Ein Überblick über ergonomische Bewertungen der virtuellen Realität, Teil 2

3.3.2. Kognitive Ergonomie

Die Forschung zur kognitiven Ergonomie für Virtual-Reality-Software konzentriert sich auf zwei Aspekte: Aufgabenleistung und kognitive Belastung.

Cistanche kann als Anti-Müdigkeits- und Ausdauerverstärker wirken, und experimentelle Studien haben gezeigt, dass das Abkochen von Cistanche tubulosa die Leberhepatozyten und Endothelzellen, die bei schwimmenden Mäusen unter Belastung geschädigt wurden, wirksam schützen, die Expression von NOS3 hochregulieren und das Leberglykogen fördern kann Synthese und übt so eine Anti-Ermüdungswirkung aus. Phenylethanoidglykosid-reicher Cistanche tubulosa-Extrakt könnte die Kreatinkinase-, Laktatdehydrogenase- und Laktatspiegel im Serum erheblich senken und den Hämoglobin- (HB) und Glukosespiegel bei ICR-Mäusen erhöhen. Dies könnte eine Anti-Müdigkeitsrolle spielen, indem es die Muskelschädigung verringert und Verzögerung der Milchsäureanreicherung zur Energiespeicherung bei Mäusen. Die zusammengesetzten Cistanche Tubulosa-Tabletten verlängerten die Schwimmzeit unter Belastung erheblich, erhöhten die Glykogenreserve in der Leber und senkten den Harnstoffspiegel im Serum nach dem Training bei Mäusen, was ihre Anti-Ermüdungswirkung zeigte. Das Abkochen von Cistanchis kann die Ausdauer verbessern und die Beseitigung von Müdigkeit bei trainierenden Mäusen beschleunigen. Außerdem kann es den Anstieg der Serumkreatinkinase nach Belastungsübungen verringern und die Ultrastruktur der Skelettmuskulatur von Mäusen nach dem Training normal halten, was darauf hinweist, dass es die Wirkung hat zur Verbesserung der körperlichen Stärke und zur Bekämpfung von Müdigkeit. Cistanchis verlängerte auch die Überlebenszeit von mit Nitrit vergifteten Mäusen erheblich und erhöhte die Toleranz gegenüber Hypoxie und Müdigkeit.

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3.3.2.1.Aufgabenerfüllung. Virtual-Reality-Umgebungen können einen Einfluss auf die Aufgabenleistung der Benutzer haben. Rizzuto et al. [73] bewerteten die Leistung der Zeigeaufgabe in realen und virtuellen Umgebungen und stellten fest, dass der Zielfehler im virtuellen Zustand deutlich größer war als im realen Zustand. Um das Gehen in der virtuellen Realität und in der realen Welt zu vergleichen, wurden verschiedene Aspekte untersucht, darunter Systemtypen wie Videodisplays und Helmdisplays, 3D-Raumerkennung, Geschwindigkeitserkennung und Umgebungen wie Raumstationen oder Gebäude. Mehrere Wissenschaftler [74, 75] haben Navigationsaufgaben in HMD- und Desktop-Umgebungen verglichen, einschließlich der Anzahl der Aufnahmen, der zurückgelegten Distanz und der Durchschnittsgeschwindigkeit. Die Experimente zeigten, dass die Menschen mit HMD im Allgemeinen zufriedener und intuitiver waren, in der Desktop-Umgebung jedoch bei den meisten Aufgaben bessere Ergebnisse erzielten.

Die Aufgabenleistung hängt eng mit dem Zugriff auf Informationen in der virtuellen Umgebung zusammen. Lee et al. [76] untersuchten den Einfluss von Textinformationen auf die kognitive Verarbeitung visueller Informationen bei HMD, indem sie Benutzerbewertungen aus drei Dimensionen erhielten: Kontrastempfindlichkeit, Satzlänge und Textgröße. Sie schlugen vor, in einer Virtual-Reality-Umgebung eine Textgröße von 96 Pixeln oder mehr, eine Hintergrundkontrastempfindlichkeit von 75 % bis 50 % und ein effektives Satzlängenverhältnis von 33,3 % bis 50 % zu verwenden, um die Lesbarkeit von Textinformationen sicherzustellen . Lambooij et al. [77] führten außerdem eine Benutzerstudie durch, um die Sehbeschwerden im Zusammenhang mit stereoskopischen 3D-Anzeigen im Vergleich zu 2D-Anzeigen zu ermitteln, und legten nahe, dass Teilnehmer mit einer mäßigen binokularen Beeinträchtigung mehr Sehbeschwerden verspürten und eine verminderte Leistung bei Leseaufgaben zeigten. Durch die Untersuchung der Auswirkungen des Farbmodus (Dunkel- oder Hellmodus), der peripheren Beleuchtung und der virtuellen Beleuchtung auf das Lesen von Text haben Erickson et al. [78] fanden heraus, dass die Verwendung des Hellmodus bei heller virtueller Beleuchtung die Lesbarkeit von Text für den Benutzer erleichtert, der Wechsel in den Dunkelmodus jedoch von Vorteil war, wenn die virtuelle Beleuchtung verringert wurde. Sie glaubten, dass dies teilweise auf einen Farbblutungseffekt zurückzuführen sei, der auftritt, wenn ein heller Buchstabe auf einem dunklen Hintergrund dargestellt wird, wobei das Licht des Buchstabens benachbarte Hintergrundpixel teilweise beleuchtet und zu einem Buchstaben führt, der etwas größer erscheint [79] .

3.3.2.2. Kognitive Belastung.Eine besondere Herausforderung der virtuellen Realität ist die potenzielle Überlastung durch visuelle Eingaben, die zu einer unnötigen kognitiven Belastung führt [80]. Rhiu et al. [81] bestätigten, dass Benutzer eine höhere Arbeitsbelastung verspürten, wenn sie das HMD beim Gehen und Fahren verwendeten. Insbesondere die Werte für geistige Beanspruchung und Frustration unterschieden sich deutlich zwischen den beiden Systemen, da sich die Nutzer bei der Teilnahme am Experiment schwindelig oder geistig gestresst fühlten. Chang et al. [82] entwarfen ein Fahrsystem mit eingebetteten Stroop-Aufgaben. Die Stroop-Aufgabe wurde verwendet, um die kognitive Verarbeitung und die Fähigkeit zur selektiven Aufmerksamkeit zu bewerten. Dabei wurde eine Person aufgefordert, zu unterscheiden, ob die Bedeutung und die visuelle Farbe eines bestimmten Wortes übereinstimmen [82]. Sie fanden heraus, dass die durchschnittliche Reaktionszeit, wenn Benutzer Stroop-Tests im FSD-Zustand (Flachbildschirm) beantworteten, kürzer war als im HMD-Zustand. Dies deutete darauf hin, dass HMDs die Aufmerksamkeit der Benutzer für das virtuelle Fahren möglicherweise stärker geweckt haben könnten, was zu einer verzögerten Reaktion der Benutzer auf die Stroop-Tests führte. Hinsichtlich der geschlechtsspezifischen Unterschiede stellten sie fest, dass Männer beim virtuellen Fahren besser abschneiden als Frauen, insbesondere bei längeren Fahrstrecken. Sie vermuteten, dass der Grund dafür darin liegen könnte, dass Frauen beim virtuellen Fahren eine höhere kognitive Belastung haben. Weibliche Benutzer hatten eine deutlich niedrigere durchschnittliche minimale Sauerstoffsättigung und einen stärkeren Abfall der Sauerstoffsättigung während der Nutzung des Systems. Das virtuelle Fahrsystem erzeugte bei Frauen mehr geistige Arbeit, was zu einem höheren Sauerstoffverbrauch führte [82].

4. Zusammenfassung der Bewertungsmethoden für die oben genannten ergonomischen Fragen

Im Hinblick auf die ergonomische Bewertung der virtuellen Realität gibt es für unterschiedliche Problemstellungen unterschiedliche Bewertungsindizes und -methoden, die in Tabelle 1 zusammengefasst sind.

5. Schlussfolgerung

In diesem Artikel haben wir die Ergonomieforschung der virtuellen Realität zusammengefasst und subjektive und objektive Bewertungsmethoden für verwandte Themen vorgestellt. Basierend auf der obigen Überprüfung gehen wir davon aus, dass es in der zukünftigen Forschung drei Trends gibt:

(1) In erster Linie sollten wir die Entwicklung von VR-Hardware vorantreiben.

Aus den verschiedenen im Text aufgeführten vom Menschen verursachten Problemen lässt sich ableiten, dass es sich bei Problemen mit der VR-Hardware um schwerwiegende Probleme handelt, die die Entwicklung der Virtual-Reality-Branche einschränken und das Benutzererlebnis beeinträchtigen. Der Schwerpunkt sollte auf der Verbesserung der Entwicklungstechnologie liegen das Virtual-Reality-Headset-Hardwaresystem. Methoden wie die Reduzierung von Latenz und Flimmern sowie die Erhöhung der Bildschirmauflösung können VR-bedingte Erkrankungen wirksam reduzieren.

(2) Wir sollten die Designrichtlinien für VR-Softwareinhalte verfeinern.

Erkrankungen im Zusammenhang mit der virtuellen Realität verhindern häufig, dass Benutzer über einen längeren Zeitraum hinweg in der virtuellen Realität gestaltete Inhalte erleben können. Im Hinblick auf die Verbesserung des Benutzererlebnisses durch VR-Software glauben wir, dass Entwickler von VR-Inhalten nicht nur das Design des Inhalts berücksichtigen sollten, sondern auch, ob der Benutzer aufgrund ungeeigneter VR-Inhalte Unannehmlichkeiten verspüren wird, wie z. B. die Geschwindigkeit des Szenenwechsels und die Dynamik Wirkung der Schnittstelle. In Zukunft können wir die Designrichtlinien von VR-Softwareinhalten durch eingehende Forschung verfeinern.

(3) Wir sollten das Designmodell basierend auf menschlichen Faktoren und einem umfassenden Bewertungssystem für Head-up-Displays etablieren.

Durch die Klärung der Zuordnungsbeziehung zwischen den Designparametern der Produktmodellierungsmerkmale und den Bewertungsindikatoren für menschliche Faktoren können wir eine theoretische Grundlage und Datenunterstützung für das verbesserte Design von Produkten bereitstellen. In Zukunft können wir darüber nachdenken, HMD an persönliche Gegebenheiten wie den Kopfumfang anzupassen, um den aktuellen lokalen Druck und Lichtaustritt aufgrund falscher Größe zu reduzieren. Durch die Kombination der subjektiven Bewertung durch Experten und der statistischen Datenanalyse wird nach und nach ein umfassendes Bewertungsindexsystem für menschliche Faktoren des Headsets aufgebaut, um einen vollständigen Satz subjektiver und objektiver Bewertungsmethoden zu bilden.

Ethische Genehmigung

Unzutreffend.

Einverständniserklärung

Unzutreffend.

Interessenkonflikt

Die Autoren erklären, dass die Forschung in Abwesenheit jeglicher kommerzieller oder finanzieller Beziehungen durchgeführt wurde, die als potenzieller Interessenkonflikt ausgelegt werden könnten.

Danksagungen

Die Autoren danken den Herausgebern und Gutachtern für ihre hilfreichen Vorschläge zu früheren Versionen dieses Manuskripts.

Finanzierung

Diese Studie wurde teilweise von der National Natural Science Foundation of China (Nr. 51905175), der zweiten Charge des MOE 2020 des PRC Industry-University Collaborative Education Program (Programm Nr. 202101042012, Kingfar-CES „Human Factors and Ergonomie“-Programm) unterstützt. , Shanghai Pujiang Talent Program (Nr. 2019PJC021), das Shanghai Soft Science Key Project (Nr. 21692196800) und das Smart Travel Art Design Innovation Laboratory (Nr. 20212679).

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