Evaluating Cybersickness
VIRTUAL NOSE
Project Team
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Supervision |
Goal
The goal of our project was to investigate the addition of a virtual nose to a scene displayed on a head mounted display (HMD) for combating simulator sickness. This measure was originally proposed by a study done at Purdue University carried out by David Whittinghill et al. The study found that adding a fixed visual reference object within the user's field of view in form of a 3D model of a human nose helped participants to endure longer in a simulation. Our goal was to try and replicate the effect found and try to quantify it by means of measuring simulator sickness symptoms instead of the time spent in the simulation.
Additionally, we planed to design a questionnaire that would enable people to predict the intensity of simulator sickness before using a VR application.
Our model of a virtual nose
Approach and Study
We conducted a study in which participants were asked to stay within a VR scene for a predetermined amount of time. The simulation was run in the Unity Editor with the Oculus Rift connected as HMD.
For the scene we chose a rollercoaster simulation to induce simulator sickness and limit the influence of participants actions during the simulation.
Each participant entered the simulation twice, once with and once without a virtual nose. Between these two sessions there was a mandatory rest period with a duration of at least 10 minutes. Participants were asked to fill in the previously mentioned Sickness Tendency Questionnaire once and the Simulator Sickness Questionnaire three times, once before the experiment and once after each session.
To avoid distortions in the data through social desirability or other similar effects, participants were told in both conditions that the goal of the study was to investigate the influence of virtual reality on one's attention span. Therefore for the purpose of the coverstory the scene contained a number of animated objects placed along the rollercoaster for the participants to observe.
The user's left eye view with the virtual nose
A overview of the rollercoaster scene with some of the coverstory elements marked
Results and Outlook
The evaluation of the newly designed Sickness Tendency Questionnaire showed significant correlations between the results of the Questionnaire and the symptoms of simulator sickness. This Questionnaire has therefore the potential to become a reliable tool for predicting the intensity of simulator sickness in the individual. However, there is still room for improvements regarding making it more reliable and getting the correlations stronger.
Through statistical analysis we were able to show that even though the experimental setup did indeed produce simulator sickness, the addition of a virtual nose had no significant effect on it. Therefore we could not replicate or verify the effect that was reported in the original study by Whittinghill.
We are of the opinion that if a virtual nose had a strong effect on reducing simulator sickness, we should have found at least some clear trends with our experimental setup. The few rather weak trends we found after heavy filtering of the data might allude to a psychologically valid phenomenon, but for a practical usage within simulator sickness producing applications, adding a virtual nose does not seem to be a sufficient measure.
Regarding our results, we are of the opinion that focusing on other ways of restricting the user's field of view in VR applications might be a more promising route to take in future research instead of further investigating a virtual nose or similiar small fixed object displayed in the user's periphery.
VR-Cockpit
Projekt Team
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Leitung |
Ziel
Das Ziel unseres Projekts war es, eine Linderung der Symptome von Cyber Sickness durch einen festen Bezugspunkt in einer virtuellen Umgebung zu erzielen.
Hierfür haben wir uns für eine Simulation eines Helicopterflugs mit der Oculus Rift entschieden. In der durchgeführten Studie erforschten wir nun unterschiedliche Bedingungen in der virtuellen Umgebung, wobei wir zwischen Simulationen mit und ohne Cockpit unterschieden.
Screenshot der Virtuellen Umgebung einer Simulation mit Cockpit.
Studienablauf
Um unsere Studie umsetzen zu können entwarfen wir zunächst eine virtuelle Umgebung mit der Engine Unity3D. Wir implementierten einen Parkour aus Ringen, welchen es in der Studie mit einem Helikopter zu durchfliegen galt. Je nach Bedingungen flog man diesen selber oder wurde von einem Autopiloten geflogen. Wir unterschieden vier Simulationen: Jeweils selbststeuernd oder mit Autopilot mit sowie ohne Cockpit.
Damit unsere Versuchspersonen möglichst ohne Beeinflussung in das Experiment gehen konnten, erfanden wir eine Cover Story, welche den Probanden vortäuschte, dass es sich beim Experiment um die Erfassung der kognitiven Leistung während unterschiedlicher Steuerungsarten handelte. Damit die Coverstory glaubwürdig war, gaben wir den Probanden die Aufgabe während ihres Helicopterfluges Pyramiden, welche wir in der Umgebung platziert hatten, zu zählen.
Bevor sich die Versuchsperson mit der Steuerung und Umgebung unser virtuellen Welt vertraut machte, wurde der erste Teil des Sickness Tendency Questionnaire mit persönlichen Fragen und Fragen zur Gesundheit ausgefüllt. Nachdem die Steuerung und die virtuelle Umgebung im Practice Mode erkundet wurde, ging es an das Ausfüllen des Pre Simulator Sickness Questionnaire, welcher das Wohlbefinden der Probanden abfragte.
Anschließend durchlief die Versuchsperson alle vier unterschiedliche Bedingungen, wonach jeweils der Simulator Sickness Questionnaire ausgefüllt wurde. Waren die Simulationen erfolgreich absolviert, so füllte der Proband abschließend den zweiten Teil des Simulator Tendency Questionnaire aus. Dieser erfasste, wie schnell Symptome der Motion Sickness in unterschiedlichen Alltagssituationen der Probanden auftraten, wie beispielsweise beim Fahren eines Autos. Dieser Teil des Fragebogens wurde bewusst aus Priming-Gründen erst nach dem Experiment ausgefüllt.
Versuchsaufbau
Ergebnisse
Um die Beeinflussung der unterschiedlichen Abfolgen der Simulationen statistisch herausrechnen zu können, unterteilten wir unsere Versuchspersonen in vier Gruppen, welche sich jeweils um die Reihenfolge der Bedingungen unterschied.
Nachdem wir die Daten analysiert und ausgewertet hatten, mussten wir leider feststellen, dass unsere Ergebnisse keine Signifikanz erreichten. Das Cockpit half den Versuchspersonen zwar die Symptome der Cyber Sickness zu lindern, wir erreichten allerdings nur einen p-Wert von 0.144 bei der Bedingung des Selbststeuerns und 0.099 mit dem Autopiloten.
Unterteilen wir die Probanden jedoch in Gruppen, wobei eine Gruppe jene bilden, welche noch keine oder nur eine einmalige Erfahrung in VR hatten, so erreicht diese Gruppe in der Bedingung des Selbststeuerns des Helikopters ein signifikantes Ergebnis von p = 0.017.
Aus diesen Ergebnissen lässt sich ableiten, dass ein fester Bezugspunkt in einer virtuellen Umgebung Menschen, die nur wenig Erfahrung mit VR haben, helfen kann, die Symptome von Cyber Sickness zu lindern. Gerade bei Anwendungen, bei denen der User zum ersten Mal in Kontakt mit virtueller Realität kommt, scheint der Effekt des festen Bezugspunkt von Nutzen zu sein. Dies könnte beispielsweise in 360°-Film Anwendungen oder Spielen in VR von Bedeutung sein.
Visualisierung der Ergebnisse als Boxplot.
y-Achse: SSQ Score, x-Achse: Simulationen (von links nach rechts): Cockpit selbst steuern, ohne Cockpit selbst steuern, Cockpit Autopilot, ohne Cockpit Autopilot