Wahrnehmung in Virtuellen Welten

Abstract

In den letzten Jahren haben Neu-Entwicklungen in der Informationstechnologie eine Echtzeit-Interaktion des Menschen mit realistisch erscheinenden künstlichen Welten möglich gemacht. Derartige Interaktionen mit digitalen Welten (Virtuellen Realitäten) eröffnen sowohl der Industrie als auch der biologisch-psychologischen Erforschung der menschlichen Wahrnehmung einzigartige Perspektiven. Aufgrund der Komplexität der Mensch-Maschine-Schnittstelle virtueller Welten ergibt sich eine besonders enge Verbindung zwischen der Wahrnehmungs- und Verhaltensforschung und der Entwicklung neuer Technologien. Die Wahrnehmungs- und Verhaltensforschung profitiert von der Einführung virtueller Welten, da diese die systematische Untersuchung von Wahrnehmung und Verhalten unter ökologisch relevanten, jedoch gut kontrollierten Bedingungen ermöglichen. Die Verwendung von Wissen und Methoden der Wahrnehmungs- und Verhaltensforschung ist andererseits unabdingbar für die Anwendbarkeit virtueller Welten, da nur auf diesem Wege die Schnittstelle virtueller Welten systematisch an die Eigenschaften des Wahrnehmungs- und Verhaltensapparates des Menschen angepasst werden kann. Aufgrund des quasi-realen Charakters der Mensch-Maschine-Schnittstelle virtueller Welten können weder die Erkenntnisse der Ergonomie noch die Definition der Mensch-Maschine-Schnittstelle von Computern in der Desktop-Metapher ein theoretisches Grundgerüst für das Verständnis der Mensch-Maschine-Schnittstelle virtueller Welten bieten. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit werden wir zeigen, dass Regelkreise, wie sie in der biologischen Kybernetik zur Beschreibung des Informationsflusses zwischen dem Menschen und seiner Umwelt verwendet werden, ein verständliches Werkzeug zur analytischen Beschreibung der Mensch-Maschine-Schnittstelle virtueller Welten bieten. Die enge Beziehung zwischen Wahrnehmungs- und Verhaltensforschung und virtueller Realität illustrieren wir am Beispiel von drei experimental-psychologischen Untersuchungen. Gegenstand des ersten Experimentes war die Untersuchung der Wahrnehmung der Geschwindigkeit der Eigenbewegung in einer Fahrsimulation. Unsere Ergebnisse zeigen, dass auch in einer simulierten 3D-Umgebung, ähnlich wie bei den bisher verwendeten 2D-Testmustern, der Kontrast des Bildes, die Verteilung der Ortsfrequenzen, die Größe des Gesichtsfeldes und die Dichte von Objekten einen signifikanten Einfluss auf die Wahrnehmung der Geschwindigkeit der Eigenbewegung ausüben. Unsere Ergebnisse deuten ferner auf eine Verarbeitung der Geschwindigkeitsinformation in zwei getrennten Kanälen einem objekt-basierten und einem Kanal auf der Basis von Bewegungsdetektoren - hin. Bei gezielter Anwendung ermöglichen unsere Ergebnisse eine wesentliche Verbesserung der Geschwindigkeitswahrnehmung in Fahrsimulationen. Vor allem methodische Schwierigkeiten haben bislang eine systematische Untersuchung der Fähigkeit des Menschen die objektive Geschwindigkeit (km/h) von bewegten Objekten wahrnehmen zu können (Geschwindigkeitskonstanz) erschwert. Virtuelle Welten erleichtern die Durchführung von Experimenten zur Untersuchung der Geschwindigkeitskonstanz, da sie unter anderem auch die Möglichkeit der Darstellung bekannter Objekte in realistisch erscheinenden Szenen bieten. Unter diesen Bedingungen offenbart sich ein signifikanter Einfluss der Verwendung von Vorwissen insbesondere über die Größe von bekannten Objekten - auf die Wahrnehmung ihrer objektiven Geschwindigkeit, ein Sachverhalt, den frühere Modelle zur Erklärung der Geschwindigkeitskonstanz nicht berücksichtigt haben. Im dritten Experiment führen wir am Beispiel eines Navigationsexperimentes ein Versuchsparadigma ein, das die Übertragbarkeit von Ergebnissen von Experimenten in virtuellen Welten zur Erklärung menschlichen Verhaltens in der natürlichen Umwelt gewährleistet. Kernstück des Paradigmas ist die vergleichende Untersuchung von Verhalten in virtuellen und realen Welten. Derartige, vergleichende Untersuchungen dienen gleichzeitig der Verbesserung virtueller Welten, da die Ergebnisse der natürlichen Umgebung einen Referenzwert bieten, den es gilt, in der virtuellen Welt zu erreichen. Sind die genauen Unterschiede im Verhalten zwischen virtueller und realer Welt bekannt, ist es nachfolgend einfacher gezielte Verbesserungen der virtuellen Welt vorzunehmen.