Onderzoekers maken ar-headset die objecten toont zonder optredende misselijkheid

Onderzoekers van de Universiteit van Cambridge hebben een head-mounted display voor augmented reality-toepassingen ontwikkeld waarbij 3d-objecten op realistische wijze worden getoond, zonder dat de gebruiker last krijgt van eventuele misselijkheid of vermoeide ogen.

De onderzoekers van het Centre for Advanced Photonics and Electronics hebben samen met het in München gevestigde Huawei European Research Centre een head-mounted display voor ar-toepassingen ontwikkeld waarbij afbeeldingen of objecten door middel van pixel beam scanning op het netvlies van de gebruiker worden geprojecteerd. Dat leidt ertoe dat dit objecten, bijvoorbeeld een 3d-weergave van een ronddraaiende dna-streng, geheel scherp blijft, ongeacht de afstand waar de gebruiker zijn ogen op laat scherpstellen.

Als onderdeel van het onderzoek is een studie met meer vijftig participanten tussen de 16 en 60 jaar uitgevoerd. Zij gaven volgens de onderzoekers aan dat het 3d-effect 'erg overtuigend' was voor objecten van 20cm tot 10m. Daarnaast gaven ze aan dat de getoonde afbeeldingen en video's levendige kleuren en een hoog contrast hadden en dat er geen pixels zichtbaar waren. Geen van de participanten had na langdurig gebruik van de headset last van misselijkheid of vermoeide ogen.

De hoofdonderzoeker van dit project, hoogleraar Daping Chu van de Universiteit van Cambridge, stelt dat het onderzoek van zijn team een ar-ervaring heeft opgeleverd die met dank aan het 'comfortable 3d-kijken' en het uitblijven van ongewenste bijeffecten als misselijkheid kan wedijveren met producten van de marktleiders. Het scherm werkt ook voor gebruikers met een bril. Het gaat nog om een prototype, waardoor het nog onduidelijk is of dit product of de technologie erachter snel breder beschikbaar komt.

Het onderzoek is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Research, onder de titel Accommodation-Free Head Mounted Display with Comfortable 3D Perception and an Enlarged Eye-box.

Reacties (33)

[hiostu]

Ik vind dit aardig opmerkelijk, je hebt namelijk geen last van misselijkheid bij AR. Je ziet immers de omgeving om je heen wat dient als referentiepunt. Ik wordt heel erg snel misselijk in VR als het beeld niet overeenkomt met de beweging die ik zelf maak. Dus bewegend beeld terwijl ik zelf stil sta of zit, betekend voor mij direct een heel erg misselijk en duizelig gevoel. Ook na veel oefenen wordt dit bij mij niet minder.

Echter werk ik ook veel met AR en ook AR headsets zoals HoloLens. Echter daarbij wordt ik nooit misselijk, omdat je altijd de omgeving nog ziet dat dient als referentiepunt voor je orientatie. Dus voor zover ik weet, is er überhaupt geen misselijkheid bij AR.

[supertanno]

Maar dat is het geval voor jou. Ik kan uren in VR zitten zonder misselijk te worden, maar ken genoeg mensen die na een kwartier over de nek gaan. AR net zo goed.

[hiostu]

Nee dat is dus niet zo, want je moet goed kijken wáárom mensen ziek worden van VR. En dat heeft te maken met de discrepantie tussen wat de ogen en evenwichtsorgaan registreren. En die situatie doet zich niet voor bij AR. Je hebt immers gewoon je normale referentiepunten.

Ik geef heel veel demo's op beurzen en evenementen voor VR en head mounted AR devices. Met VR heb ik regelmatig mensen die misselijk worden, echter bij AR nog nooit.

[jerisson]

Er zijn wel meer oorzaken van misselijkheid of vermoeide ogen bij VR dan alleen de afwijking tussen wat de ogen zien en wat het evenwichtsorgaan waarneemt. Dit is slechts één factor.

Een probleem dat typisch optreedt bij stereo 3D (3D films, maar ook VR en AR) is het vergence-accommodation conflict: de ogen focussen zich op het display terwijl het object waarnaar gekeken wordt dichterbij of verderaf staat. Er zijn een aantal manieren om dit tegen probleem te verminderen: objecten enkel op de afstand van de display plaatsen (al dan niet verlegd met behulp van lenzen in AR/VR), light-fields, ...

Een andere methode, zoals deze onderzoekers doen, is gebruik maken van een display-techniek dat altijd een scherp beeld geeft, ongeacht de focus van de ogen.

[Scriptkid]

Maar dat is het geval voor jou. Ik kan uren in VR zitten zonder misselijk te worden, maar ken genoeg mensen die na een kwartier over de nek gaan. AR net zo goed.

en daarmee is ook meteen dit nieuws artikel ontkracht

[Gamebuster]

VR misselijkheid is naar mijn ervaring ZEER afhankelijk van vele factoren.

In het begin had ik vooral last van beweging terwijl ik stil stond, maar nu kan ik prima spelen met alle comfort instellingen uitgeschakeld.

Enige probleem is nog wanneer er sprake is van lag, waarbij het beeld onverwacht stil staat terwijl ik beweeg, vaak tijdens laden of games die gewoon een beetje shit zijn (No Mans Sky PC versie).

Fysiek bukken en opstaan tijdens virtueel lopen (van sneak naar sprint in Fallout 4 VR) is ook een heerlijke breinkraker en vereist voor mij echt actief bewustzijn om niet om te vallen, al gaat dit steeds beter.

Bij Fallout 4 VR merk ik dat ik zonder OpenComposite ook veel problemen ervaar, terwijl met OC de game prima werkt (Rift S)

[Reactie gewijzigd door Gamebuster op 23 juli 2024 05:45]

[hans_debruin]

Ja heb ik ook.
Blijkbaar kun je motion sickness ook trainen. Tegenwoordig bijna geen last meer er van.

[Finraziel]

Mijn gedachte was ook in eerste instantie dat ze een niet bestaand probleem oplossen, maar dat komt doordat ze inderdaad misselijkheid er zo bij vermelden.
Wat ze op lijken te lossen is het convergence accommodation conflict. Dat draagt inderdaad niet echt zo bij aan misselijkheid, maar wel aan het algehele (gebrek aan) comfort en vermoeidheid van de ogen. Het is dus wel een hele interessante techniek, alleen niet om de reden die hier zo naar voren geschoven wordt...

[hiostu]

Daar lijkt het inderdaad heel erg op. Ik ben benieuwd hoe dit zich verhoud tot eerdere opstellingen zoals deze uit 2015: http://www.computationali...-light-field-stereoscope/

[Nicked]

Maar maakt dat het niet juist minder realistisch? Als ik op 20cm afstand focus, en daarna op 20m, verwacht ik dat wat op 20cm zit vaag wordt in mijn zicht. Lijkt mij juist heel irritant.

(Anderzijds, ik zie ook geen 3D in de bioscoop, slechts dat er iets 'raars' met het beeld is. Beetje jammer. Misschien volgt deze gedachtegang dan uit mijn ervaringen.)

[Dnomyar96]

Dat klinkt inderdaad vrij irritant. Ik kan me voorstellen dat dat het juist verwarrend maakt voor je hersenen. Daarnaast lijkt me dat ook een beetje het idee van AR teniet doen. Het is toch juist de bedoeling dat je objecten in de echte wereld kan plaatsen? Het lijkt me dat dit het juist minder realistisch maakt...

[Prince]

AR is een breder begrip dan enkel 'dingen toevoegen in de bestaande wereld'.
Zo zie je bvb bij het Hololens demotje een zwevend kadertje met een Skype video. Zou tof zijn dat die in focus bleef waar je ook naar keek en hoe diep je ook kijkt. Denk later bvb aan een echte HUD bij het autorijden (waar je dus echt niet moet 'herfocussen' om te zien hoe snel je rijdt).
Ditto bij zakelijke toepassingen (denk aan pakjes sorteren en weten in welke kar het moet dmv een pijl) of medische toepassingen bij operaties e.d.
Of bij offroad rijden dat je de weg kan zien door je motorkap dmv camera's onder de wagen (dacht dat Jeep dat al deed door dat beeld te projecteren op de motorkap)
Zoveel verschillende opties waar 'altijd scherp' juist een pluspunt is.

[Dnomyar96]

Zeer goede punten inderdaad. Totaal niet aan dat soort "HUDs" gedacht. In die gevallen is dit zeker een uitkomst.

[WillySis]

Bij de meest ar 3d headsets wordt je min of meer gedwongen om je te focussen op het display vlak voor je ogen. Eigenlijk haal je dat niet eens, wat uiteindelijk vermoeide ogen oplevert. Omdat het beeld wat je ziet niet overeenkomt met de scherpstelling van je ogen is er een groot risico om misselijk te worden. Bij bewegingen zal dat zelfs nog sneller optreden.

Deze techniek probeert het beeld direct op je netvlies te projecteren en past het beeld aan de stand van jouw lens aan. Dit is ook gelijk waardoor het ook met een bril werkt. Voor brildragers is deze techniek zelfs nog fijner, want ook zonder bril moet het beeld scherp op het netvlies geprojecteerd worden.
Omdat je ogen niet hoeven te accommoderen zullen de spieren die je lens in de juiste vorm moeten trekken uiteindelijk in een soort ruststand gaan staan.

De ogen aanpassen op een bepaalde kijkafstand is niet mogelijk. Wat je scherp ziet wordt bepaald door het opgenomen beeld. Dat is niet veel anders als bij een tv of filmdoek.

[Finraziel]

Bij de meest ar 3d headsets wordt je min of meer gedwongen om je te focussen op het display vlak voor je ogen. Eigenlijk haal je dat niet eens, wat uiteindelijk vermoeide ogen oplevert. Omdat het beeld wat je ziet niet overeenkomt met de scherpstelling van je ogen is er een groot risico om misselijk te worden. Bij bewegingen zal dat zelfs nog sneller optreden.

Sorry maar daar klopt echt maar weinig van hoor...

Je ogen hoeven niet te focussen op het display in de headset dat 5 centimeter voor je ogen zit, dat zouden de meeste mensen inderdaad gewoon niet kunnen (alleen zeer bijziende mensen zouden dat kunnen). De lenzen in de headset zorgen er voor dat het invallende licht van verder weg lijkt te komen zodat het scherm voor je ogen op enkele meters afstand lijkt te zijn (dit werkt precies zoals een reguliere bril waarbij de invalshoek van het licht ook aangepast wordt aan waar jouw ogen op scherp kunnen stellen). Het is dus ook niet vermoeiender voor je ogen dan bijvoorbeeld naar de tv kijken.

Wel treedt hierbij een probleem op genaamd het vergence-accommodation conflict. Dit is het probleem dat je ogen normaal gesproken automatisch dichterbij focussen als een object dichterbij is. Je ogen (met je brein) zien aan de hand van stereoscopie (verschil in positie van een bepaald object tussen de twee ogen, of vergence) dat een object dichterbij is en gaan dan automatisch ook dichterbij focussen (accommodation). Bij huidige VR brillen gaat dat echter niet op... Objecten die dichterbij zijn lijken wel dichterbij door positie maar de focus afstand blijft hetzelfde. Je ogen kunnen die koppeling tussen vergence en accommodation wel loslaten, maar het draagt inderdaad bij aan het vreemd laten voelen van VR en kan een tijdje blijven hangen als je de bril weer afzet (je ogen moeten even doorkrijgen dat het systeem weer aan kan zeg maar).

Maar hoewel het misschien enigszins bij kan dragen aan misselijkheid is het absoluut niet de grootste oorzaak (niet een groot risico zoals je stelt). Dat wordt toch echt veroorzaakt doordat de beweging die je waarneemt niet overeenkomt met wat je evenwichtsorgaan rapporteert. Vandaar dat de meeste mensen ook nergens last van hebben als ze alle bewegingen in VR ook echt zelf maken maar dat het mis gaat zodra je ze bijvoorbeeld laat bewegen met de analoge stick op een controller (iets waar ik zelf wel aan heb kunnen wennen maar lang niet iedereen kan dat).

(Edit: jij hebt het specifiek over ar zie ik en ik over vr, maar bij de hololens bv is het niet anders: https://docs.microsoft.co...ows/mixed-reality/comfort)

[Reactie gewijzigd door Finraziel op 23 juli 2024 05:45]

[WillySis]

De lens bij de 3d headsets zit op zo'n 10 cm voor je ogen. Met wat trucjes (meestal spiegels en lenzen) wordt die afstand vergroot. zodat je ogen kunnen accomoderen op een beeld wat 30 tot 50 cm ver weg is. Die afstand blijft gelijk, ongeacht of het beeld van dichtbij of van ver weg is.
Bij een spiegel focus je niet op de spiegel, maar op het beeld dat je via de spiegel ziet. Bij een TV blijf je focussen op het tv scherm, ongeacht of daar nu een pagina uit een boek of een vergezicht op wordt getoond. De 3d headsets zijn een combi van die twee. Je kijkt via een spiegel (en lenzen) naar een tv beeldje. Je kan niet accomoderen zonder dat het beeld onscherp wordt. Zodra je zelf gaat bewegen hebben je ogen continu de behoefte om het beeld opnieuw scherp te stellen. Daar dit niet klopt met het beeld wordt je misselijk. Bij de nieuwe techniek wordt het beeld direct aan de stand van je lens aangepast. Je ogen kunnen dus de natuurlijke accomodatie blijven uitvoeren, terwijl het beeld scherp blijft.

Of je het dan over AR of VR hebt doet er niet zoveel toe. Brillen zoals google glass werken eigenlijk net als een headset, maar doordat je het normale beeld blijft zien zal je daar niet zo snel misselijk van worden.

[Finraziel]

Je hebt geen spiegels nodig, je kunt elke focus afstand die je wil bereiken met één lens... Dat is namelijk ook gewoon hoe een bril werkt voor mensen met een oogafwijking. Ben jij bijziend en is de maximale afstand waarop jouw ogen nog scherp kunnen stellen 20 cm? Prima, dan krijg je lenzen die het licht zo breken dat objecten die ver weg zijn ('oneindige' focusafstand) voor jouw ogen op die 20 cm lijken te staan. Daarom doen je ogen pijn als je een bril opzet van iemand die een veel sterkere oogafwijking heeft dan jij, je ogen moeten dan namelijk ineens veel verder weg focussen (brillen voor bijziendheid heb ik het dan over).

De afstand die je noemt klopt volgens mij niet... voor de HTC Vive heeft iemand het getest en kwam uit op 75cm (https://www.reddit.com/r/..._focus_distance_is_75_cm/). Voor de Rift CV1 zie ik zo snel niet dat iemand het getest heeft, maar er wordt gesteld dat die op 2 meter zit (https://www.reddit.com/r/...0hfex4/?context=8&depth=9).

Voor de rest zeg je hetzelfde als ik zeg, behalve dat jij zegt dat je er wel misselijk van zou worden... Misschien in uitzonderlijke gevallen? Maar zie bijvoorbeeld ook hiostu in 'nieuws: Onderzoekers maken ar-headset die objecten toont zonder op..., lijkt me toch vreemd dat hij nooit iemand heeft die van AR misselijk wordt als het volgens jou zo'n groot risico zou zijn.

[WillySis]

De focus afstand zelf is niet zo heel erg van belang. Als je ogen niet op "oneindig" staan loop je het risico op misselijkheid en vermoeide ogen. Hoe kleiner de focus afstand hoe groter het probleem.
Misselijkheid (of noem het draaierig of duizelig) treed vooral op bij de eerste keren dat je zo'n 3d headset gebruikt. Dat is beslist geen uitzondering! Je went er echter wel aan. De vermoeide ogen komen echt door de focus afstand. Dat went wel iets, maar zal wel blijven bestaan.

De focusafstand kan met één lens wel wat worden aangepast. Een gewoon vergrootglas doet dat ook, maar daar zie je al het grote nadeel van het gebruik van één lens. De meeste vergrootglazen vergroten maar 2 tot 4 keer. Sterkere lenzen hebben een te grote vervorming. Het veranderen van de focus van 15 cm naar 75 cm zal je misschien met één lens redden, maar dan zit je wel tegen de limiet. Met een stelsel van meerdere lenzen kan je de focusafstand nog een aantal maal vergroten, maar niet naar de een afstand die echt comfortabel is. Denk voor een comfortabele focusafstand in de trant van 15 tot 30 meter.

Met een spiegel kan je de afstand tussen beeld en oog gewoon letterlijk vergroten. Voordeel is dat het beeld dan niet recht voor het oog hoeft te zitten.

Het aanhalen van ervaringen van anderen doet niets af aan de theorie en het verschil tussen het gebruik van een beeldschermpje in combinatie met lenzen en/of spiegels (vaste focus afstand) en het direct in het oog projecteren (aanpasbare focusafstand).

[Finraziel]

https://www.ifixit.com/Te...s+Rift+CV1+Teardown/60612

[NiGeLaToR]

Je ogen veroorzaken de diepte onscherpte en niet het object. Je kijkt normaal ook naar een 100% scherp object, maar jij ziet alleen waar je op focussed scherp. Dat heeft met de werking van lenzen te maken, zowel in je oog, als bijvoorbeeld in een camera.

Dus als alles helemaal scherp is, raken je ogen niet van slag door dingen die onscherp zijn gemaakt door de 3Dbril c.q. 3D software.

Als je in de bios geen 3D ziet met een gepolariseerde bril dan werken je ogen mogelijk niet samen en zie je uberhaupt slecht diepte. Een opticien kan dit voor je vaststellen en wellicht verbeteren met een bril.Het kan voorkomen als je ene oog bijvoorbeeld minder goed is als het andere oog, dan kijk je vooral met 1 oog etc.

[StGermain]

Continu een laser die rechtstreeks op je netvlies schijnt, is de impact daarvan al onderzocht?

[Vinnie2k]

Ingebrande ogen, lekker handig..

Maar inderdaad, ben wel benieuwd wat dit voor schade toebrengt als de helderheid te hoog is.

Verder is dit denk ik wel de techniek van de toekomst voor "privé-zaken" die je niet op je scherm wilt kijken

[rjberg]

Ik maak me meer zorgen over het effect van niet meer hoeven te accommoderen op de lange termijn. Voor het zelfde geld wordt je misselijk als je 'm afzet na lange tijd gebruik. Of misschien vergeten je ogen hoe ze moeten accommoderen, omdat de spieren in de iris verslappen.

Als ik bijvoorbeeld kinderen had, zou ik ze niet hieraan bloot stellen voordat ik dit kon controleren.

[homers]

Goede ontwikkeling, ik wordt al heel snel misselijk, en dan is de lol er snel vanaf voor mij

[oks]

Even doorredenerend zou dit de 'hifi' samenwerking tool kunnen zijn? Wat als je met zijn drieën wilt praten. Zou dan een ieder in zijn locatie de andere personen kunnen zien en kunnen interacteren met elkaar alsof je life bijenkaar bent?

[Rorez]

Beetje "Johnny Mnemonic" met "Brainstorm" Mix denk ik.
Tja, het is net als je je eerste kater hebt he

[SiGNe]

Maar hoofdpijn treed toch sowieso niet op bij AR omdat je ook gewoon de normale omgeving kan zien?
Hetzelfde dat als je uit het raam kijkt als je in een auto dat je niet misselijk wordt terwijl je wel misselijk kan worden als je in diezelfde auto een film aan het kijken bent en je verder niet focust op wat er buiten gebeurt.

[djwice]

Als je de video goed bekijkt is o.a. het beeld met de hand herhaald achter elkaar gezet. Opvallend dat ze dit moesten doen en dit niet in one take konden doen.

[Dick Ravestein]

Ik denk dat de misselijkheid ontstaat wanneer ons brein iets anders "te zien" krijgt dan het verwacht. Zoals al eerder gezegd beweging wanneer je zelf stil staat/zit en een niet bewegend beeld terwijl je zelf wel beweegt. En wat mij ook opvalt (ik weet niet hoe ze het noemen) is de vervorming van objecten als die meer aan de zijkant getoond worden bv. Een vierkant echt voor je wordt een rechthoek naarmate het meer naar de zijkant wordt getoond. Zo ook met een cirkel die ovaal wordt. Volgens mij heeft dit te maken met het zogenaamd creëren van diepte op een 2D vlak (wat een schermpje is). Op die manier krijgen je hersenen eigenlijk andere informatie dan wordt verwacht en dat zal bij veel mensen op den duur voor misselijkheid en/of hoofdpijn zorgen. Ik zeg altijd het lijkt op een scherm net of je in een holle spiegel kijkt en dat vind ik erg storend.

[Bozebeer38]

Je wordt niet zozeer alleen misselijk van onscherpe beelden.
Het zijn je hersenen die er vanuit gaan dat je hallucineert en daardoor heb je dan vrijwel onmiddelijk koortsachtige klachten.

Bekende vr motionsickness klacht.

[Vinnie2k]

Check, heb je een bron? Dit is exact wat bij mij 't geval is..

[OxWax]

Is maar een theorie hoor :
"As a result of the incongruity, the brain concludes that the individual is hallucinating and further concludes that the hallucination is due to poison ingestion. The brain responds by inducing vomiting, to clear the supposed toxin. "
https://en.wikipedia.org/wiki/Motion_sickness#Cause

[Bozebeer38]

Ikzelf, ik speel al games sinds mn 11de, heb nooit last gehad van zeeziekte of iets dergelijks.
Maar met VR? Merk je meteen dat hersenen het simpelweg niet accepteren.

Dit was met ps4 vr, niet het meest scherpe, maar het was wel goed ingesteld voor de ogen en dergelijke.
Maakte allemaal niet uit.

De theorie is niet zo’n rare, dat is gewoon vastgesteld zover ik weet bij vele anderen.