Eine Mixed-Methods-Untersuchung zur Display Fidelity von immersiven virtuellen Fahrzeugprototypen

Wall, Konstantin

Produktbewertung in immersiven virtuellen Umgebungen bietet eine vielversprechende Alternative zu physischen Prototypen. Die Zuverlässigkeit solcher Bewertungen ist jedoch nicht ausreichend erforscht. Display Fidelity (Bowman & McMahan, 2007) als die Exaktheit, mit der Systeme Sinnesreize reproduzieren können, spielt dabei eine zentrale Rolle. Drei Studien (Mixed-Methods) wurden an einer virtuellen Sitzkiste (VS) der Volkswagen AG durchgeführt. In der qualitativen Vorstudie wurden die aus Nutzersicht relevanten Aspekte für die virtuelle Fahrzeugbewertung untersucht. N=12 Fahrzeugexperten nahmen nach der Nutzung der VS an Leitfadeninterviews teil. Die Ergebnisse der qualitativen Inhaltsanalyse zeigten mangelndes Vertrauen in die Bewertung, fehlendes haptisches Feedback und Auftreten von Cybersickness-Symptomen auf. Die Ergebnisse dienten der Hypothesengenerierung in den Folgestudien. Die zweite, quasi-experimentelle Studie prüfte, ob die virtuelle Fahrzeugbewertung im Vergleich mit physischen Prototypen abweichende Ergebnisse erzielen würde. N=96 Fahrzeugexperten (Access-Panel; Between-Subject) bewerteten den gleichen Innenraum hinsichtlich Erreichbarkeit, Außensicht und Raumgefühl in drei Stufen der Display Fidelity (Konzeptfahrzeug, Hardware-Mock-Up, VS). Varianzanalysen zeigten, dass sich die Bewertung des Raumgefühls signifikant unterschied, während Erreichbarkeit und Außensicht in der VS zu vergleichbaren Bewertungsergebnissen führten. Dazu zeigte sich ein signifikanter Anstieg der Cybersickness, gemessen mit dem Simulator-Sickness-Questionnaire (Kennedy, Lane, Berbaum & Lilienthal, 1993), infolge der Nutzung der VS. Die dritte, quasi-experimentelle Studie prüfte, ob vibrotaktile Armbänder die Effizienz, den wahrgenommenen Realismus und Eignung für haptische Bewertung verbessern könnten. N=87 Fahrzeugexperten (Access-Panel; Between-Subject) bewerteten in der VS haptische Eigenschaften in drei Stufen der Display Fidelity des Kollisionsfeedbacks (visuell, vibrotaktil, kombiniert). Varianzanalysen bestätigten eine signifikante Verkürzung der Kontaktdauer zum virtuellen Innenraum bei vibrotaktilem und kombiniertem Feedback, jedoch auch eine längere Gesamtdauer bei vibrotaktilem Feedback ohne zusätzliche Visualisierung. Es wurden keine praktisch bedeutsamen Effekte hinsichtlich des wahrgenommenen Realismus oder der Eignung für haptische Beurteilung festgestellt.

Product assessment in immersive virtual reality is promising for reducing physical prototypes and costs in development processes. However, the reliability of such assessment results has not been sufficiently researched. In this regard, Display Fidelity (Bowman & McMahan, 2007) as the degree to which a simulator accurately reproduces sensory stimuli plays a central role. Three studies (mixed methods) were conducted using a Virtual Seating Buck (VSB) at Volkswagen AG in Wolfsburg. A preliminary study has identified relevant aspects of Display Fidelity for virtual assessment from user perspective. N=12 automotive experts were recruited for semi-structured interviews subsequent to using the VSB. Qualitative content analysis has revealed a lack of confidence in the virtual assessment results. Also, users were missing haptic feedback for several tasks and further, symptoms of Cybersickness were found. These results were used to generate hypotheses in follow-up studies. A second quasi-experimental study examined if virtual assessment of product features would produce deviant results compared to prototypes. N=96 experts (access-panel; between-subject) rated the same interior prototype in three levels of Display Fidelity (concept car, hardware mock-up, virtual car). Reachability, Outward View and Sense of Space ratings were analyzed by means of ANOVA. While Reachability and Outward View in the virtual interior were rated comparable to physical prototypes, Sense of Space was significantly different. Results also showed that Cybersickness, measured by Simulator Sickness Questionnaire (Kennedy, Lane, Berbaum & Lilienthal, 1993), increased significantly after using the VSB. A third quasi-experimental study examined whether vibrotactile feedback could improve Efficiency, Perceived Realism and Haptic Assessment. N=87 experts (access-panel; between-subject) assessed haptic features in a virtual car interior. Vibrotactile bracelets were used to create three levels of Display Fidelity of Collision Feedback (visual, vibrotactile, combined). ANOVA was used for data analysis. While contact duration to virtual interior was significantly decreased for vibrotactile and combined feedback, the only vibrotactile condition showed longer total duration and affected Efficiency negatively. No significant effects were found regarding Perceived Realism and Suitability for Haptic Assessment.

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Wall, Konstantin: Eine Mixed-Methods-Untersuchung zur Display Fidelity von immersiven virtuellen Fahrzeugprototypen. Ilmenau 2019.

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