Elektrotaktiles Feedback im VR-Training: So entsteht ein realistischeres Erlebnis (Teil 1)
Hallo zusammen, hier ist Wave Company. 😊
Heute geht es um keine Produktneuheit oder Verkaufsaktion, sondern um Forschung auf Grundlage begutachteter wissenschaftlicher Arbeiten.
Wir zeigen euch, woran wir forschen, was wir bisher erreicht haben und wie wir Schritt für Schritt weiterarbeiten.
Manches klingt vielleicht etwas technisch. Wir hoffen, dass ihr dadurch einen Einblick in die Forschung und Entwicklungsarbeit hinter unseren Produkten bekommt. 😉
Warum diese Forschung?
Die Ausgangsfrage
VR kann mit Bild und Ton schon stark in eine virtuelle Umgebung versetzen. Fehlt das Gefühl auf der Haut, bleibt der Eindruck „Das fühlt sich echt an“ jedoch oft aus.
Unser Forschungsziel
Wir wollten anhand von Daten untersuchen, ob zeitlich genau abgestimmte Berührungsreize das Gefühl „Ich trainiere in VR“ in eine Erfahrung verwandeln können, die sich stärker wie Training in der realen Welt anfühlt.
Die Methode im Überblick
Wir entwickelten ein elektrotaktiles Gerät und synchronisierten es mit Inhalten für Meta Quest und Unity. Verglichen wurden Durchgänge mit und ohne elektrische Stimulation. Die Auswertung umfasste subjektive und objektive Messgrößen.
Was haben wir entwickelt – und wie?
Das System auf einen Blick
Ereignisse in VR, etwa ein Zusammenstoß oder das Greifen und Halten eines Hebels, werden in taktile Signale übersetzt. Dabei sind zwei Punkte entscheidend:
Zeitliche Abstimmung: Der Reiz soll genau dann auf der Haut ankommen, wenn das Ereignis auf dem Bildschirm stattfindet.
Eine stimmige Zuordnung: Der taktile Eindruck soll zur Art des Ereignisses passen.
Die VR-Trainingsinhalte
Als Szenario wählten wir ein Training für den grundlegenden Umgang mit Werkzeugen.
Für kurze Stöße entwickelten wir einen knappen Reiz, der sich wie ein kurzes Antippen anfühlt.
Beim Greifen und Halten eines Hebels nutzten wir sanftere oder periodische Reize, um anhaltenden Druck zu vermitteln.
Bei feinen Montagearbeiten und beim Ineinandergreifen von Teilen setzten wir auf dezente Reize, damit die Rückmeldung nicht stärker wirkt als das dargestellte Ereignis.
Reizgestaltung: Wellenformbibliothek und Abstimmung
Wir kombinierten verschiedene Wellenformen und passten Frequenz, Intensität und Dauer an die jeweilige Szene an. In einer Wellenformbibliothek hielten wir die Varianten fest und prüften wiederholt, welche sich für die jeweilige Situation am stimmigsten anfühlten.
Die Begriffe kurz erklärt:
Wellenform: die „Form“ des an die Haut übertragenen Reizes
Frequenz: wie oft sich der Reiz pro Sekunde wiederholt
Intensität: wie stark der Reiz auf der Haut wahrgenommen wird
Dauer: wie lange ein einzelner Reiz anhält
Im Laufe der Untersuchung stimmten wir diese vier Elemente immer wieder ab, damit Bildgeschehen und Hautempfindung zusammenpassen.
Wie messen wir die Wellenformen? Erfahrungen aus der ElecSil-Entwicklung
Wave Company forscht seit Langem an ElecSil, unserer Elektrode aus leitfähigem Silikon. Die dabei entwickelten Prüfaufbauten und Messverfahren nutzten wir auch zur Untersuchung der verschiedenen Wellenformen.
Synchronisation und Latenz
Zeitliche Abweichungen zwischen Bild, Ton und Berührung können die Immersion stören. Deshalb prüften wir schon bei der Szenengestaltung die Bildstabilität und stimmten den Beginn von Soundeffekten und taktilen Reizen aufeinander ab. Ereignis, Ton und Hautempfindung sollten möglichst gleichzeitig ankommen.
Automatische Anpassung der Intensität
Wir verknüpften die Reizintensität mit Szenenvariablen wie Geschwindigkeit und Beschleunigung: Ein stärkerer Aufprall erzeugt einen stärkeren Reiz, eine leichte Berührung einen sanfteren. So sollte die Rückmeldung enger mit der Bewegung verbunden werden.
Gleichbleibender Sitz und feste Elektrodenpositionen
Für eine gleichbleibende Stimulation müssen die Elektroden bei jedem Anlegen an derselben Stelle sitzen. Wir legten Referenzpositionen fest und sicherten den Sitz auch bei wiederholtem An- und Ablegen. Das sollte vergleichbare Daten und ein gleichbleibendes Empfinden ermöglichen. Kabel und Hardware wurden so angeordnet, dass sie das Erlebnis möglichst wenig stören.
Heute wurde es etwas technischer als sonst. Wenn ein Gedanke hängen bleibt, dann hoffentlich dieser:
„Hinter besseren Produkten steckt auch diese Forschungs- und Entwicklungsarbeit.“
In diesem Beitrag ging es darum, wie wir das Gerät eingebunden haben und wie wir die taktilen Reize erzeugt haben – also um die praktische Umsetzung.
In Teil 2 fassen wir Leistungsprüfung und Ergebnisse zusammen.
Bis zum nächsten Beitrag!