Проблемы достоверности виртуальной реальности вблизи наблюдателя
Authors: ГАГАРИН А.П. , ЧЕРНЯКОВ И.В. 
Published: January 2025

Исследуется степень достоверности, которую обеспечивают современные технологии виртуальной реальности при воспроизведении пространственных отношений расстояний и форм предметов в диапазоне удаления от наблюдателя 0,1 2 м. Эти оценки предназначены для уточнения перспективы применения виртуальной реальности в таких областях, как программная инженерия путём, в частности, погружения в виртуальную реальность рабочего места программиста. Проведены эксперименты, в которых наблюдатели оценивают достоверность представления в виртуальной реальности листа формата А4. В экспериментах варьирует перспективное искажение формы листа (трапеция вместо прямоугольника), и наблюдатель оценивает, какие из предложенных вариантов позволяют воспринимать виртуальный лист, как реальный, расположенный на рабочем месте. Полученные результаты показывают, что наблюдатель склонен принимать за нормальный, лист, имеющий форму трапеции с верхней, дальней от наблюдателя стороной, на 20 удлинённой по сравнению с нижней. В то же время нормальные листы расцениваются как ненормально суженные. Проведены также эксперименты по сравнению восприятия реального и виртуального листа в крайнем ракурсе с торца одним глазом и обоими глазами, в которых исключается влияние вертикального измерения на оценки достоверности восприятия. Все эксперименты показали, что активация в виртуальной среде модели листа, подготовленной с точным соблюдением реальной формы и размеров, а также с объективно проверяемым обеспечением эффектов линейной перспективы, трансформирует структуру модели так, что лист представляется суженным в свой верхней части и сдвинутым вдаль. Достоверность представления исходной модели в виртуальной среде теряется. Возможность полностью компенсировать трансформацию путём предварительной или оперативной настройки модели требует дальнейших исследований. Для поддержки этих исследований представляется целесообразным ввести в средства подготовки и развёртывания VR функции, направленные на анализ и регулирование передачи пространственных отношений в моделях. Для формирования виртуальной реальности использован шлем виртуальной реальности HTC Vive под управлением программной системы Unity 19.4.

The degree of reliability that modern virtual reality technologies provide when reproducing spatial relationships - distances and shapes of objects - in the range of 0.1 to 2 m from the observer is investigated. These estimates are intended to clarify the prospects for the use of virtual reality in areas such as software engineering, in particular, by immersing the programmers workplace into virtual reality. Experiments were conducted in which observers evaluate the presentation fidelity of a A4 sheet in virtual reality. In experiments, the perspective distortion of the sheet shape (trapezoid instead of a rectangle) is varied and the observer estimates which of the proposed options enable perceiving a virtual sheet as real, located on the work-table. The obtained results show that the observer is ready to recognize as normal such a list which has a form of trapezoid with the upper side being far from him extended by 20 against the lower side. At the same time normal sheets are recognized as being abnormally narrowed. Also, experiments were conducted comparing the perception of a real and virtual sheet from the extreme camera angle - from the end-on view with one eye and with both eyes, permitting to exclude any impact of vertical dimension on the fidelity of perception and clarifying the role of binocular vision in the perception of distance. All the experiments reveal that VR activating a model of a sheet transforms its structure so that the sheet seems to be narrowed at its upper side and shifted into a distance, although the model could be carefully prepared following real form and size of the sheet and providing the requirements of linear perspective in verifiable manner. Fidelity of the source model can be lost and further investigations are needed to understand whether the transformation may be successfully overpassed by preliminary or operative tuning of the model. It seems to be useful to include in VR creation technologies some features enabling analysis and control of spatial intra-model relations. During preparation of the issue the HTC Vive virtual reality helmet was used under control of the Unity 19.2 software system.