Đánh giá về các đánh giá công thái học của thực tế ảo Phần 1

trừu tượng

LÝ LỊCH:Thực tế ảo (VR) là sự kết hợp của các công nghệ cho phép người dùng tương tác với môi trường mô phỏng với trải nghiệm đắm chìm, tương tác và trí tưởng tượng. Tuy nhiên, vấn đề ecgônômi liên quan đến thực tế ảo lại có những ảnh hưởng không tốt tới sức khỏe và trải nghiệm của người dùng, điều này hạn chế việc ứng dụng công nghệ thực tế ảo.

Cistanche có thể hoạt động như một chất chống mệt mỏi và tăng cường sức chịu đựng, và các nghiên cứu thực nghiệm đã chỉ ra rằng thuốc sắc của Cistanche tubulosa có thể bảo vệ hiệu quả các tế bào gan và tế bào nội mô bị tổn thương ở chuột bơi chịu trọng lượng, điều chỉnh tăng biểu hiện của NOS3 và thúc đẩy glycogen ở gan tổng hợp, do đó có tác dụng chống mệt mỏi. Chiết xuất Cistanche tubulosa giàu phenylethane glycoside có thể làm giảm đáng kể nồng độ creatine kinase, lactate dehydrogenase và lactate trong huyết thanh, đồng thời làm tăng nồng độ hemoglobin (HB) và glucose ở chuột ICR, và điều này có thể đóng vai trò chống mệt mỏi bằng cách giảm tổn thương cơ. và trì hoãn việc làm giàu axit lactic để dự trữ năng lượng ở chuột. Viên nén Cistanche Tubulosa kéo dài đáng kể thời gian bơi lội chịu trọng lượng, tăng dự trữ glycogen ở gan và giảm nồng độ urê huyết thanh sau khi tập thể dục ở chuột, cho thấy tác dụng chống mệt mỏi của nó. Thuốc sắc của Cistanchis có thể cải thiện sức bền và đẩy nhanh quá trình loại bỏ mệt mỏi ở chuột tập thể dục, đồng thời cũng có thể làm giảm độ cao của creatine kinase trong huyết thanh sau khi tập thể dục nặng và giữ cho siêu cấu trúc cơ xương của chuột bình thường sau khi tập thể dục, điều này cho thấy rằng nó có tác dụng tăng cường sức mạnh thể chất và chống mệt mỏi. Cistanchis cũng kéo dài đáng kể thời gian sống sót của chuột bị nhiễm độc nitrit và tăng cường khả năng chống lại tình trạng thiếu oxy và mệt mỏi.

Bấm vào kiệt sức

【Để biết thêm thông tin:george.deng@wecistanche.com / WhatsApp:8613632399501】

KHÁCH QUAN:Bài viết nhằm mục đích cung cấp một cái nhìn tổng quan về đánh giá ecgônômi của VR để phát triển hơn nữa phần mềm và phần cứng của VR.

PHƯƠNG PHÁP:Bài viết này mô tả và thảo luận về các vấn đề công thái học liên quan đến phần mềm và phần cứng của VR từ ba khía cạnh: thị giác, sinh lý và nhận thức. Bài viết cũng tóm tắt các phương pháp nghiên cứu và các thước đo đánh giá.

KẾT QUẢ:Nhiều nỗ lực đã được thực hiện để nghiên cứu các vấn đề công thái học của VR, chủ yếu bao gồm áp lực, mỏi cơ, thoải mái về nhiệt, mệt mỏi thị giác và say tàu xe. Các nghiên cứu về công thái học rất có giá trị cho các nghiên cứu liên quan đến thực tế ảo. Có một bảng tóm tắt liệt kê các số liệu và phương pháp đánh giá chính.

KẾT LUẬN:Theo nghiên cứu hiện tại, đánh giá này đưa ra ba khuyến nghị để nghiên cứu sâu hơn về VR, điều này sẽ hữu ích cho công việc thiết kế và nghiên cứu lấy con người làm trung tâm trong ngành VR.

Từ khóa:Thực tế ảo, màn hình gắn trên đầu, yếu tố công thái học/con người, phương pháp đánh giá

1. Giới thiệu

Dựa trên sự phát triển của công nghệ máy tính, thực tế ảo kết hợp công nghệ thông tin điện tử và công nghệ mô phỏng để tạo ra một môi trường kỹ thuật số rất giống với môi trường thực về thị giác, thính giác và xúc giác. Người dùng tương tác với các đối tượng trong môi trường kỹ thuật số bằng các thiết bị cần thiết để tạo ra trải nghiệm phong phú. Công nghệ thực tế ảo có ba đặc điểm cơ bản: Nhập vai, Tương tác và Tưởng tượng [1]. Ba tính năng cơ bản này được gọi là tính năng 3I của thực tế ảo.

Với sự phát triển của năng suất và sự tiến bộ không ngừng của công nghệ, nhu cầu về công nghệ thực tế ảo ngày càng mạnh mẽ trong các ngành công nghiệp khác nhau. Công nghệ VR hiện được sử dụng rộng rãi trong quốc phòng và quân sự, giáo dục và đào tạo, trò chơi và giải trí, chăm sóc sức khỏe, sản xuất công nghiệp và các lĩnh vực khác. 5G, là thế hệ công nghệ truyền thông di động băng thông rộng mới với tốc độ cao, độ trễ thấp và khả năng kết nối lớn, là cơ sở hạ tầng mạng để hiện thực hóa sự kết nối giữa con người, máy móc và vạn vật. Sự phức tạp của kiến ​​trúc 5G mới nổi sẽ mang lại nhiều cơ hội cho những người thực hành và mở ra những triển vọng nghiên cứu mới thú vị [2]. Với sự phát triển của 5G, ứng dụng VR trong tương lai sẽ rộng hơn nhiều. Ngày nay, thực tế ảo được coi là một trong những xu hướng công nghệ lớn nhằm thúc đẩy số hóa mọi lĩnh vực của đời sống con người [3].

Tuy nhiên, trải nghiệm người dùng thực tế ảo không hoàn hảo do hạn chế về mặt kỹ thuật. Bản thân các sản phẩm thực tế ảo phải chịu trọng lượng thiết bị quá lớn, áp suất cục bộ cao, khó chịu về nhiệt, mỏi thị giác, say tàu xe, v.v., khiến mọi người không muốn đeo tai nghe trong thời gian dài. Những vấn đề này không chỉ ảnh hưởng xấu đến sức khỏe, khả năng sử dụng của người dùng mà còn hạn chế việc ứng dụng và triển khai công nghệ thực tế ảo tới đại chúng. Do đó, với môi trường ngành VR ngày càng cạnh tranh, điều quan trọng là phải thực hiện nghiên cứu công thái học cho thực tế ảo. Bài viết này xem xét nghiên cứu công thái học liên quan đến phần cứng và phần mềm VR và nhằm mục đích hỗ trợ nghiên cứu và phát triển sản phẩm VR lấy con người làm trung tâm.

2. Tầm quan trọng của nghiên cứu công thái học đối với thực tế ảo

Theo định nghĩa được đưa ra bởi IEA (Hiệp hội Công thái học Quốc tế) năm 2000 [4], "Công thái học (hoặc yếu tố con người) là môn khoa học liên quan đến sự hiểu biết về sự tương tác giữa con người và các yếu tố khác của một hệ thống, cũng như ngành nghề áp dụng lý thuyết, nguyên tắc, dữ liệu và phương pháp thiết kế nhằm tối ưu hóa sức khỏe con người và hiệu suất tổng thể của hệ thống." Công nghệ thực tế ảo xây dựng môi trường hòa nhập sẽ là giải pháp thích hợp để cải thiện tính công thái học tại nơi làm việc [5, 6].

Công nghệ thực tế ảo đã thu hút rất nhiều sự quan tâm của các nhà công thái học. Ngay từ năm 1998, Stanney đã kết luận rằng nghiên cứu về yếu tố con người trong thực tế ảo có liên quan đến hiệu quả hoạt động của con người, các vấn đề về sức khỏe và an toàn cũng như tác động xã hội, đồng thời chỉ ra rằng thực tế ảo nên xem xét đầy đủ các yếu tố con người [7]. Các tác dụng phụ và tác động tiếp theo của việc tham gia vào môi trường ảo (VE), sự phù hợp của giao diện phần cứng và phần mềm VR cũng như sự hiểu biết về các yếu tố quyết định hiệu suất của người tham gia là chủ đề chính cho các nghiên cứu công thái học về VR gần đây [8]. Trong bài viết này, chúng tôi xem xét nghiên cứu công thái học về phần cứng và phần mềm của VR từ ba khía cạnh, bao gồm công thái học vật lý, công thái học thị giác và công thái học nhận thức, đồng thời tóm tắt các vấn đề, phương pháp, chỉ số và xu hướng công thái học trong tương lai. Đánh giá có hệ thống này sẽ hữu ích cho việc thiết kế lấy con người làm trung tâm hơn nữa trong ngành VR và nó có thể cải thiện mức độ phổ biến của VR.

3. Vấn đề công thái học cho thực tế ảo

3.1. Thành phần hệ thống của VR

Hệ thống thực tế ảo được thiết kế để tạo ra một môi trường ảo tương tác và bao gồm cả thành phần phần cứng và phần mềm. Phần cứng có thể được chia thành các thiết bị đầu vào và đầu ra. Phần mềm chủ yếu bao gồm phần mềm tạo mô hình 3D, nền tảng mở thực tế ảo và công cụ thực tế ảo (Hình 1).

3.1.1. Các thành phần phần cứng

Các thành phần phần cứng của hệ thống thực tế ảo bao gồm thiết bị đầu vào và thiết bị đầu ra. Các thiết bị đầu vào chủ yếu bao gồm găng tay dữ liệu, cần điều khiển và thiết bị theo dõi chuyển động. Các thiết bị đầu ra được sử dụng để trình bày môi trường VR cho người dùng và cung cấp phản hồi, bao gồm màn hình thị giác, thính giác và xúc giác [9]. Các thiết bị đầu ra chủ yếu bao gồm màn hình thực tế ảo gắn trên đầu (HMD), hang động (Môi trường ảo tự động hang động), kính VR và tai nghe. So với HMD truyền thống, Tai nghe thực tế ảo đa năng được trang bị bộ xử lý độc lập để giúp hệ thống không dây. Ahn và cộng sự. [10] gợi ý rằng các thiết bị thực tế ảo trong tương lai nên xem xét môi trường thực tế ảo nhiều người dùng và các vấn đề kết nối không dây. Họ tin rằng các thiết bị thực tế ảo không dây và không tiếp xúc là xu hướng tương lai của công nghệ VR.

3.1.2. Thành phần phần mềm

Phần mềm hệ thống thực tế ảo chủ yếu bao gồm phần mềm mô hình 3D, nền tảng mở thực tế ảo và một công cụ. Mô hình thực tế ảo dựa trên phần mềm vẽ 2D. 3DS Max®, AutoCAD®, Softimage 3D® và Maya® là những ví dụ về phần mềm tạo mô hình 3D được sử dụng phổ biến trên thị trường. Nền tảng mở VR có Bộ phát triển phần mềm thực tế ảo (VR SDK) có thể truy cập được. Oculus cung cấp SDK được cập nhật liên tục để tạo nguyên mẫu và thu hút công chúng tham gia vào quá trình phát triển ứng dụng. Và công cụ này là công cụ phát triển và sáng tạo phổ quát cho thực tế ảo. Ví dụ về các công cụ VR chính thống là Unreal Engine 4®, Unity 3D®, Cry ENGINE® và VR Platform®.

3.2. Các vấn đề công thái học liên quan đến yếu tố phần cứng

HMD được coi là thiết bị thực tế ảo phổ biến nhất [11]. Nó dựa trên hệ thống theo dõi chuyển động theo thời gian thực, hiển thị thế giới ảo trong trường nhìn của người dùng. Do đó, các vấn đề về yếu tố con người liên quan đến yếu tố phần cứng VR được thảo luận ở đây chủ yếu dành cho HMD, tập trung vào cả công thái học vật lý và công thái học thị giác.

3.2.1. Công thái học vật lý

3.2.1.1. Áp lực.Trọng lượng, sự phân bổ trọng lượng và kiểu đeo của các HMD khác nhau có thể mang lại áp lực khác nhau lên điểm chịu lực trên khuôn mặt, do đó ảnh hưởng đến cảm giác khó chịu chủ quan chung của người dùng [12]. Nghiên cứu về áp lực HMD tập trung vào cả tải trọng vật lý và áp lực tiếp xúc.

Mô-men xoắn khớp cổ là một chỉ số đánh giá quan trọng về tải trọng cơ thể, bị ảnh hưởng đáng kể bởi trọng lượng và trọng tâm và tăng theo khối lượng HMD [13]. Vị trí tối thiểu của trọng tâm của mô-men xoắn khớp cổ thay đổi tùy theo tư thế kiểm tra và phạm vi khuyến nghị của trọng tâm được xác định tùy theo tư thế. Trọng lượng và vị trí trọng tâm có ảnh hưởng đáng kể đến nhận thức chủ quan về mức độ tải trọng của cơ thể [14]. LeClair và cộng sự. [15] đã đề cập rằng khối lượng tối đa chấp nhận được của mũ bảo hiểm là khoảng 1000 g, do đó khối lượng tối đa của màn hình gắn trên đầu không được vượt quá 1000 g.

Áp lực tiếp xúc chủ yếu được tạo ra từ bảy vùng chính của đầu và mặt tiếp xúc với HMD, bao gồm sống mũi, xương gò má, lông mày, trán, xương thái dương, đỉnh đầu và phía sau đầu [16]. Áp lực tiếp xúc giữa đầu và mặt nhạy cảm hơn với vị trí trọng tâm của HMD. HMD có trọng tâm phía trước tạo ra áp lực tiếp xúc với mũi cao hơn đáng kể và cảm giác khó chịu tổng thể so với HMD có trọng tâm phía sau [17]. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng cảm giác khó chịu chủ quan về tổng thể và mũi có liên quan chặt chẽ đến áp lực tiếp xúc với mũi và tai là nơi nhạy cảm nhất với cảm giác khó chịu đối với thiết kế có trọng tâm đặt trên tai [17]. Lee và cộng sự. [18] phát hiện ra rằng tai nghe thực tế ảo với các hình dạng đường cong khác nhau tiếp xúc với vùng mặt sẽ gây ra mức áp lực khác nhau lên mũi. Yan và cộng sự. [19] đã điều tra mối quan hệ giữa trọng lượng của tai nghe thực tế ảo với cảm giác khó chịu và áp lực chủ quan ở đầu, và họ kết luận rằng trọng lượng nhẹ hơn có thể khiến người dùng cảm thấy dễ chịu hơn. Đồng thời, tai nghe tích hợp sẽ thoải mái hơn so với tai nghe dây mềm.

3.2.1.2. Mỏi cơ bắp.Mệt mỏi chủ yếu liên quan đến hoạt động của cơ bắp [20]. Chuyển động của mắt là thói quen tự nhiên và tình trạng mỏi cơ hiếm khi xảy ra nên mỏi mắt về bản chất khác với tình trạng mỏi cơ thông thường, có liên quan đến hoạt động của hệ thần kinh trung ương [21]. Do đó, bài viết này thảo luận về nghiên cứu mỏi thị giác của HMD một cách riêng biệt với nghiên cứu mỏi cơ của HMD.

Bản thân trọng lượng của HMD có thể gây mệt mỏi. Trọng lượng tăng thêm trên mũ bảo hiểm có thể làm cho trọng tâm của đầu và mũ bảo hiểm di chuyển về phía trước. Đồng thời, nó còn có thể làm tăng quán tính của cổ [22]. Theo phân tích của Surface EMG, trong mỗi lần tập luyện, mức độ mệt mỏi trong vài giờ cuối cao hơn đáng kể so với vài giờ đầu sau khi đeo HMD [22].

Các vị trí mục tiêu khác nhau trong tương tác thực tế ảo cũng có thể ảnh hưởng đến tải trọng cơ xương và hiệu suất nhiệm vụ [23]. Nên tránh các vị trí mục tiêu thẳng đứng dư thừa trong tương tác VR để giảm bớt sự khó chịu về cơ xương và nguy cơ chấn thương. Nichols [24] chỉ ra rằng nên tiến hành các thí nghiệm trong thời gian dài để đánh giá hiệu quả các vấn đề mỏi cơ.

Ngoài ra, trong quá trình tương tác, các chuyển động cử chỉ tự do của chi trên mà không có sự hỗ trợ của cánh tay và các tư thế tĩnh kéo dài có thể dẫn đến khó chịu và mệt mỏi ở vai [25]. Tư thế cánh tay lặp đi lặp lại và liên tục trong quá trình tương tác cũng có thể dẫn đến mỏi cơ vai [26].

3.2.1.3. Tiện nghi nhiệt.Sự thoải mái về nhiệt của HMD là quan trọng. Các nghiên cứu trước đây đã chứng minh rằng đội mũ đội đầu trong điều kiện ấm áp có thể dẫn đến rối loạn nhiệt chủ quan (STD) [27, 28]. HMD cách nhiệt vùng đầu và có thể gây khó chịu về nhiệt, từ đó làm giảm ý định đeo của người dùng [29]. Sự thoải mái về nhiệt của đầu người dùng đóng một vai trò quan trọng trong sự thoải mái tổng thể của cá nhân. Dựa trên diện tích bề mặt, một phần nhiệt lượng cơ thể được tản qua đầu [30, 31]. Ngoài ra, tai nghe thực tế ảo sinh ra rất nhiều nhiệt trong quá trình hoạt động, đồng nghĩa với việc người dùng sẽ cảm thấy nóng hơn so với việc đội các vật dụng đội đầu khác (chẳng hạn như mũ bảo hiểm) [32].

Nhiệt kế hồng ngoại (IRT) ngày nay đã thu hút sự chú ý ngày càng tăng trong các nghiên cứu sinh lý vì tiềm năng to lớn của nó trong việc định lượng sự phân bố nhiệt độ bề mặt một cách dễ dàng và không xâm lấn cũng như tạo ra các hình ảnh nhiệt tương ứng [31, 33, 34]. Dotti và cộng sự. [31, 33, 34] đã so sánh ứng dụng của máy ghi dữ liệu thu nhỏ và nhiệt kế hồng ngoại (IRT) trong nghiên cứu về sự thoải mái của con người. Vương và cộng sự. [35] đã nghiên cứu các đặc tính nhiệt và sự khó chịu về nhiệt chủ quan của tai nghe thực tế ảo. Họ đo nhiệt độ vi khí hậu và độ ẩm tương đối bằng cách sử dụng bộ ghi dữ liệu thu nhỏ và sự phân bố nhiệt độ giữa mặt người dùng và điểm tiếp xúc của tai nghe bằng camera chụp ảnh nhiệt hồng ngoại. Nghiên cứu cho thấy sự khó chịu chủ quan về nhiệt có mối tương quan thuận với thời gian sử dụng, nhiệt độ vi khí hậu, độ ẩm tương đối và vùng phủ sóng của màn hình. Họ gợi ý rằng thiết kế của HMD nên cân nhắc việc giảm diện tích hiển thị trên khuôn mặt người dùng, đặc biệt là khu vực có lượng mồ hôi nhiều.

3.2.2. Công thái học trực quan

Sự đắm chìm mà người dùng có được trong môi trường VR phụ thuộc phần lớn vào trải nghiệm hình ảnh của họ. Do đó, nghiên cứu về công thái học trực quan của thực tế ảo là đặc biệt quan trọng. Độ trễ đề cập đến sự khác biệt giữa thời gian cần thiết để thiết bị thực tế ảo phản hồi tín hiệu đầu vào hành vi của người dùng và thời gian để thiết bị VR hiển thị tín hiệu. Vào tháng 9 năm 2020, IEEE (Viện Kỹ thuật Điện và Điện tử) đã phát triển tiêu chuẩn HMD nhằm giảm thiểu các bệnh thực tế ảo. Nó đề cập rằng độ trễ của thực tế ảo có thể ảnh hưởng đến trải nghiệm của người dùng và gây ra sự bất tiện, điều này đặt ra các yêu cầu mới đối với phần cứng HMD. Độ trễ phải càng thấp càng tốt, độ trễ 20 ms hoặc thậm chí ít hơn sẽ được chấp nhận [36]. Tốc độ khung hình là số khung hình trên giây mà hình ảnh được làm mới và tốc độ khung hình thấp có thể gây ra hiện tượng nhấp nháy. Vì hiện tượng nhấp nháy và tốc độ khung hình thấp có thể gây ra các triệu chứng như đau đầu, mỏi mắt và co giật ở những người dùng nhạy cảm nên tốc độ khung hình trong nội dung VR phải được đồng bộ hóa với tốc độ làm mới của VR HMD. Khuyến nghị rằng tốc độ khung hình tối thiểu không dưới 30 khung hình/giây (khung hình/giây) đối với hình ảnh, 60 khung hình/giây cho đồ họa và 90 khung hình/giây cho nội dung tương tác. Số pixel trên inch (PPI) của độ phân giải hình ảnh VR càng cao thì nội dung hiển thị trên màn hình sẽ càng rõ ràng.

Các vấn đề về công thái học thị giác do VR gây ra chủ yếu được phản ánh ở hai khía cạnh gây mệt mỏi thị giác và say tàu xe.

3.2.2.1. Mệt mỏi thị giác.HMD có thể gây mệt mỏi thị giác [36]. Sheedy và cộng sự. [37] đã phân loại các triệu chứng mỏi mắt thành các triệu chứng bên ngoài và bên trong dựa trên vị trí. Các triệu chứng bên ngoài chính là nóng rát, kích ứng, chảy nước mắt và khô. Những triệu chứng này do nhiều yếu tố gây ra, chẳng hạn như mở mí mắt, nhìn chằm chằm, nhìn lên trên, đọc chữ nhỏ và nhấp nháy ở phía trước và phía dưới mắt. Triệu chứng bên trong chủ yếu là đau, căng thẳng và nhức đầu.

Phân tích nguyên nhân gây mỏi thị giác do HMD gây ra, Peli [38] cho rằng nguyên nhân là do sự không phù hợp giữa khoảng cách hội tụ của mắt và tiêu cự. Yano và cộng sự. [39] đề xuất rằng khi xem hình ảnh lập thể, sự khác biệt giữa nhu cầu điều hòa và hội tụ có thể gây ra nhiều căng thẳng cho hệ thống thị giác, dẫn đến mỏi mắt và những thay đổi có thể đo lường được trong chức năng thị giác. Bando và cộng sự. [40] quan sát thấy rằng các thử nghiệm trong môi trường VR dễ bị mỏi thị giác hơn các thử nghiệm trong môi trường LCD, chủ yếu là do biến dạng hình ảnh hoặc nhiễu xuyên âm trong chế độ xem lập thể và khoảng cách giữa nguồn chiếu sáng và mắt.

3.2.2.2. Chứng say tàu xe do thị giác gây ra.Chứng say tàu xe do thị giác (VIMS) có thể xảy ra trong hoặc sau khi tiếp xúc với môi trường ảo, gây khó chịu cho người dùng, đặc trưng bởi các triệu chứng như buồn nôn, nhức đầu và mất phương hướng [41]. VIMS là trở ngại chính cần khắc phục trong thực tế ảo. Người ta ước tính rằng khoảng 30–80% mọi người sẽ mắc bệnh ở một mức độ nào đó khi sử dụng thực tế ảo [42]. Vì vậy, phần này sẽ tập trung vào VIMS trong môi trường ảo.

Các lý thuyết trước đây cho rằng chứng say tàu xe bắt nguồn từ cơ chế phản ứng của cơ thể với ngộ độc thực phẩm - khi phát hiện chất độc trong thực phẩm, não sẽ gây ra rối loạn nhận thức khiến cơ thể phải nôn ra thực phẩm độc hại. Tất nhiên, những tuyên bố như vậy rất khó chứng minh và các lý thuyết chung hiện nay chủ yếu tập trung vào sự nhầm lẫn của các tín hiệu chuyển động thị giác. Các nguyên nhân chính gây ra chứng say tàu xe bao gồm xung đột giữa thông tin thị giác và thông tin chuyển động của chân tay, xung đột trong việc điều chỉnh độ phân giải thị giác, thị sai hai mắt quá mức và thay đổi thị sai không liên tục [43]. Lý thuyết xung đột cảm giác cho rằng chứng say tàu xe xảy ra khi các tín hiệu cảm giác, đặc biệt là các tín hiệu liên quan đến khả năng tự chuyển động, từ các hệ thống cảm giác khác nhau (ví dụ: hệ thống thị giác, hệ thống tiền đình, cơ quan cảm nhận cơ thể) xung đột với nhau hoặc vi phạm mạnh mẽ những mong đợi dựa trên những kỳ vọng trước đó. kinh nghiệm [44]. Vì vậy, giảm xung đột là điều cần thiết để tránh say tàu xe [45]. Để giảm chứng say tàu xe, Mizukoshi et al. [45] đã phát triển một phương pháp chia tỷ lệ cho các hệ thống điều khiển từ xa chủ-nô lệ dựa trên chuyển động nhìn của đầu về phía hoặc ra khỏi vật thể.

VIMS bị ảnh hưởng bởi các yếu tố riêng lẻ [46]. Những yếu tố này bao gồm tuổi tác (những người trẻ dễ bị tổn thương hơn những người lớn tuổi), giới tính (nữ dễ bị tổn thương hơn nam giới) và các yếu tố tính cách (những cá nhân có tính hướng ngoại thấp, rối loạn thần kinh cao và/hoặc lo lắng cao đều dễ bị tổn thương hơn) [41, 47].

Nhiều yếu tố gây say tàu xe có liên quan đến phần cứng và màn hình mô phỏng VR [44]. Các nghiên cứu về các yếu tố liên quan đến phần cứng HMD dẫn đến say tàu xe chủ yếu bao gồm các loại thiết bị hiển thị (màn hình, màn hình và màn hình mũ bảo hiểm) [48–50], trường nhìn (FoV) [51, 52], độ trễ thời gian [53], tốc độ khung hình [54] và nhấp nháy [55]. Trường nhìn đề cập đến kích thước của khu vực mà người dùng có thể quan sát. FoV nhỏ biểu thị vùng xem hẹp và người dùng phải di chuyển màn hình thường xuyên. Trong khi foV nhỏ có đặc điểm là giảm khả năng đắm chìm trong hình ảnh và nhận thức thị giác, thì foV lớn có thể dẫn đến biến dạng màn hình, khiến người dùng cảm thấy chóng mặt hoặc khó chịu [56].

Độ trễ VR có thể khiến người dùng mất tập trung, ảnh hưởng đến sự thoải mái và cường độ say tàu xe [57]. Lee và cộng sự. đã sử dụng phương pháp Delphi để đánh giá tác động của HMD đối với chứng say tàu xe và nhận thấy rằng độ trễ là yếu tố quan trọng nhất cần cân nhắc đối với trải nghiệm thoải mái khi trưng bày mũ bảo hiểm [56]. Sự tích tụ của hiện tượng nhấp nháy gây ra chứng say tàu xe cho người dùng.

Việc đánh giá VIMS chủ yếu được chia thành đánh giá chủ quan và đánh giá khách quan. Đánh giá chủ quan thực chất là việc nghiên cứu ý kiến ​​của đa số nhóm đối tượng và có thể phản ánh trực tiếp cảm nhận của người dùng. Bảng câu hỏi thường được sử dụng để đánh giá tình trạng say tàu xe là Bảng câu hỏi mô phỏng tình trạng say tàu xe (SSQ) do Kennedy đề xuất năm 1993 [41]. SSQ đánh giá chứng say tàu xe bằng tổng điểm dựa trên ba yếu tố: buồn nôn, vận động nhãn cầu và mất phương hướng.

SSQ đã được sử dụng rộng rãi để đo các dấu hiệu và triệu chứng liên quan đến mô phỏng thực tế ảo quân sự [41, 58]. Tuy nhiên, một số mục trong SSQ có ít mối tương quan với việc đo mức độ say tàu xe trong môi trường thực tế ảo [59]. SSQ đã được cải thiện liên tục trong những năm gần đây, Kim et al. [60] lập luận rằng một số mục trong SSQ không liên quan đến các triệu chứng trong môi trường VR và đề xuất Bảng câu hỏi về bệnh tật thực tế ảo (VRSQ). VRSQ bao gồm hai phần: khó chịu ở mắt và rối loạn định hướng, loại trừ cảm giác buồn nôn, vì buồn nôn có ảnh hưởng nhỏ đến chứng say tàu xe trong môi trường VR.

Đánh giá chủ quan thuận tiện và được sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên, nó chịu ảnh hưởng của từng cá nhân và chỉ có thể đạt được những thay đổi sơ bộ. Ngược lại, đánh giá khách quan có ưu điểm là ít sai số đo lường và đo lường trực tiếp phản ứng của cơ thể con người. Nhưng nó cũng có những hạn chế về việc sử dụng thiết bị và dữ liệu không trực quan. Vì vậy, các nhà nghiên cứu thường sử dụng phương pháp kết hợp đánh giá chủ quan với đo lường khách quan.

Sự mất ổn định tư thế đã được xác định là yếu tố dự báo chính của chứng say tàu xe [61]. Việc đo độ mất ổn định tư thế bao gồm hai loại phương pháp: phương pháp phán đoán trọng tâm và phương pháp phán đoán đường đi. Trong phương pháp xác định trọng tâm, tấm chịu lực có thể dùng để kiểm tra sự mất ổn định về tư thế của cơ thể khi đứng [62]. Những thay đổi ở tâm vị trí áp suất ở trục Trước-Sau (AP) và Trung-Bên (ML) được ghi lại ở tần số 50 Hz. Tác động của nhiệm vụ thị giác và trạng thái say tàu xe chủ yếu tập trung ở trục trước sau. Trong phương pháp phán đoán đường đi, cảm biến từ tính được sử dụng để ghi lại dữ liệu tư thế của đối tượng và cố định nó vào giữa lưng của người tham gia [63], thu thập dữ liệu đường đi trên trục X và Y ở tần số 120 Hz. Độ phức tạp theo thời gian của sự mất ổn định tư thế được nghiên cứu bằng cách sử dụng entropy mẫu và độ dài đường dẫn chuẩn hóa, đồng thời kích thước của sự mất ổn định tư thế được nghiên cứu bằng cách sử dụng diện tích hình elip và chiều dài đường dẫn.

Các dữ liệu sinh lý khách quan khác như điện nhãn đồ (EEG), điện tâm đồ (ECG), điện não đồ (EOG), phản ứng điện da (GSR) và quang đồ thể tích (PPG), huyết áp (BP), nhịp tim (HR), nhịp tim, tốc độ chớp mắt cũng có thể được sử dụng làm chỉ số đánh giá khách quan về tình trạng say tàu xe [43, 64, 65].

3.3. Các vấn đề công thái học liên quan đến yếu tố phần mềm

Nội dung phần mềm của thực tế ảo ít tác động đến các khía cạnh vật lý và sẽ không được thảo luận ở đây. Các vấn đề về nhận thức và mệt mỏi thị giác vẫn tiếp tục và thậm chí còn kéo dài khi sử dụng HMD có nhúng màn hình gần mắt [66]. Vì vậy, các vấn đề ecgônômi liên quan đến yếu tố phần mềm chủ yếu được thảo luận theo hai chiều: ecgônômi trực quan và ecgônômi nhận thức.

3.3.1. Công thái học trực quan

3.3.1.1. Mệt mỏi thị giác:Nội dung VR cũng có thể ảnh hưởng đến sự thoải mái về thị giác và gây mệt mỏi thị giác. Choy và cộng sự. [67] đã chứng minh rằng những người tham gia xem 3D lập thể (S3D) bằng thiết bị thực tế ảo có điểm SSQ cao hơn những người tham gia sử dụng các thiết bị khác. Kooi và Toet [68] đã nghiên cứu ảnh hưởng của khiếm khuyết hình ảnh hai mắt đến hiện tượng mỏi thị giác của hệ thống thị giác âm thanh nổi. Họ phát hiện ra rằng hầu hết tất cả sự bất đối xứng của hình ảnh hai mắt đều làm giảm sự thoải mái về thị giác một cách nghiêm trọng.

3.3.1.2. VIMS:Ngoài những khác biệt cá nhân và các yếu tố phần cứng HMD, các yếu tố có thể gây say tàu xe là âm thanh và nội dung [69]. Do đó, sự xuất hiện của chứng say tàu xe do thực tế ảo gây ra có liên quan đến thiết kế nội dung phần mềm. Tiêu chuẩn IEEE [36] tuyên bố rằng các chuyển động camera ảo không tự nhiên và đột ngột cũng như hành vi không đồng bộ không phù hợp với trải nghiệm hình ảnh của nội dung VR có thể khiến người dùng chóng mặt và khó chịu, đồng thời gợi ý rằng tốc độ khung hình trong nội dung VR phải được đồng bộ hóa với tốc độ làm mới của HMD. Trong trường hợp nội dung VR có độ phức tạp hình ảnh cao, người dùng buộc phải nhận ra một lượng lớn thông tin hình ảnh, điều này cũng có thể dẫn đến bệnh VR. Do đó, cảnh động dễ gây ra triệu chứng say tàu xe, dẫn đến việc người dùng bỏ đánh giá [70], trong khi cảnh tĩnh ít gây khó chịu đáng kể [71].

Keshavarz và Hecht [72] nhận thấy rằng những âm thanh dễ chịu trong môi trường giả lập có thể làm giảm tình trạng say tàu xe, đặc biệt khi những âm thanh dễ chịu đó khiến người tham gia cảm thấy thư giãn. Tuy nhiên, hướng của âm thanh phải được xác định bởi vị trí đầu của người dùng và sự không khớp giữa nguồn âm thanh và âm thanh phát lại thực tế cũng có thể dẫn đến bệnh thực tế ảo [36].

【Để biết thêm thông tin:george.deng@wecistanche.com / WhatsApp:8613632399501】