Natural perspective in virtual reality

Abstract

Various projection techniques have been widely studied in two-dimensional images over the years, with researchers exploring how different projection techniques affect the representation of spatial properties. Previous studies have shown that certain projection methods appear more realistic to viewers than others. In this thesis, these two-dimensional projections, such as linear perspective, fisheye perspective, and natural perspective, are compared with immersive technologies such as 360-degree projection and virtual reality. A head mounted display is used for viewing both the 360-degree projection and virtual reality environment.

This study aims to explore how these different perspective projections affect the perception of spatial properties, such as shape, size, and distance, and to examine how the modern immersive presentation methods can replicate the real-world views compared to the two-dimensional presentation formats.

Building on prior research that focused on traditional two-dimensional representations, a controlled experimental setup was designed and implemented, in which participants were asked to compare a real-world scene with its five different representations: linear perspective, fisheye perspective, natural perspective, 360-degree projection, and virtual reality environment. Following each presentation, participants filled out a questionnaire that assessed various psychological variables. The collected data was then validated through data analysis using a Friedman test and a series of post-hoc tests.

Results showed that virtual reality was not perceived as similar to natural perspective, and traditional projection methods were rated higher, contrary to expectations. However, both the 360-degree projection and virtual reality received high ratings for their resemblance to the real scene.

The thesis concludes by discussing the limitations of the study. The study also outlines potential directions for future research.

Erilaisia projektiotekniikoita on tutkittu laajasti kaksiulotteisissa kuvissa vuosien varrella, ja tutkijat ovat selvittäneet, miten eri projektiotekniikat vaikuttavat tilallisten ominaisuuksien esitystapaan. Aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että tietyt projektiomenetelmät näyttävät katsojille realistisemmilta kuin toiset. Tässä opinnäytetyössä näitä kaksiulotteisia projektioita, kuten lineaarista perspektiiviä, kalansilmä perspektiiviä ja luonnollista perspektiiviä, verrataan immersiivisiin teknologioihin, kuten 360 asteen projektioon ja virtuaalitodellisuuteen. Sekä 360 asteen projektion että virtuaalitodellisuus-ympäristön katseluun käytetään päähän kiinnitettävää näyttöä.

Tämän tutkimuksen tavoitteena on selvittää, miten nämä erilaiset perspektiiviprojektiot vaikuttavat tilallisten ominaisuuksien, kuten muodon, koon ja etäisyyden, havaitsemiseen, ja tarkastella, miten modernit immersiiviset esitysmenetelmät voivat toistaa reaalimaailman näkymiä verrattuna kaksiulotteisiin esitysmuotoihin.

Aiempiin perinteisiin kaksi ulotteisiin esityksiin keskittyneiden tutkimusten pohjalta suunniteltiin ja toteutettiin kontrolloitu kokeellinen järjestely, jossa osallistujia pyydettiin vertaamaan todellista näkymää sen viiteen eri esitykseen, lineaariseen perspektiiviin, kalansilmä perspektiiviin, luonnolliseen perspektiiviin, 360 asteen projektioon ja virtuaalitodellisuus-ympäristöön. Kunkin esityksen jälkeen osallistujat täyttivät kyselylomakkeen, jossa arvioitiin erilaisia psykologisia muuttujia. Saadut tulokset validoitiin data-analyysillä käyttäen Friedman-testiä ja useita post-hoc-testejä.

Tulokset osoittivat, että virtuaalitodellisuutta ei pidetty samanlaisena kuin luonnollista perspektiiviä ja perinteiset projektiomenetelmät arvioitiin odotusten vastaisesti korkeammalle. Kuitenkin sekä 360 asteen projektio sekä virtuaalitodellisuus saivat korkeat arviot siitä, kuinka hyvin ne muistuttivat todellista näkymää.

Opinnäytetyö päättyy tutkimuksen rajoitusten tarkasteluun. Tutkimus hahmottelee myös mahdollisia tulevaisuuden tutkimussuuntia.