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Visuell-Haptische Wahrnehmungsillusionen für Handbasierte Interaktionen in Virtuellen Umgebungen

Fachliche Zuordnung Arbeitswissenschaft, Ergonomie, Mensch-Maschine-Systeme
Bild- und Sprachverarbeitung, Computergraphik und Visualisierung, Human Computer Interaction, Ubiquitous und Wearable Computing
Förderung Förderung von 2021 bis 2024
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 450247716
 
Erstellungsjahr 2024

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Ziel des VHIVE-Projekts war die Verbesserung handbasierter Interaktionen in virtuellen Umgebungen. Der Fokus des Projekts lag dabei auf der Entwicklung und wissenschaftlichen Untersuchung neuartiger Geräte und Interaktionstechniken, welche die Haptik in der virtuellen Realität (VR) verbessern sollen. Besondere Schwerpunkte waren dabei Wahrnehmungsillusionen sowie -phänomene wie die visuelle Dominanz, multisensorische Integration und Veränderungsblindheit. Hierzu wurden drei Themengebiete bearbeitet: Zuerst untersuchte VHIVE visuell-induzierte Wahrnehmungsillusionen in VR mit einem besonderen Fokus auf Techniken zur Handumlenkung (HR) und pseudo-haptischem Feedback. HR-Techniken ermöglichen es dem VR-System, physische Handbewegungen von Usern während der Interaktion in VR zu kontrollieren, ohne dass diese eine Manipulation bemerken. Dies erleichtert die Interaktion mit haptischen Requisiten (Props). VHIVE entwickelte dazu neuartige HR-Techniken, welche die Veränderungsblindheit während des Blinzelns und während Sakkaden ausnutzen. In psychophysischen Experimenten wurde darüber hinaus die Bemerkbarkeit solcher Techniken untersucht und ihre Vorteile gegenüber herkömmlichen HR-Techniken demonstriert. Analog zu HR manipulieren auch pseudo-haptische Feedbackmethoden virtuelle Interaktionen, ohne dass User dies bemerken, um haptische Eindrücke zu vermitteln. In diesem Zusammenhang führten wir in VHIVE Wahrnehmungsexperimente durch, welche untersuchten, wie User simuliertes Gewicht und Festigkeit wahrnehmen. Im Rahmen des zweiten Themengebiets beschäftigte sich VHIVE mit der Frage, wie handbasierte Interaktionen durch passives und aktives haptisches Feedback verbessert werden können. Wir untersuchten dazu audio-basiertes vibrotaktiles Feedback, Tapping-Feedback und die Stimulation von Sehnen durch elektrischen Strom (TES). Im Bereich der Requisiten-basierten Haptik stellten wir außerdem eine neue Taxonomie zur Klassifizierung entsprechender Techniken vor. Darüber hinaus untersuchten wir neuartige Konzepte für Oberflächen haptischer Requisiten auf der Basis von Metamaterialien und erkundeten, inwiefern alltägliche Objekte als haptische Requisiten in VR dienen können. Abschließend betrachtete VHIVE crossmodale VR-Interaktion unter Verwendung mehrerer Wahrnehmungskanäle. Hierzu untersuchten wir Kombinationen von haptischem Feedback mit visuellen Illusionen wie HR und Pseudo-Haptik. Unsere Ergebnisse zeigen die Vorteile kombinierter Methoden auf, insbesondere zur Verbesserung von Interaktionen mit User Interface Elementen in VR, sowie zur Vermittlung von Gewicht und Balance virtueller Objekte.

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