一种调控虚拟现实中用户时间感知和临境感的方法技术

本发明专利技术涉及虚拟现实中的用户体验领域，其公开了一种调控虚拟现实中用户时间感知和临境感的方法，解决现有技术中在调控时间感知的研究上存在自变量杂糅，认知任务选择存在改进空间和未考虑临境感的问题。本发明专利技术在虚拟现实实验中，将外部授时因子划分为更详细的听觉授时因子和视觉授时因子，采用控制变量方法对所涉及授时因子的单一属性进行探究；并且改进了所使用的认知任务，且将临境感纳入用户体验考虑范围内；通过收集实验数据进行建模分析寻求外部授时因子、认知负载与时间感知和临境感的关系。

A method of adjusting and controlling user's time perception and context sense in virtual reality

【技术实现步骤摘要】
一种调控虚拟现实中用户时间感知和临境感的方法
本专利技术涉及虚拟现实中的用户体验领域，具体涉及一种调控虚拟现实中用户时间感知和临境感的方法。
技术介绍
自1968年，IvanSutherlan与学生BobSproull创造出第一个虚拟现实及增强现实头戴式显示器系统：达摩克利斯之剑以来，人们对于虚拟现实技术的探索就不曾停歇。近年来，一些如HTCVIVE和OculusRift等消费级头戴式虚拟现实设备开始走入寻常百姓家，这得益于计算机图形学及相关虚拟现实技术的发展。一方面，使得更多人能够体会“身临其境”的奇妙感觉；另一方面，许多在过去因为软硬件条件限制而无法解决的问题如今重新回到了人们的视野当中，而“有没有办法能够调控用户在虚拟现实环境中的时间感知”就是其中非常有意义和价值的问题。若是能实现对用户在虚拟现实环境中的时间感知调控，“让快乐久一点，让痛苦短一点”将不再只是一句口号。在相同的客观时间内，既能让你主观上感觉放松的时间变长了，也能让你主观上感觉等待的时间没那么难熬了，其应用场景无处不在。为更好地帮助理解本专利技术，有必要对本专利技术中的一些技术术语进行解释：1、授时因子(Zeitgebers)：授时因子一词来源于德语，意为“时间授予者”。授时因子通常包括外部授时因子和内部授时因子：外部授时因子——通常用于指代环境中那些能够对体内生物节律造成影响的环境因素，比如，光照和温度。内部授时因子——通常指的是位于体内或器官内的生物钟，如视交叉上核。生物节律由内部生物钟和外部授时因子共同控制，而调整体内的生物钟与外部授时因子相协调的这一过程被称为夹带，光和其它环境以及社会因子在夹带过程中发挥着重要的作用。研究表明，位于下丘脑的视交叉上核(SCN)是控制我们昼夜节律的内源性起搏器，即SCN是生物钟所在的位置。以光照为例，光会给SCN传递昼夜信息，而这一过程会影响松果体中褪黑素的分泌，当光较强时会抑制褪黑素的分泌，光较弱时则会促进褪黑素的分泌。所以在这个夹带的过程中，光使得内部的生物钟与外部世界统一起来。近年来，除了运用如光照等视觉模态信息进行研究外，一些研究者开始探索其它的如音乐节奏等声音模态信息对用户时间感知的影响，这些尝试对于了解如何调控用户在虚拟现实环境中的时间感知这一问题十分具有借鉴意义。在本次研究中，我们把授时因子一词用于指代人们在外部世界中可以感知到的与时间相关的所有信息，而不仅限于生物节律领域内的定义。据此，我们创新提出将外部授时因子根据人的感知觉进一步分为视觉授时因子和听觉授时因子。视觉授时因子——外部环境中人们通过观察能够获取到的与时间相关的信息。听觉授时因子——外部环境中人们通过聆听能够获取到的与时间相关的信息。2、认知负载(CognitiveLoad)：当提到认知负载时，指的是信息处理过程中所需要的注意力资源或是工作记忆资源。其中注意力资源指的主要是需要用户通过调动感官进行观察、聆听等任务时所需要的资源；工作记忆资源指的主要是需要用户进行短时记忆任务时所需要的资源。对于认知负载的测量方法有很多，包括单任务法，生理指标测量法，主观调查法，双任务法等。在此次研究中，我们采用双任务法对认知负载进行测量。双任务法即需要用户在体验过程中同时完成主要任务以及次要任务，其原理为完成主要任务以及次要任务所需的资源通常来自同一脑区(即需要消耗类似脑部资源)，当次要任务的表现提升(即占用的脑部资源变多)时就会导致主要任务的表现下降。在此次研究中，用户的主要任务是需要对当次体验所经过的时间进行心理预估(精确到秒)，次要任务是完成相应的认知任务(有可能出现无额外认知任务，仅需观察环境的情况)，且规定有认知任务的情况为高认知负载，无认知任务的情况为低认知负载。3、时间知觉(TimePerception)：时间知觉指个体对直接作用于感觉器官的客观时间的持续性和顺序性的反映。其分类包括时序知觉和时距知觉，前者主要指的是在一段时间中人们不仅能感受到事件发生的先后顺序，也能联系它们之间的关系；而后者是时距认知的一部分，指两个连续时间之间的时间间隔或某一事件持续时间的时间段。研究发现，时距加工存在着两种认知机制：自动加工和控制加工。短时距的加工方式通常为自动加工，其依赖感觉通道，不受注意、生理唤醒等因素的影响；而长时距的加工方式主要为控制加工，受到注意资源、工作记忆资源及生理唤醒等因素的影响。在此次研究中我们主要关注的是时距知觉，即需要用户对其在虚拟现实中所经历的时间进行估计。对于时距认知的影响因素有很多，如高认知负载情况下会有一种时光飞逝的感觉；生理唤醒程度的提高会使得体内生物钟计数加快从而让人感觉过了更长的时间；在相同生理唤醒程度下，使人情绪效价偏向负面的刺激会让人有更加“难熬”的感觉；人们在“忘我”地沉浸在游戏世界中时也会忽略时间的流逝等等。其中一个重要的时间感知影响因素是时间估计范式，即前瞻性时距估计范式及回溯性时距估计范式。前瞻性时距估计范式指的是提前告诉用户存在时间估计任务，即用户需要在一段时间后告诉主试刚才经过了多长时间；回溯性时距估计范式指的是用户事先不知道存在时间估计任务，在任务结束后主试直接询问被试刚才经过的时间。前瞻性时距估计范式更强调对于认知负载中注意力资源的调用，回溯性时距估计范式更强调对于认知负载中工作记忆资源的调用，由于此次研究涉及重复试验，且前瞻性时距估计比回溯性时距估计更加准确，我们在此次研究中采用前瞻性时距估计范式。4、临境感(Presence)：人们在玩的投入时经常会觉得时间飞逝，以往这种经历通常与电视、电脑这样的平面交互设备有关，如今随着虚拟现实技术的发展，我们很自然地想到是否能够对处于虚拟现实世界中的用户的时间感知进行调控这一问题。当用户沉浸在虚拟现实世界中时，临境感是虚拟现实环境中用户主观感知非常重要的一部分，而时间感知也与主观感知有着千丝万缕的联系。通常当我们谈到虚拟现实中的用户体验时，比起临境感我们听到更多的一个概念叫做沉浸感(Immersion)，我们首先对这两个概念进行一下区分：沉浸感——指的是虚拟现实系统所能提供的感官逼真度，它强调的更多的是系统的客观属性对虚拟环境产生的作用，如图像逼真度、帧率以及动态阴影等；临境感——更多从用户主观感受出发，强调用户“身处虚拟环境中，而不是肉体所处的物理环境”的体验。2009年，MelSlater在其论文中提出了新的表述临境感的方式——位置性错觉(placeillusion,PI)和可能性错觉(plausibilityillusion,Psi)。其中前者强调的是用户“认为自己所处的环境是真实的”这一感觉，后者强调的是用户“认为自己面前所发生的事情是真实的”这一感觉。如此而言，沉浸感即是临境感的基础，它限制了位置性错觉所能达到的极限。事实上，沉浸感和临境感都可归为“存在”问题，而在“存在”研究领域中，一方面，由于研究者们侧重的不同，除了已经提到的沉浸感(immersion)和临境感(presence)之外，诸如参与感(involvement)，空间存在(spatialpresence)和唤醒度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种调控虚拟现实中用户时间感知和临境感的方法，其特征在于，包括：/nA、通过虚拟现实实验寻求外部授时因子、认知负载与时间感知和临境感的关系：/n在虚拟现实实验中，将外部授时因子划分为视觉授时因子和听觉授时因子，以场景明亮程度作为视觉授时因子，以不同速度的时钟滴答声作为听觉授时因子；在采用双任务法进行认知负载测评时，采用前瞻性时距估计范式的时距估计任务作为主任务，次要任务为认知负载任务，采用与前瞻性时距估计范式同属注意力资源范畴的视觉搜索任务；并结合主观测量法和客观测量法对被试者的临境感进行测量；通过收集实验数据进行建模分析寻求外部授时因子、认知负载与时间感知和临境感的关系；/nB、在虚拟现实技术实际应用中，通过调节外部授时因子和认知负载来调控用户在虚拟现实环境中的时间感知和临境感。/n

【技术特征摘要】
1.一种调控虚拟现实中用户时间感知和临境感的方法，其特征在于，包括：
A、通过虚拟现实实验寻求外部授时因子、认知负载与时间感知和临境感的关系：
在虚拟现实实验中，将外部授时因子划分为视觉授时因子和听觉授时因子，以场景明亮程度作为视觉授时因子，以不同速度的时钟滴答声作为听觉授时因子；在采用双任务法进行认知负载测评时，采用前瞻性时距估计范式的时距估计任务作为主任务，次要任务为认知负载任务，采用与前瞻性时距估计范式同属注意力资源范畴的视觉搜索任务；并结合主观测量法和客观测量法对被试者的临境感进行测量；通过收集实验数据进行建模分析寻求外部授时因子、认知负载与时间感知和临境感的关系；
B、在虚拟现实技术实际应用中，通过调节外部授时因子和认知负载来调控用户在虚拟现实环境中的时间感知和临境感。


2.如权利要求1所述的一种调控虚拟现实中用户时间感知和临境感的方法，
其特征在于，所述虚拟现实实验采用Unity3D作为环境搭建工具，采用方向光作为模拟光源，在渲染过程中使用静态渲染技术，设置方向光的阴影模式为SoftShadows，设置物体的着色器为Standard，实验按时间顺序分为多组进行，在每一个单独的实验组中光照强度设置为预先设计好的对应值，光源的其它属性均保持不变。


3.如权利要求1所述的一种调控虚拟现实中用户时间感知和临境感的方法，
其特征在于，所述时钟滴答声的音源设置在被试者头戴虚拟现实设备上，且将声音的多普勒效应置零使其呈现环绕声。


4.如权利要求1所述的一种调控虚拟现实中用户时间感知和临境感的方法，
其特征在于，所述视觉搜索任务...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢宁，廖昊东，李慧媛，苏建平，申恒涛，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51