The Influence of Intrinsic Perceptual Cues on Navigation and Route Selection in Virtual Environments

The principle aims of this thesis were to investigate the influence of intrinsic navigational cues in virtual environments and video games. Modern video games offer complex environments that may reflect real world spaces or represent landscapes from fantasy and fiction. The coherent design of these spaces can promote natural navigational flow without the requirement for extraneous guidance such as maps and arrows. The methods that designers use to create natural flow are complex and stratified utilising principles rooted in urban architectural design and navigational cues that are intrinsic to real-world wayfinding scenarios. The studies presented in this thesis analysed not only these commonly used architectural cues but also the potential for the reinforcing of these cues by the addition of lighting, visual and auditory cues. The primary focus of this thesis was a systematic and quantitatively rooted analysis of the impact lighting has on navigation and the levels at which variance in lighting makes a quantifiable difference to navigational choices within a virtual environment. The findings of this thesis offer clear guidance as to the influence that lighting has within virtual environments and specifies that thresholds at which the inclusion of guidance lighting begins to affect navigational choices and the levels that players become conscious of these cues. The thesis also analyses the temporal thresholds for the detection of changes in contrast, hue and texture within an environment. The relationship of other intrinsic cues such as the potential reinforcement or cue competition effects of both audio and other visual cues, for instance motion are quantitatively analysed. These data were reflected in the form of a series of heuristic design principles that augment those that underpin architectural and environmental design considerations by for instance suggesting levels of saliency for lighting cues or reinforcing existing cues via supporting audio guidance

Interacción Natural Basada en un Conjunto Mínimo de Sensores Inerciales para Realidad Virtual sin Cables

La Realidad Virtual tiene un enorme potencial aún por explotar. Esta tesis doctoral pretende ir un paso más allá en el desarrollo de sistemas de Realidad Virtual inmersivos. En concreto, su objetivo fundamental es diseñar, desarrollar y evaluar una plataforma experimental sin cables para investigación en Realidad Virtual inmersiva con navegación natural e interacción manual basada en un conjunto mínimo de sensores inerciales. Para ello se emplea metodología científica desde la perspectiva de la interacción persona computador (Human Computer Interaction, HCI). A partir del objetivo fundamental, se elaboran las recomendaciones de diseño y especificaciones del sistema a desarrollar. Tras revisar en detalle el estado del arte y establecer el planteamiento metodológico, comienza el desarrollo de herramientas en las que se basará la creación de prototipos. Durante la tesis doctoral se desarrollan 3 herramientas de investigación y 5 prototipos que se evalúan a través de diversas pruebas con usuarios y 2 experimentos. En total, participan generosamente más de 85 personas. El desarrollo de prototipos da lugar a técnicas específicas que resultan de interés por sí mismas para la comunidad científica. Por otra parte, los experimentos también aportan resultados susceptibles de ser divulgados. Uno de los experimentos realizados permite evaluar las técnicas desarrolladas para implementar un sistema de Realidad Virtual con navegación natural. El otro experimento, estudia el comportamiento del sistema de tracking para interacción manual desarrollado durante el proyecto de investigación. Además, utiliza una televisión 3D y el casco de Realidad Virtual Oculus Rift para realizar un estudio comparativo de diversos aspectos como el rendimiento, usabilidad, nivel de presencia, dificultad y preferencia. El proyecto de investigación asociado a esta tesis doctoral da lugar a varias aportaciones de distinta naturaleza como publicaciones científicas, herramientas de investigación, algoritmos y trazas de datos, además de la propia plataforma experimental que permitirá abordar nuevos estudios de Realidad Virtual inmersiva con navegación natural e interacción manual