Taking Control of the Virtual World – Novel Perspectives on Interaction in Virtual Environments
Once a topic only for researchers and enthusiasts, virtual reality (VR) has recently developed into a widely available platform with huge potential. However, we are still far from tapping the full potential of virtual environments. Whereas one might argue that the reasons reside in the low prevalence of headsets or the necessity for further technical advancements, we see a primary reason in the expectations for VR. Often, it is tempting to copy tried-and-tested interactions and interfaces from non-VR applications or replace established approaches and workflows that work well without a VR headset. Instead, we want to think outside the box and design techniques "VR-first" that leverage the unique advantages VR oers.
In this dissertation, we explore how to design the interaction with virtual worlds to achieve a natural and fluent VR experience. Our work spans four essential aspects of VR research: locomotion, interaction, perspectives, and applications. First, we contribute to the field of locomotion research by establishing four unique navigation concepts that either target decisive gaps in the literature or improve existing approaches. Next, we focus on the interaction within the VR environment by presenting our eorts in un- derstanding user behavior, imagining novel input modalities, and structuring interface design. Afterward, we extend the sensation of owning a virtual body in VR to animal avatars and investigate the potential of multiprotagonist narratives where users switch between dierent characters. In the last part, we cover the general use of VR in every- day life. Therefore, we explore how non-VR audiences can watch the user’s experience in the virtual world. We also demonstrate the potential of full-body exercises in VR by designing an exergame for safe and engaging jump training. Finally, we conclude the dissertation with a general discussion of the presented concepts and a critical look at our research and its potential impact.
Ursprünglich ein Thema für Forscher und Enthusiasten, hat sich die virtuelle Realität (VR) zu einer vielversprechenden Plattform mit vielen Einsatzmöglichkeiten entwickelt. Wir sind jedoch noch weit davon entfernt, das volle Potenzial virtueller Umgebungen auszuschöpfen. Während die Gründe auch in der geringen Verbreitung oder verbleiben- den technischen Hürden liegen, sehen wir einen Hauptgrund in den Erwartungen an VR. Auch wenn es zunächst verlockend erscheint, bewährte Interaktionskonzepte oder Prozesse für VR zu adaptieren, sind wir davon überzeugt, dass man von Grund auf neue, exklusiv auf VR-Headsets zugeschnittene, Techniken entwicklen muss, um die vollständige Bandbreite einzigartiger Vorteile zu nutzen.
In dieser Dissertation erforschen wir, wie man Interaktionen so designen kann, dass sie sich natürlich und intuitiv anfühlen. Dazu umfasst die vorliegende wissenschaftliche Arbeit vier Hauptpfeiler der VR-Forschung: Fortbewegung, Interaktion, Perspektiven und Anwendungsfälle. Zuerst erweitern wir die Sammlung bestehender Fortbewe- gungsarten um vier neue Konzepte, die bestehende Lücken in der Literatur schließen oder bereits etablierte Ansätze verbessern. Im zweiten Teil beschäftigen wir uns mit der Interaktion in virtuellen Umgebungen. Zu diesem Zweck untersuchen wir, wie sich Nutzer in VR verhalten, bevor wir uns der Entwicklung von neuen Interaktion- skonzepten und dem Design von Inventaren widmen. Im Anschluss erweitern wir das Konzept der virtuellen Verkörperung auf Tier-Avatar und untersuchen, wie man in VR zwischen verschiedenen Charakteren wechseln kann, um komplexe Geschichten aus verschiedenen Blickwinkeln zu erzählen. Abschließend beleuchten wir zwei an- wendungsbezogene Aspekte. Zuerst untersuchen wir, wie Nicht-VR-Zuschauer dem VR-Nutzer zugucken können. Außerdem entwickeln wir ein VR-Exergame, mit dem Nutzer spielerisch ihre Sprungkraft üben und technisches Feedback erhalten. In der abschließenden Diskussion bewerten wir die vorgestellten Konzepte und ihren zukün- ftigen Beitrag für die VR-Forschung kritisch.