Erste Schritte mit Virtual Reality in der Forschung

Wenn Sie noch keine Erfahrung mit VR haben und diese Art der interaktiven Stimuluspräsentation in Ihre Forschung einführen möchten, bietet Ihnen dieser Leitfaden relevante Informationen und eine Reihe von Checklisten, die Ihnen helfen, die richtigen Entscheidungen zu treffen.

Wenn wir hier von VR sprechen, meinen wir damit speziell die virtuelle Realität, die mit Head-Mounted-Displays wie dem Varjo VR-3 und ähnlichen Plattformen genutzt wird.

Wie Sie vielleicht bereits bemerkt haben, ist VR schon seit mindestens einigen Jahrzehnten ein Forschungsinstrument. Laut einer Google-Scholar-Suche beläuft sich die Gesamtzahl der Artikel, die sich auf „Virtual Reality“ beziehen, allein in den letzten zehn Jahren auf satte 200.000. Diese Zahl umfasst sowohl Forschungen zur Technologie als auch zu den Anwendungen von VR. Tatsächlich gibt es viele Bereiche, in denen VR in der Verhaltensforschung eingesetzt wird, wie beispielsweise in der Therapie, der Traumabehandlung (Gamito et al. 2015), der Ausbildung (Sanz, Multon & Lécuyer, 2015), der Leistungsforschung und vielen anderen Bereichen.

Es gibt also eine Fülle von Informationen, von denen Sie profitieren können, wenn Sie VR in Ihre eigene Forschung einbeziehen.

Aktuelle Trends – Hardware

Viele große Technologieunternehmen verfolgen Initiativen im Bereich VR/AR. In diesem Bereich nimmt HTC mit seiner Hardware-Plattform „Vive“ und „Vive Pro“ eine führende Position ein, da sie ein Erlebnis in hoher Qualität bietet – mit hoher Auflösung, präziser Positionsverfolgung mittels „Lighthouses“ und Unterstützung für ausgefeilte Steuerungsmöglichkeiten (d. h. das System ist zur Darstellung der Inhalte über Kabel oder drahtlos mit einem Hochleistungscomputer verbunden).

Facebook hat kürzlich sein Oculus Go auf den Markt gebracht, ein kostengünstiges, eigenständiges HMD, das nur wenige hundert Dollar kostet. Oculus bietet außerdem die wegweisende [fusion_builder_container hundred_percent=“ target=“_blank“ rel=“noopener noreferrer“ type=“1_1″>Rift-Plattform an, für die ein Computer erforderlich ist, um die 3D-Inhalte darzustellen. Es gibt noch viele weitere Hardware-Plattformen, doch die oben genannten sind die beliebtesten, auf denen Sie die umfangreichsten Ressourcen finden, darunter auch aktive Community-Foren.

Software zur Erstellung von Inhalten

Um ein Experiment in VR umzusetzen, benötigen Sie eine Softwareplattform zur Erstellung und Darstellung der 3D-Inhalte. Die Unity3D-Engine ist eine sehr beliebte Wahl. Das Lizenzmodell von Unity basiert auf dem Freemium-Modell, d. h. Sie können kostenlos mit einer leistungsstarken Rendering-Umgebung loslegen. Weitere beliebte 3D-Engines zur Erstellung von VR-Inhalten sind Unreal und Worldviz.

Was kann man also mit einer „3D-Engine“ machen?

• Erstellen Sie 3D-Inhalte mithilfe geometrischer Grundelemente oder importieren Sie komplexe Netzmodelle (Modelle) aus anderen Programmen.
• Das Programmverhalten von Objekten.
• Benutzereingaben von Steuerungen verarbeiten.
• Material-Eigenschaften von Objekten und Lichtquellen bearbeiten.
• Wende die Physik an.
• Und vieles mehr.

Lernmaterialien

Unity, Unreal und Worldviz sind leistungsstarke Programmierumgebungen, die ursprünglich zur Unterstützung der Spieleentwicklung entwickelt wurden.

Das Erstellen von 3D-Welten ist eine Kunst für sich; wahrscheinlich wirst du jemanden mit Erfahrung brauchen, der dir dabei hilft. Auf der Unity-Plattform gibt es Tausende von Entwicklern, die du über Online-Foren oder Meetups erreichen kannst (das Boston VR Meetup hat derzeit beispielsweise über 5000 Mitglieder).

Wenn Sie die Grundlagen der Erstellung von 3D-Welten von Grund auf erlernen möchten, finden Sie im Internet eine Fülle von Ressourcen. So richten sich beispielsweise YouTube-Kanäle wie der von Brackey zwar in erster Linie an Spieleentwickler, bieten jedoch eine hervorragende Quelle für alle, die mit Unity beginnen möchten. Mit solchen Tools gelangen Sie schnell auf ein Niveau, auf dem Sie Ihre eigenen Welten entwerfen und Interaktionen zwischen Charakteren und Objekten in der Welt programmieren können.

Einsatz von Biosensoren

Bei Motions entwickeln wir Tools, mit denen Sie mithilfe von Biosensoren menschliche Erfahrungen quantifizieren können – ganz gleich, ob diese Erfahrungen über einen Computerbildschirm, in der realen Welt oder in der virtuellen Welt vermittelt werden. Mit iMotions können Sie relativ schnell damit beginnen, ein VR-Erlebnis synchron mit Biosensor-Datenströmen aufzuzeichnen.

Das Bild ist ein Screenshot aus iMotions, der Folgendes zeigt:

• Aufzeichnung des VR-Inhalts („The Climb“ für Oculus) mithilfe einer Bildschirmaufzeichnung
• Kameraaufnahmen des Befragten zur Erfassung seines Verhaltens.
• GSR-Messung zur Erfassung emotionaler Reaktionen.
• Markierungen von Ereignissen auf der Zeitachse (mit „Aufstieg“ und „Abstieg“ gekennzeichnet)

Mit diesen einfachen Tools können Sie damit beginnen, Verhaltens- und physiologische Reaktionen auf VR-Inhalte zu analysieren. Indem Sie alles über iMotions aufzeichnen, können Sie:

• Machen Sie qualitative Beobachtungen anhand des Videos.
• Exportiere kurze Videoausschnitte von interessanten Ereignissen.
• Markieren Sie die Zeitleiste mit Anmerkungen, um bestimmte Ereignisse zu kennzeichnen. Anhand dieser Anmerkungen lassen sich die GSR-Daten segmentieren, um für bestimmte Ereignisse über alle Befragten hinweg Zusammenfassungswerte zu erstellen – oder einfach Leistungswerte für Aufgaben wie die „Aufgabenbearbeitungszeit“ zu berechnen.

Erweiterte Optionen zur Unterstützung der VR-Forschung:

• Fügen Sie Eye-Tracking in VR hinzu – so können Sie die visuelle Aufmerksamkeit in der immersiven Erfahrung besser nachvollziehen.
• Streamen Sie Ereignisse aus der 3D-Umgebung über die API in iMotions – senden Sie beispielsweise Informationen über den Standort in der 3D-Welt oder bestimmte Ereignisse und Verhaltensweisen an iMotions und lassen Sie diese in Echtzeit mit den Biosensor-Datenströmen synchronisieren.

Falls Sie neugierig auf die Zukunft der Therapie mit VR und Biosensoren sind, haben wir kürzlich einen Blogbeitrag zu genau diesem Thema verfasst. Sie finden ihn hier. Ansonsten hoffe ich, dass Ihnen der Beitrag über die ersten Schritte bei der Anwendung von am Kopf befestigten VR-Displays in der Forschung gefallen hat. Wenn Sie mehr erfahren möchten, zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren.

Um den Nutzen von Biosensoren näher zu beleuchten: Eine besonders aufschlussreiche Anwendung in der VR-Forschung besteht darin, die Aufmerksamkeit und die kognitiven Prozesse der Nutzer anhand ihres Blickverhaltens zu erfassen. Um diese fortschrittlichen Methoden näher zu erkunden, sollten Sie das Potenzial von Eye-Tracking-Virtual-Reality nutzen.

Literaturverzeichnis

[1] Gamito, P., Oliveira, J., Coelho, C., Morais, D., Lopes, P., Pacheco, J., … & Barata, A. F. (2015). Kognitives Training bei Schlaganfallpatienten mittels Virtual-Reality-basierter Serious Games. Disability and Rehabilitation, 39 (4), 385–388.

[2] Argelaguet Sanz, F., Multon, F. & Lécuyer, A. (2015). Eine Methodik zur Einbindung von Wettkampfangst und -druck in das VR-Sporttraining. Frontiers in Robotics and AI, 2, 10.