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Movimientos oculares en 3D: Perspectivas y aplicaciones

Este estudio examina cómo los movimientos oculares afectan la concentración en entornos de VR y AR.

― 6 minilectura


Estudio de MovimientoEstudio de MovimientoOcular en VRlas experiencias de VR y AR.Entender cómo enfocan los ojos mejora
Tabla de contenidos

Los Movimientos Oculares son una parte clave de cómo vemos e interactuamos con el mundo. Cuando miramos algo, nuestros ojos hacen movimientos rápidos para enfocarse en diferentes partes de lo que vemos. Este estudio tiene como objetivo entender cómo nuestros ojos trabajan juntos para cambiar el ENFOQUE entre objetos, especialmente en entornos tridimensionales (3D) como la realidad virtual (VR).

Movimientos Oculares: Sacádas y Convergencia

Los humanos usamos diferentes tipos de movimientos oculares. Los dos principales son las sacádas y la convergencia.

  • Sacádas son saltos rápidos que hacen nuestros ojos para moverse de un lugar a otro. Nos ayudan a recopilar información rápidamente de diferentes partes de nuestro entorno.
  • Movimientos de convergencia ajustan cómo nuestros ojos se inclinan hacia adentro o hacia afuera para enfocarse en objetos que están a diferentes distancias.

Cuando miramos algo en 3D, ambos movimientos ocurren juntos. Esta combinación afecta cuán rápido y con qué precisión vemos los objetos.

La Importancia de Predecir los Tiempos de Movimiento Ocular

Entender cuánto tiempo tarda nuestros ojos en moverse y enfocarse en objetos puede ayudar a diseñar mejores experiencias en VR y realidad aumentada (AR). Esto puede mejorar cómo las personas interactúan con estas tecnologías, especialmente en actividades como jugar, conducir o cualquier tarea que requiera reacciones rápidas.

Metodología

Para explorar este tema, se realizó un estudio utilizando tecnología VR. Se pidió a los participantes que realizaran tareas simples de movimientos oculares mientras se rastreaba su mirada. El objetivo era recopilar datos sobre cómo se movían sus ojos y cuánto tiempo tardaban en enfocarse en diferentes objetivos.

Diseño del Experimento

Ocho participantes con visión normal o corregida participaron en el estudio. Usaron un visor de VR y miraron varios objetivos en un entorno 3D. El experimento midió los movimientos oculares haciendo que los participantes se centraran en un punto antes de que se les pidiera mirar un nuevo objetivo.

El estudio recopiló datos sobre miles de movimientos oculares para asegurarse de tener suficiente información para el análisis.

Análisis de Datos

Una vez recopilados los datos, se analizaron para encontrar patrones en el tiempo de los movimientos oculares. Esto se hizo observando qué tan rápido podían los participantes cambiar su mirada de un punto a otro y cómo diferentes factores, como la distancia de los objetivos, influían en el rendimiento.

Hallazgos y Resultados

Patrones de Movimientos Oculares

El estudio mostró que los movimientos oculares varían significativamente según el tipo de movimiento y la distancia al objetivo.

  1. Sacádas: Estos movimientos fueron generalmente más rápidos y consistentes. Los participantes necesitaron menos tiempo para enfocarse en objetos cercanos en comparación con los que estaban más lejos.
  2. Movimientos de Convergencia: Estos fueron más lentos y menos predecibles, especialmente cuando los objetos estaban a diferentes profundidades. El tiempo necesario para ajustar el enfoque dependía de la distancia entre el punto de partida y el objetivo.

Movimientos Combinados

Curiosamente, cuando se combinaron sacádas y movimientos de convergencia, el tiempo total que tomó cambiar el enfoque mostró un patrón "en forma de U". Esto significa que a veces una sacáda corta facilitaba que los movimientos de convergencia funcionaran mejor, pero en otras ocasiones una sacáda más larga no ayudaba mucho.

Implicaciones para el Diseño de VR y AR

Mejorando la Experiencia del Usuario

Los hallazgos sugieren que se pueden hacer ajustes en los sistemas de VR y AR para mejorar la experiencia del usuario. Por ejemplo, si sabemos qué tan rápido pueden cambiar el enfoque los ojos, podemos colocar mejor los objetivos en un espacio virtual para facilitar las tareas.

Recomendaciones para Diseñadores

  1. Colocación de Objetivos: Los diseñadores pueden usar este conocimiento para colocar información o objetos importantes a una distancia fácil para los ojos, minimizando el tiempo dedicado a cambiar el enfoque.
  2. Entendimiento del Comportamiento del Usuario: Saber cómo se mueven los ojos de diferentes usuarios puede ayudar a crear experiencias más personalizadas.

Aplicaciones en Juegos y Conducción

El estudio también exploró cómo estos conocimientos podrían impactar en los juegos y la conducción.

Juegos

En los videojuegos, si los jugadores cambian frecuentemente su mirada entre objetos a diversas profundidades, podría ser beneficioso diseñar niveles que tomen en cuenta cómo se mueven los ojos en 3D. Esto podría ayudar a los jugadores a reaccionar más rápido y disfrutar de una experiencia más inmersiva.

Conducción

En simulaciones de conducción, entender qué tan rápido puede un conductor cambiar su mirada de la carretera a un display del tablero podría llevar a mejoras en las pantallas de visualización (HUD). Esto puede ser crucial para aumentar la seguridad y reducir los tiempos de reacción en condiciones de conducción reales.

Limitaciones y Direcciones Futuras

Si bien los hallazgos proporcionan información valiosa, hay algunas limitaciones.

Profundidad y Eccentricidad

El estudio simplificó muchos factores que afectan los movimientos oculares, como la distancia inicial a los objetivos y cuán descentrados están. La investigación futura debería explorar estos aspectos más a fondo para refinar el entendimiento de los movimientos oculares en 3D.

Acomodación

La relación entre cómo nuestros ojos se enfocan en diferentes profundidades (acomodación) y cómo se mueven para visualizar estas opciones no se abordó completamente. Esta podría ser un área significativa para futuros estudios para mejorar aún más el diseño de VR y AR.

Conclusión

La investigación muestra cuán complejos y fascinantes son los movimientos oculares humanos, especialmente en entornos 3D. Al entender mejor cómo cambiamos nuestra mirada, podemos crear experiencias que no solo sean más agradables, sino también más eficientes al responder a nuestras acciones. El viaje hacia la ciencia de los movimientos oculares continuará, ofreciendo nuevos conocimientos y posibilidades para la tecnología y el diseño.

A medida que la VR y la AR se convierten en una parte más grande de la vida diaria, estudios como este ayudarán a asegurar que estas tecnologías funcionen bien con cómo vemos e interactuamos naturalmente con el mundo que nos rodea.

Fuente original

Título: The Shortest Route Is Not Always the Fastest: Probability-Modeled Stereoscopic Eye Movement Completion Time in VR

Resumen: Speed and consistency of target-shifting play a crucial role in human ability to perform complex tasks. Shifting our gaze between objects of interest quickly and consistently requires changes both in depth and direction. Gaze changes in depth are driven by slow, inconsistent vergence movements which rotate the eyes in opposite directions, while changes in direction are driven by ballistic, consistent movements called saccades, which rotate the eyes in the same direction. In the natural world, most of our eye movements are a combination of both types. While scientific consensus on the nature of saccades exists, vergence and combined movements remain less understood and agreed upon. We eschew the lack of scientific consensus in favor of proposing an operationalized computational model which predicts the speed of any type of gaze movement during target-shifting in 3D. To this end, we conduct a psychophysical study in a stereo VR environment to collect more than 12,000 gaze movement trials, analyze the temporal distribution of the observed gaze movements, and fit a probabilistic model to the data. We perform a series of objective measurements and user studies to validate the model. The results demonstrate its predictive accuracy, generalization, as well as applications for optimizing visual performance by altering content placement. Lastly, we leverage the model to measure differences in human target-changing time relative to the natural world, as well as suggest scene-aware projection depth. By incorporating the complexities and randomness of human oculomotor control, we hope this research will support new behavior-aware metrics for VR/AR display design, interface layout, and gaze-contingent rendering.

Autores: Budmonde Duinkharjav, Benjamin Liang, Anjul Patney, Rachel Brown, Qi Sun

Última actualización: 2023-10-03 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2309.15183

Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2309.15183

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.

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