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Movimentos Oculares em 3D: Insights e Aplicações

Este estudo analisa como os movimentos oculares afetam o foco em ambientes de VR e AR.

― 6 min ler


Estudo de MovimentoEstudo de MovimentoOcular em VRmelhora as experiências de VR e AR.Entender como os olhos se concentram
Índice

Os movimentos dos olhos são uma parte crucial de como vemos e interagimos com o mundo. Quando olhamos para algo, nossos olhos fazem movimentos rápidos para focar em diferentes partes do que estamos vendo. Este estudo tem como objetivo entender como nossos olhos trabalham juntos para mudar o FOCO entre objetos, especialmente em ambientes tridimensionais (3D) como a realidade virtual (RV).

Movimentos Oculares: Sacadas e Convergência

Os humanos usam diferentes tipos de movimentos oculares. Os dois principais tipos são as sacadas e a convergência.

  • Sacadas são saltos rápidos que nossos olhos fazem para mover de uma localização para outra. Elas ajudam a gente a coletar informações rapidamente de diferentes partes do nosso entorno.
  • Movimentos de convergência ajustam como os nossos olhos se angulam para dentro ou para fora para focar em objetos que estão a diferentes distâncias.

Quando olhamos para algo em 3D, ambos os movimentos acontecem juntos. Essa combinação afeta a rapidez e a precisão com que vemos os objetos.

A Importância de Prever os Tempos dos Movimentos Oculares

Entender quanto tempo leva para nossos olhos se moverem e focarem em objetos pode ajudar a criar experiências melhores em RV e realidade aumentada (RA). Isso pode melhorar como as pessoas interagem com essas tecnologias, especialmente em atividades como jogos, direção ou qualquer tarefa que exija reações rápidas.

Metodologia

Para explorar esse assunto, um estudo foi realizado usando tecnologia de RV. Os participantes foram convidados a realizar tarefas simples de movimentos oculares enquanto seus olhares eram monitorados. O objetivo era coletar dados sobre como seus olhos se moviam e quanto tempo demorava para focar em diferentes alvos.

Design do Experimento

Oito participantes com visão normal ou corrigida participaram do estudo. Eles usaram um headset de RV e olharam para vários alvos em um ambiente 3D. O experimento mediu os movimentos oculares pedindo aos participantes que focassem em um ponto antes de serem solicitados a olhar para um novo alvo.

O estudo coletou dados sobre milhares de movimentos oculares para garantir informações suficientes para análise.

Análise de Dados

Uma vez que os dados foram coletados, eles foram analisados para encontrar padrões nos tempos dos movimentos oculares. Isso foi feito observando a rapidez com que os participantes conseguiam mudar o olhar de um ponto para outro e como diferentes fatores, como a distância dos alvos, influenciavam a performance.

Descobertas e Resultados

Padrões dos Movimentos Oculares

O estudo mostrou que os movimentos oculares variam bastante com base no tipo de movimento e na distância até o alvo.

  1. Sacadas: Esses movimentos eram geralmente mais rápidos e consistentes. Os participantes precisavam de menos tempo para focar em objetos próximos em comparação com aqueles mais distantes.
  2. Movimentos de Convergência: Esses eram mais lentos e menos previsíveis, especialmente quando os objetos estavam a diferentes profundidades. O tempo necessário para ajustar o foco dependia da distância entre o ponto inicial e o alvo.

Movimentos Combinados

Curiosamente, quando sacadas e movimentos de convergência eram combinados, o tempo total para mudar o foco mostrava um padrão "em U". Isso significa que, às vezes, uma sacada curta facilitava o funcionamento das convergências, mas outras vezes, uma sacada mais longa não ajudava muito.

Implicações para o Design de RV e RA

Melhorando a Experiência do Usuário

As descobertas sugerem que ajustes podem ser feitos em sistemas de RV e RA para melhorar a experiência do usuário. Por exemplo, se soubermos quão rápido os olhos podem mudar o foco, podemos colocar melhor os alvos em um espaço virtual para facilitar as tarefas.

Recomendações para Designers

  1. Posicionamento dos Alvos: Os designers podem usar esse conhecimento para colocar informações ou objetos importantes ao alcance fácil dos olhos, minimizando o tempo gasto para mudar o foco.
  2. Entendendo o Comportamento do Usuário: Saber como diferentes usuários movem seus olhos pode ajudar a criar experiências mais personalizadas.

Aplicações em Jogos e Direção

O estudo também explorou como esses insights poderiam impactar jogos e direção.

Jogos

Em videogames, se os jogadores frequentemente mudam o olhar entre objetos a diferentes profundidades, pode ser benéfico projetar níveis que considerem como os olhos se movem em 3D. Isso pode ajudar os jogadores a responderem mais rápido e aproveitarem uma experiência mais imersiva.

Direção

Em simulações de direção, entender quão rápido um motorista pode mudar o olhar da estrada para um display no painel poderia levar a telas de exibição mais eficazes (HUD). Isso pode ser crucial para aumentar a segurança e reduzir os tempos de reação em condições reais de direção.

Limitações e Direções Futuras

Embora as descobertas forneçam insights valiosos, existem algumas limitações.

Profundidade e Excentricidade

O estudo simplificou muitos fatores que afetam os movimentos oculares, como a distância inicial até os alvos e quão fora do centro eles estão. Pesquisas futuras devem explorar esses aspectos mais profundamente para refinar a compreensão dos movimentos oculares em 3D.

Acomodação

A relação entre como nossos olhos focam em diferentes profundidades (acomodação) e como se movem para visualizar essas opções não foi totalmente abordada. Isso poderia ser uma área significativa para estudo futuro para melhorar ainda mais o design de RV e RA.

Conclusão

A pesquisa mostra quão complexos e fascinantes são os movimentos oculares humanos, especialmente em ambientes 3D. Ao entender melhor como mudamos o olhar, podemos criar experiências que não só são mais agradáveis, mas também mais eficientes em responder às nossas ações. A jornada pela ciência dos movimentos oculares continuará, oferecendo novas percepções e possibilidades para tecnologia e design.

À medida que a RV e a RA se tornam uma parte maior da vida diária, estudos como este ajudarão a garantir que essas tecnologias funcionem bem com a forma como vemos e interagimos naturalmente com o mundo ao nosso redor.

Fonte original

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

Resumo: 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 atualização: 2023-10-03 00:00:00

Idioma: English

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

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

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

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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