Как расположение теней влияет на точность оценки расстояния в виртуальной реальности

Введение

В естественной среде существует множество визуальных подсказок для оценки расстояния, и точность таких оценок зависит от их комбинации. Например, в стереоскопических дисплеях перспективные подсказки оказались более эффективными для точного восприятия расстояния, чем другие сигналы глубины, такие как относительная яркость. Однако эффективность многих подсказок, включая параллакс, быстро снижается с увеличением расстояния.

Роль теней в восприятии расстояния

Тени возникают, когда объект или поверхность блокируют свет, падающий на другую поверхность. Они делятся на:

• Затенение (Shading): изменение яркости поверхности из-за её ориентации относительно источника света.
• Прикреплённые тени (Attached shadows): тени на той же поверхности, которая блокирует свет.
• Падающие тени (Cast shadows): тени, отбрасываемые на другие поверхности. Именно они изучались в данном эксперименте.

Методы исследования

Эксперимент проводился в двух виртуальных средах: «разреженной» (Sparse) и «загромождённой» (Cluttered). Участники выполняли задание на сопоставление расстояния до целевого объекта с эталонной линией на столе. Было протестировано шесть условий освещения:

• Ambient: отсутствие направленного света, нет теней.
• Static back: источник света зафиксирован на дальнем краю стола.
• Static in front: источник света зафиксирован на ближнем краю стола.
• Locked on top: источник света закреплён над объектом.
• Locked back: источник света закреплён за объектом.
• Locked in front: источник света закреплён перед объектом.

Результаты

Во всех условиях наблюдалась систематическая недооценка расстояний. Наиболее точные результаты были получены при освещении сверху (Locked on top), когда тень объекта совпадала с эталонной линией. В условиях, когда свет находился перед или за объектом, участники чаще совмещали тень с линией, что приводило к ошибкам.

Выводы

Добавление визуального «шума» (объектов на столе) не улучшило точность оценок. Наилучшие результаты были достигнуты при освещении сверху, что подтверждает важность правильного расположения теней в виртуальной реальности для снижения когнитивных искажений.