Automation of the virtual jump simulator

Abstract

Diese Diplomarbeit stellt einen Ansatz vor, mit welchem zusätzliche Sinnesreize in eine Computergrafikanwendung mit Fokus auf Virtual Reality, genauer dem Virtual Jump Simulator (kurz Jumpcube), integriert werden können. Da keine der existierenden Lösungen unseren Ansprüchen genügte, haben wir uns dafür entschieden, eine offene, modulare und skalierbare Plattform zu entwickeln, welche Geräte zur Sinnesreizerzeugung mit Fokus auf Virtual Reality ermöglicht. Um die nötigen Kosten und die Entwicklungszeit niedrig zu halten, haben wir, wo immer möglich, auf bestehende Hardwarestandartkomponenten zurückgegriffen. Aus dem selben Grund haben wir für die Netzwerkkommunikation auf bestehende Webtechnologie, namentlich JSON und das SockteIO Protokoll aufgebaut. Als Programmiersprache für die Logik der einzelnen Geräten fiel unsere Wahl auf Python. Es wurde gezeigt, dass solch ein System sowohl flexibel, als auch einfach zu implementieren und zu warten ist. Es wurde weiters gezeigt, dass die erhöhte Latenz, welche durch den Einsatz einer Hochsprache wie Python einerseits und nicht echtzeitfähiger Netzwerkkommunikation andererseits entsteht, im Rahmen von Computergrafik vernachlässigbar ist. Um den Einfluss sensorischer Reize auf den/die BenutzerIn zu testen, wurde sowohl eine quantitative, als auch eine qualitative Studie durchgeführt. Beide zeigen, dass zusätzliche sensorische Reize in Virtual Reality von dem/der BenutzerIn wahrgenommen werden und einen positiven Einfluss auf die User Experience haben, besonders auf den empfundenen Grad von Präsenz.

This thesis presents an approach for integrating multi-sensory feedback with a computer graphics environment designed for use with Virtual Reality, namely the Virtual Jump Simulator, or Jumpcube for short. Since none of the existing solutions would meet our requirements, we decided to build an open, modular, and scalable platform for creating multi-sensory feedback devices to be used in Virtual Reality. To keep development costs and time low we used mainly off-the-shelf hardware components. For the same reason we also opted for a communication backbone based on Ethernet, modern Web technologies, namely JSON and the SocketIO protocol, and Python as the programming language for the logic running on the multi-sensory feedback devices. We demonstrated, that such a communication backbone is flexible and both easy to implement and to maintain. Further, we showed that the additional latency introduced by the use of high-level programming languages and non-real time capable communication is negligible in the scope of a computer graphics environment. To determine the impact the system has on the user we conducted both a quantitative and a qualitative experiment. Both showed that multi-sensory feedback in a Virtual Reality environment is noticed by the vast majority of the users and has a positive influence on the overall user experience, in particular on the degree of presence reached by the test subject.