die Handbewegungen in ihrer eigenen Sicht dargestellt bekommen. Unser Ansatz zur geteilten Perspektive, SPARC, zielt darauf ab, die Kommunikation zu verbessern, während visuelle Überlagerungen minimiert werden.

#Der SPARC-Ansatz

Unser Ansatz zur geteilten Perspektive in VR ermöglicht mehreren Nutzern eine einfache Zusammenarbeit, während ihre Avatare an unterschiedlichen Orten positioniert sind. So kann jeder die Avatare der anderen aus seiner eigenen Position sehen und behält gleichzeitig einen First-Person-Blick auf den Arbeitsbereich.

Wenn ein Nutzer ein Objekt manipuliert, werden seine Aktionen in den Ansichten der anderen Nutzer gespiegelt, indem seine Armdarstellung so angepasst wird, dass sie auf das Objekt zeigt. Das ermöglicht eine nahtlose Verbindung zwischen zwei Schlüsselaspekten der Zusammenarbeit: geteilter Orientierung und nonverbaler Kommunikation.

In unserer Studie wollten wir herausfinden, wie sich SPARC auf die Aufgabenleistung und das Bewusstsein für den Arbeitsbereich auswirkt. Wir fanden heraus, dass SPARC effizienter und weniger mental belastend ist als traditionelle VR-Einstellungen. Nutzer arbeiteten an einem virtuellen Tisch, an dem sie sich gegenseitig sehen konnten und gleichzeitig den Arbeitsbereich aus der gleichen Perspektive betrachten konnten.

#Hintergrundkonzepte

Die Idee des Bewusstseins in kooperativer Arbeit wurde im Kontext der computerunterstützten kooperativen Arbeit (CSCW) untersucht. Workspace Awareness (WA) bezieht sich darauf, zu wissen, wo andere sind und was sie in einer gemeinsamen Umgebung tun. WA in VR aufrechtzuerhalten ist herausfordernder als in persönlichen Einstellungen, da es explizite Designüberlegungen erfordert.

Frühere Forschungen heben die Bedeutung der Aufrechterhaltung von WA für effektive Zusammenarbeit hervor. Mehrere Methoden wurden vorgeschlagen, wie z.B. die Nutzung nonverbaler Hinweise, die mit Körpersprache und Gesten verbunden sind. Diese sind im realen Leben natürlich vorhanden, müssen aber absichtlich in VR-Erlebnisse integriert werden.

Es wurden verschiedene Ansätze entwickelt, um das Bewusstsein in gemeinsam genutzten Räumen zu erleichtern. Zum Beispiel können Teilnehmer einen gemeinsamen Arbeitsbereich teilen, müssen jedoch ihren Fokus verschieben, um Körpersprache und Hinweise zu lesen. Dies führt oft zu Belastungen, die die Kommunikation erschweren. Andere Systeme versuchen, Körpersprache in kooperative Aufgaben zu integrieren, haben aber oft Einschränkungen, wie sie entfernte Nutzer und deren Interaktionen darstellen.

#SPARC in Aktion

In unserer Umsetzung von SPARC haben wir einen Prototypen auf einer VR-Plattform entwickelt, die Mehrspieler-Netzwerke unterstützt. Dieses System kann mehrere Nutzer gleichzeitig aufnehmen, sodass sie zusammenarbeiten können, während ihre persönliche Entfaltung und Sichtbarkeit individueller Aktionen erhalten bleiben.

In SPARC, wenn ein Nutzer auf ein Objekt zeigt, passen wir die Darstellung seines Avatars in den Ansichten der anderen an. Dies geschieht durch einen Prozess der Transformation von Referenzen basierend auf der Position jedes Nutzers am Tisch.

Nutzer können auf zwei Hauptarten mit dem Arbeitsbereich interagieren: durch direkte Interaktion mit ihren Händen oder über virtuelle Zeiger. Wenn ein Nutzer auf ein Objekt in seinem Arbeitsbereich zeigt, wenden wir Transformationen an, damit andere den Punkt in ihrer Sicht korrekt sehen.

Wir führten eine Nutzerstudie durch, um die Auswirkungen von SPARC auf verschiedene Aspekte wie Aufgabenleistung, Bewusstsein für den Arbeitsbereich und das Gesamterlebnis in der VR-Umgebung zu bewerten.

#Entwurf der Nutzerstudie

In unserer Studie wollten wir SPARC mit einem typischen VR-Zusammenarbeit-Setup vergleichen. Die Teilnehmer wurden in Gruppen von drei organisiert und arbeiteten an einer kooperativen Aufgabe, bei der sie ein 3D-Puzzle namens Bedlam Cube zusammensetzen mussten.

In einer Bedingung, genannt Veridical Collaboration, arbeiteten die Teilnehmer unter ihren individuellen Perspektiven ohne geteilte Orientierung. In der anderen Bedingung nutzte SPARC eine gemeinsame Perspektive und Avatar-Manipulationen.

Die kooperative Aufgabe umfasste den Montierer, der die Puzzlestücke physisch manipuliert, und zwei Instruktoren, die Anleitung geben, aber die Stücke nicht berühren können. Die Instruktoren mussten klar kommunizieren, um sicherzustellen, dass der Montierer jedes Stück an der richtigen Stelle platzierte.

Die Teilnehmer absolvierten die Montageaufgaben und füllten anschliessend Fragebögen zu ihren Erfahrungen aus.

#Messung der Leistung

Wir massen die Aufgabenleistung anhand mehrerer Kennzahlen, einschliesslich der Gesamtzeit für den Abschluss, der Anzahl der Fehler pro Stück und der insgesamt während der Aufgabe vorgenommenen Züge. Wir bewerteten auch die Nutzerpräferenzen durch einen Fragebogen, der Aspekte wie mentale Belastung, Gefühl der Mitpräsenz und Bewusstsein für den Arbeitsbereich bewertete.

Nach der Analyse der Daten fanden wir heraus, dass die SPARC-Bedingung tendenziell effizienter in Bezug auf die Gesamtabschlusszeit und die Anzahl der gemachten Fehler war, obwohl diese Unterschiede statistisch nicht signifikant waren. Die durchschnittlichen Ergebnisse deuteten jedoch darauf hin, dass SPARC Vorteile in der Aufgabenleistung im Vergleich zur Veridical-Bedingung bieten könnte.

#Nutzerfeedback und Beobachtungen

Während der Studie berichteten die Teilnehmer über ihre Erfahrungen und gaben Einblicke, wie die beiden Bedingungen ihre Interaktionen beeinflussten. Viele fanden, dass die Nutzung von SPARC die mentale Belastung reduzierte. Das könnte daran liegen, dass die gemeinsame Arbeitsbereichsorientierung es den Teilnehmern erleichterte, Anweisungen zu geben und zu folgen, ohne es sich zu überlegen.

Im Gegensatz dazu mussten die Instruktoren in der Veridical-Bedingung oft um den Tisch herumgehen, um das Puzzle besser zu sehen. Diese physische Bewegung störte ihren Fokus und trug zu einem Gefühl der Trennung bei.

Die Teilnehmer hoben auch die Vorteile hervor, die Avatare der anderen in einer Face-to-Face-Manier sehen zu können. Das erleichterte die reichhaltige Kommunikation durch Gesten und andere nonverbale Hinweise, die in der Standard-VR-Bedingung weniger effektiv waren.

#Fazit und zukünftige Arbeiten

SPARC zeigt Potenzial zur Verbesserung kooperativer Aufgaben in virtuellen Umgebungen, indem es eine geteilte Perspektive bietet und die Face-to-Face-Kommunikation aufrechterhält. Durch die Reduzierung visueller Überlagerungen und die Bewahrung der Bedeutung von Gesten ermöglicht SPARC den Nutzern, intuitiver und effizienter zu interagieren.

Unsere Ergebnisse zeigen, dass SPARC die Zusammenarbeit verbessert und gleichzeitig die mentale Belastung im Vergleich zu traditionellen Setups senkt. Obwohl weitere Forschung erforderlich ist, um diese Ergebnisse mit einer grösseren Stichprobe zu validieren, liefert unsere Studie wertvolle Einblicke in die Auswirkungen von Perspektive und Avatar-Manipulationen auf die Zusammenarbeit in virtuellen Räumen.

Zukünftige Arbeiten zielen darauf ab, diese Ergebnisse durch eine grössere Nutzerstudie zu erweitern und zu untersuchen, wie man mehr Nutzer innerhalb der VR-Umgebung unterstützen kann. Wir planen auch, zusätzliche Funktionen wie räumliches Audio und Augenverfolgung zu untersuchen, um die Kommunikation und das Bewusstsein für den Arbeitsbereich in kooperativen Einstellungen weiter zu verbessern.

Insgesamt hat dieser Ansatz das Potenzial, VR zu einer besseren Alternative für Remote-Zusammenarbeit zu machen als traditionelle Videokonferenz-Tools, sodass die Nutzer natürlicher und effektiver kommunizieren können.