The effect of non-humanoid size cues for the perception of physics plausibility in virtual reality

Abstract

This thesis studies the relationship between inhabited scale and the perception of physics in virtual reality. The work builds upon the findings of an earlier study on the perception of physics when a user is virtually scaled down. One of these studies involved having users evaluate the movement of soda tabs dropped and thrown by a doll-sized humanoid robot when the user was either scaled normally or scaled down. This thesis aimed to replicate the study with the alteration of using a cat as a more natural, non-humanoid actor to throw the soda tabs. Similarly to the previous study, it was hypothesized that participants would prefer realistic physics when at a normal scale and unrealistic physics when virtually scaled down. For this, a photo-realistic virtual environment and a realistic animated cat were created. The method of study involved participants observing the cat drop soda tabs from an elevated platform. Participants experienced the event with both realistic physics (dubbed true physics) and unrealistic physics (dubbed movie physics) and were asked to choose the one they perceived as most expected. This method was repeated for participants at a normal scale and when they were virtually scaled down. The study recruited 40 participants, and the results were unable to confirm either hypothesis and were unable to find a preference towards either physics preference. The result differs from Pouke’s study which was able to find a preference for movie physics when participants were virtually scaled down. This thesis discusses the findings and also uses supplementary gathered data to offer potential rationalizations and insights into the received result.

Tämä diplomityö tutkii käyttäjän koon ja fysiikan havainnollistamisen välistä suhdetta virtuaalitodellisuudessa. Tämä työ perustuu Pouken tekemiin löytöihin fysiikan havaitsemisessa kun käyttäjää virtuaalisesti kutistetaan virtuaalitodellisuudessa. Yhdessä näistä tutkimuksista käyttäjiä kysyttiin arvioimaan nukkekokoisen humanoidirobotin heittämien tölkinrenkaiden liikettä kun käyttäjä oli joko normaalin kokoinen tai virtuaalisesti kutistettu pieneksi. Tämän työn tavoitteena oli toistaa kyseinen tutkimus, mutta vaihtaa humanoidirobotin tilalle kissa toimimaan luonnollisempana tekijänä. Kuten aiemassa tutkimuksessa, tämän työn hypoteesiksi oletetaan että käyttäjät suosivat todenmukaista fysiikkaa normaalissa mittakaavassa ja epärealistista fysiikkaa kutistettuna. Tämän selvittämistä varten luotiin fotorealistinen virtuaaliympäristö sekä realistisesti animoitu kissa. Tutkimuksen menetelmässä osallistujat tarkkailivat kissaa, joka pudotti tölkinrenkaita korotetulta alustalta. Osallistujat kokivat tapahtuman sekä realistisella fysiikalla että epärealistisella fysiikalla, ja heitä pyydettiin valitsemaan se, jonka he pitivät odotetuimpana. Tämä menetelmä toistettiin osallistujille normaalissa mittakaavassa ja kutistettuna. Tutkimukseen rekrytoitiin 40 osallistujaa, ja tulokset eivät pystyneet vahvistamaan kumpaakaan hypoteesia eivätkä löytäneet mieltymystä kumpaankaan fysiikkaan. Tulos eroaa edellisestä tutkimuksesta, joka löysi mieltymyksen epärealistiseen fysiikkaan, kun osallistujia oli kutistettuna. Tässä työssä keskustellaan tästä havainnosta sekä tarjotaan mahdollisia rationalisointeja ja muita löydöksiä saaduista täydentävistä tuloksista.