Una pantalla periférica montada en la cabeza (PHMD) describe una pantalla visual ( monocular o binocular ) montada en la cabeza del usuario que se encuentra en la periferia del campo de visión del usuario (FOV) / visión periférica . Por lo que la posición real del montaje (como la tecnología de visualización ) se considera irrelevante siempre que no cubra todo el campo de visión. Si bien un PHMD proporciona un canal de salida visual adicional siempre disponible, no limita al usuario a realizar tareas del mundo real. [1]
El término PHMD incluye dispositivos como Google Glass , que a menudo se clasifican erróneamente como pantalla de visualización frontal (HUD) [2] si siguen la definición original de la NASA . [3] Si bien la NASA definió este término durante siglos de investigación en vuelos espaciales, [3] en realidad describe una pantalla que aborda el problema de la ausencia de ojos, al absolver al usuario de la necesidad de inclinar la cabeza hacia abajo. Además, proporciona información aumentada en el campo de visión frontal (FOV) del usuario, que comúnmente se proyecta en un parabrisas. Por el contrario, la pantalla Head-Down Display (HDD) se encuentra en el panel de control de instrumentos. [3] Además, un HUD se utiliza principalmente para aumentar la información adicional a la realidad , lo que técnicamente aún no es factible para productos como Google Glass (el enfoque de la lente en la pantalla provoca un entorno borroso; consulte la figura siguiente).
Esta taxonomía para pantallas montadas en la cabeza se basa en la propiedad de su funcionalidad y la capacidad del ojo humano para percibir información periférica , en lugar de depender de la tecnología. En este artículo se resumen los factores humanos para la percepción visual , que es importante tener en cuenta al diseñar interfaces visuales para PHMD.
Caracteristicas
La singularidad más importante es que el campo de visión del usuario no está completamente cubierto, lo que permite al usuario realizar tareas del mundo real sin limitaciones, sin tener la pretensión de elevar o crear inmersión , como los HMD a menudo apuntan. Para las tecnologías de visualización actuales, mientras se proyecta la imagen en el ojo, la pupila debe enfocar la pantalla para permitir una lectura clara de la pantalla, por lo que el entorno se vuelve borroso y desenfocado. Entonces, un PHMD como Google Glass es capaz de mostrar información detallada, cuando la pupila está enfocando la pantalla en sí, ya que también permite información periférica cuando el ojo se enfoca en el mundo real. Aún así, la información simple , como las notificaciones, es perceptible cuando se enfoca en el mundo real en lugar de en la pantalla.
Factores humanos: percepción visual
La investigación muestra que diseñar una salida visual óptima para pantallas montadas en la cabeza es un tema complejo, ya que hay varios factores humanos que impactan significativamente en la percepción de los usuarios . [4] Se conocen los siguientes efectos en la investigación:
Profundidad de enfoque / campo
Cambia permanentemente al volver a enfocarse en los objetos, que son diferentes en distancias al usuario. Una pantalla montada de alguna manera en el ojo del usuario tiene una distancia focal fija. Enfocar información tal como se presenta en una pantalla conduce a un cambio en la profundidad de enfoque . Esto provoca que la información presentada en otras capas se vuelva borrosa, lo que degrada especialmente la percepción de información de alta frecuencia espacial, como el texto.
Movimientos oculares
En realidad, se realizan en un ángulo específico de 10 °. Para enfocar un objeto fuera de este ángulo, los movimientos de la cabeza se utilizan automáticamente como apoyo. Sin embargo, cuando se usa un HMD con movimientos oculares que exceden este ángulo, dado que los movimientos de la cabeza no tienen ningún efecto en la interfaz, puede producirse una disminución de la comodidad debido al cansancio del músculo ocular .
Campo de visión
Describe el campo de visión. El ojo del usuario tiene un ángulo de visión de 94 ° desde el centro y 62 ° en el lado de la nariz. [5] El ángulo vertical es de unos 60 ° hacia arriba y 75 ° hacia abajo. Los HMD a menudo no cubren todo el campo de visión, lo que también es una razón para un aumento del ciberacoso.
Rivalidad binocular
Describe el fenómeno, que ocurre cuando se presentan imágenes diferentes al ojo humano. [6] [7] Como las dos imágenes capturadas por cada ojo son incompatibles para el procesamiento estéreo, luchan por el dominio visual sobre la vista lateral del otro ojo, lo que resulta en vistas alternas de los dos ojos, donde la vista no dominante es casi invisible . Este efecto ocurre a menudo cuando se usa un HMD monocular. En esta configuración, los investigadores [8] también observaron objetos que desaparecen por completo durante varios segundos de la atención del usuario .
Interferencia visual
Describe el fenómeno cuando ambos ojos perciben diferentes imágenes que se superponen, pero el cerebro no puede distinguir entre ellas. Este fenómeno también se conoce como incapacidad para la separación visual.
Foria
Describe un estado muscular del ojo, cuando los ojos no se enfocan en un punto específico. Hay tres estados diferentes, que se pueden distinguir: Esophoria , Exophoria , Orthophoria . Mientras un ojo está cerrado o está obstruido por una pantalla, puede ocurrir foria, que tiene el potencial de causar vértigo y náuseas también. [9]
Dominio ocular
Aunque el usuario tiene dos ojos, se usa predominantemente un ojo . El otro ojo se utiliza para hacer correcciones y proporcionar información espacial adicional. Se recomienda usar un HMD monocular sobre el ojo dominante. [4]
Percepción periférica
Si bien la mayoría de estos factores mencionados anteriormente se vuelven problemáticos cuando ambos ojos están cubiertos con pantallas, una sola pantalla que descansa en la visión periférica puede considerarse no problemática, ya que no influye permanentemente en la imagen percibida del mundo real.
Como se mencionó anteriormente, hay dos tipos de información que se pueden percibir con una pantalla periférica montada en la cabeza: (1) información detallada: cuando se enfoca conscientemente en la pantalla y (2) información periférica: a través de la percepción visual del ser humano, cuando se enfoca en lo 'real'. mundo'. (ver también la imagen de arriba)
Los cambios más obvios son el " movimiento ", que se puede percibir en todo el espectro del campo de visión. En un ángulo más pequeño, el cambio de color también es bastante perceptible (ver figura). Por el contrario, percibir las formas y leer el texto requiere una atención muy dedicada por parte del alumno . Sin embargo, cuando se está muy concentrado en una tarea dedicada, los cambios bruscos en las formas aún se perciben de manera periférica. [10] Incluso en el campo de la Interacción Hombre-Computadora , se han realizado investigaciones sobre este “canal periférico” visual, como la percepción periférica del color con anteojos. [11] Además, los investigadores propusieron utilizar adicionalmente un rastreador ocular para una pantalla periférica montada en la cabeza, para mejorar la experiencia del usuario. [5] También se han realizado investigaciones sobre qué posiciones de visualización son las más adecuadas. [8] Se ha descubierto que las notificaciones presentadas en las áreas media e inferior de nuestra visión humana son más notorias. Sin embargo, las posiciones superior e intermedia distraen menos y son más cómodas y preferidas por los usuarios. Entre todas las posiciones, se encontró que la posición media a la derecha logra el mejor equilibrio entre notoriedad, comodidad y distracción.
Aunque la mayoría de los HMD sufren mal de los efectos de la rivalidad binocular , la profundidad de campo y la foria es diferente para el PHMD. Dado que el PHMD no cubre totalmente el campo de visión y tampoco aumenta la información sobre objetos reales, no se ve afectado por problemas conocidos que suelen sufrir los HMD monoculares, como el efecto de cambio de atención entre la realidad y la proyección. Tales problemas se han resuelto durante siglos de investigación del espacio aéreo y generalmente ocurren cuando se intenta aumentar la realidad . [12] Estos peligros potenciales, cuando se opera en situaciones críticas, como participar en el tráfico, son menos pronunciados para los PHMD.
Interacción periférica
Dado que el PHMD descansa en el periférico del campo de visión del usuario, tiene una alta disponibilidad y se puede demandar rápidamente al enfocarlo. Además, los cambios significativos, dependiendo de los estímulos, del contenido de la pantalla aún se pueden percibir sin enfocar la pantalla . [11] Este efecto se puede utilizar para diseñar información periférica (por ejemplo, notificaciones visuales para correos electrónicos entrantes, citas próximas, advertencias). Se podría lograr una respuesta eficiente a dicha información percibida en una entrada periférica rápida , como un movimiento rápido de la mano. De esta manera, no se interrumpe demasiado al usuario mientras realiza tareas del mundo real. En la investigación de Interacción Hombre-Computadora , esto también se denota como Interacción Periférica [13]
No obstante, quedan por descubrir las modalidades de entrada adecuadas para los PHMD que no sean socialmente incómodas. Los efectos sociales negativos o positivos al usar un PHMD y prestar atención en la pantalla mientras se participa en una conversación pueden estar presentes, pero aún no se han probado. Además, participar en el tráfico mientras se concentra en una modalidad de entrada visual puede llevar a una disminución considerable de la atención a la carretera (ver también Memoria semántica e interacción multimodal ). Sin embargo, en comparación con la interacción con teléfonos inteligentes , se puede lograr un cambio rápido a las tareas del mundo real, porque no es necesario sacar el dispositivo de un bolsillo o bolso. Además, no es necesario que las manos del usuario sostengan un PHMD, lo que ofrece una interacción totalmente manos libres. Dado que siempre está disponible, puede proporcionar información visual periférica en cualquier momento, mientras que la información periférica en el teléfono inteligente en un bolsillo no es en absoluto o apenas perceptible (por ejemplo, en un club / discoteca, mientras camina).
Referencias
- ^ Matthies, DJC, Haescher, M., Alm, R. y Urban, B. (2015). Propiedades de una pantalla periférica montada en la cabeza (phmd). En la Conferencia Internacional sobre Interacción Hombre-Computadora (págs. 208-213). Saltador.
- ^ Starner, T. (2013). Vidrio de proyecto: una extensión del yo. En Computación Pervasive, IEEE, 12 (2), 14-16.
- ^ a b c Prinzel, L. y Risser, M. Head-up displays y captura de atención. En el Memorándum Técnico de la NASA , 213000.2004.
- ↑ a b Laramee, RS y Ware, C. (2002). Rivalidad e interferencia con una pantalla montada en la cabeza. En ACM Transactions on Computer-Human Interaction, 9 (3), 238-251
- ↑ a b Ishiguro, Y. y Rekimoto, J. (2011). Anotación de visión periférica: método de presentación de información sin interferencias para realidad aumentada móvil. En Actas de la 2da Conferencia Internacional de Humanos Aumentados. ACM, 8-11.
- ^ Alais, D. y Blake, R. (1999). Agrupación de características visuales durante la rivalidad binocular. En Vision research, 39 (26), 4341-4353.
- ^ Collins, JF y Blackwell, LK (1974). Efectos del dominio ocular y la distancia retiniana sobre la rivalidad binocular. En Habilidades motoras y perceptivas, 39 (2), 747-754.
- ↑ a b Peli, E. (1999). Problemas de optometría y percepción con pantallas montadas en la cabeza. En Instrumentación visual: principios de ingeniería y diseño óptico, 205-276.
- ^ Soluciones de rendimiento Z-Health (2011). http://www.zhealth.net/articles/the-eyes-have-it
- ^ Hau Chua, S., Perrault, S., Matthies, D., Zhao, S. (2015). Colocación del vidrio: investigación de las posiciones de la pantalla de la pantalla monocular óptica transparente montada en la cabeza.
- ^ a b Costanza, E., Inverso, SA, Pavlov, E., Allen, R. y Maes, P. (2006). eye-q: pantalla periférica de anteojos para notificaciones íntimas sutiles. En Actas de la octava conferencia sobre la interacción persona-computadora con dispositivos y servicios móviles. ACM, 211-218.
- ^ Erupción, CE, Verona, RW y Crowley, JS (1990). Factores humanos y consideraciones de seguridad del vuelo con sistemas de visión nocturna que utilizan sistemas de imagen térmica. En Sociedad Internacional de Óptica y Fotónica, Orlando, 16-20, 142-164.
- ^ Hausen, D. (2013). Interacción periférica: exploración del espacio del diseño, tesis doctoral, Facultad de Matemáticas, Informática y Estadística, Universidad de Munich.