автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.20, диссертация на тему:Исследование эффективности взаимодействия операциональных систем виртуальной реальности с оператором

На правах рукописи

РГБ ОД

1 2 СсН 2ДВ

Лль-Наами Бассам Ода

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОПЕРАЦИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ

С ОПЕРАТОРОМ

Специальность: 05.02.20 - Эргономика

Автореферат

Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2000

Работа выполнена в Санкт-Петербургском Государственном Электротехническом Университете "ЛЭТИ"

Научный руководитель -

кандидат технических наук, доцент Лысенко Н.В.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Падерно П.И.

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Федченков К. А.

Ведущая организация - Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. М.А. Бонч-Бруевича

Защита диссертации состоится" " 2000 г. В ^ часов на

заседании диссертационного совета Д 063.36.09 Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета "ЛЭТИ" по адресу: 197376, Санкт-Петербург, ул. Проф. Попова, 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан"

2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Юлдашев З.М.

Актуальность темы. Диссертационной работы обусловлена тем, что потенциальные возможности систем виртуальной реальности (ВР) превращаются сегодня в важнейшее направление развития информационных технологий. Особое место при разработке и реализации систем ВР играет анализ восприятия виртуального пространства и взаимодействия оператора с объектами, находящимися в этом пространстве.

Последнее обстоятельство предполагает изучение признаков как технического, так и психологического характера попадания в "положительное виртуальное пространство" - гратуал; оценку восприятия объемности стереоскопического изображения и его технических характеристик; анализ влияния различного рода обработки сигнала (компрессия, интерполяция и т.д) на качество стереоскопического изображения; изучение изменения функционального состояния оператора и эффективности его деятельности.

В настоящее время малоразработанной является задача визуального обнаружения, опознавания и слежения за объектами в виртуальном пространстве при подготовке операторов к различной профессиональной деятельности.

Необходимо отметить, что многие из проблем обусловлены тем, что при разработке систем ВР прежде всего решаются весьма специфические проблемы, при этом за кругом рассматриваемых вопросов остаются особенности человеческого фактора при принятии решений. Анализ этих факторов с последующим синтезом требуемых характеристик позволит оптимально обеспечить эффективное использование технических возможностей комплекса операциональных систем виртуальной реальности (ОСВР) и индивидуальных особенностей оператора

Основной характеристикой ОСВР является погружение в виртуальную реальность, которое мо::сет иметь различные уровни от частичного до полного погружения. Эта особенность обеспечивается определенным комплексом технического сопровождения, в состав которого входит стереоскопический дисплей, определяющий в значительной степени реализацию погружения в виртуальную реальность оператора.

При разработке систем ВР с их огромными возможностями как никогда надо учитывать, что в центре физических и психологических аспектов взаимодействия находится оператор и его цель. Целью взаимодействия с ВР может бьггь как получение особого опыта оператора во время участия, так и осуществление операций в виртуальной среде.

Цель и задачи исследования. Целью работы является разработка аппаратно-программных средств, критериев и исследование эффективности взаимодействия операциональных систем виртуальной реальности с оператором.

Достижение поставленной цели обеспечивается решением следующих основных задач:

♦ анализ и классификация систем виртуальной реальности, а также анализ влияния характеристик виртуальной реальности на работоспособность оператора;

♦ разработка критериев эффективности ОСВР;

♦ экспериментальный сравнительный анализ различных критериев ОСВР;

♦ учет психофизиологического состояния оператора работающего с ОСВР;

♦ минимизирование требований к техническим характеристикам ОСВР с учетом требований комфортности работы оператора.

Методы исследования. При выполнении работы использовались технология виртуальной реальности на базе шлема \ТХ1, теоретические и экспериментальные методы исследования, которые базируются на теории сложных систем, инженерной психологии, эргономике, математической статистике, математическом планировании эксперимента.

Положения, выносимые на защиту:

1. Предложен критерий эффективности ОСВР в виде минимума разности функционалов, определяющих целевое состояние и реально достигнутое состояние системы, который позволяет учитывать факторы технического, информационного и психофизиологического характера.

2. Экспериментальная оцешеа эффективности ОСВР на основании предложенного критерия подтвердила предположение о большей эффективности взаимодействия оператора с трехмерным стереоскопическим изображением по сравнению с ОСВР с двухмерным плоским изображением.

3. Использование графического способа оценки эффективности деятельности оператора в ОСВР также показало, что эффективность деятельности оператора в ОСВР с трехмерным изображением выше, чем в ОСВР с двухмерным изображением.

4. На основании теоретических и экспериментальных исследований сформулированы минимальные требования к системам ОСВР с трехмерным стереоскопическим изображением.

Новые научные результаты, подтверждающие эти научные положения:

- Для оцени! эффективности ОСВР предложены критерии, в виде разности функционалов, описывающих целевое и реально достигнутое состояния системы.

- Построена адекватная факторная модель для оценки восприятия информации в системах ОСВР.

- Обоснованы с позиций системного анализа пути повышепия эффективности функционирования операторов ОСВР как во время выполнения рабочих операций по задашюму алгоритму, так и во время обучения, благодаря использованию параметров функционального состояния оператора и учету качества выполнения рабочих действий при заданных алгоритмах деятельности.

- По результатам факторной модели были предложены, следующие технические характеристики для оптимальной ОСВР: 1.разрешающая способность не хуже 220x400; 2. поле зрения по вертикали не менее 35° а по горизонтали 53°; 3. Система виртуальной ориентации (три степени свободы, подъем и наклоны головы не менее + 70°).

Практическая значимость. Ценность полученных в работе результатов для практического применения ОСВР заключается в том, что предложенные критерии позволяют провести оценку эффективности ОСВР по объективным параметрам, характеризующих работу оператора в ОСВР и учитывающим характеристики виртуального пространства. Результаты работы позволяют сформулировать требования к различным системам ОСВР.

Апробация работы. Основные результаты работы демонстрировались, докладывались и обсуждались на:

1. Первой научно-техпической конференции "Новейшие достижения в области телевидения, аудио и видеотехники" С-Пб, 24-25 июня 1999.

2. Выставке научно-технических достп-,:се1шй в рамках общеуниверситетского праздника "Дни ЭТУ - ЛЭТИ" (Санкт-Петербург, 1999).

3. Втором международном симпозиуме "Электроника в медицине, Мониторинг, диагностика, терапия" в рамках конференции "Кардиостим-2000" Санкт-Петербург 10-12 февраля 2000г.

4. 52-й научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава СПбГЭУ (27 января - 7 февраля 2000).

Публикапии. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 106 наименований и 2 приложений. Основная часть работы изложена на 145 страницах машинописного текста. Работа содержит 20 рисунков и 15 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, перечислены результаты, определяющие научную новизну и практическую полезность работы, приведены структура и краткое содержание работы по главам.

Первая глава содержит анализ функциональных и технических характеристик операциональных систем виртуальной реальности, рассматриваются основные особенности виртуальной реальности, анализ процесса восприятия информации в ОСВР и методы взаимодействия оператора с ОСВР.

Существуют две основные особенности, отличающие ВР - систему от обычных систем компьютерной графики: во-первых, кроме простой передачи зрительной информации, система одновременно воздействует еще на несколько органов чувств, а именно слух, осязание и даже обоняние; а во-вторых, ВР-системы обеспечивают прямой контакт оператора со средой. Цель системы ВР - помещение участника в окружение, которое не только естественно, но легко исследуется и познается. Виртуальная реальность позволяет расширить интеллектуальные и коммуникативные возможности оператора за счет виртуальной среды, которая генерируется базами знаний от конкретных объектов до абстрактных.

Исследования систем виртуальной реальности позволили установить различные уровни взаимодействия - от ограниченного по определенным параметрам до полного погружения в систему ВР. Одной из особенностей систем ВР является сохранение интерактивности даже с огромными наборами данных. Эта особенность систем ВР обеспечивает возможность взаимодействовать с реальным миром данных непосредств'енпо, т.е. использовать сами данные как эхо объектов при взаимодействии.

Основными свойствами систем ВР, обозначенными в настоящее время, считаются иммерсивность, интерактивность, а также вариативность. Наличие этих свойств является необходимым и достаточным условием принадлежности технологической системы к классу ВР-систем.

Иммерсивность состоит в том, что оператор погружается в мир виртуальной реальности, воспринимает себя и видимые им объекты частью

этого мира Возможны три формы иммерсии: прямая, опосредованная й зеркальная, когда участник, соответственно, чувствует себя частью виртуального мира, видит в виртуальном мире себя или часть своего тела или видит виртуальный мир и самого себя как бы в зеркале.

Интерактивность заключается в возможности взаимодействия оператора с объектами мира виртуальной реальности для реализации функций, предусмотренных программой ВР системы.

Интерактивность проявляется в форме: собственного движения в ВР-мире, взаимодействия с объектами ВР- мира, реакции (воздействии) ВР-объекгов на оператора. Важной особенностью интерактивности в ВР-системе является реальное время ее действия.

Вариативность-условие, которое является не обязательным, но оно необходимо для повышения эффективности ВР-систем. Условие вариативности обеспечивает возможность изменения свойств ВР-миров, сценариев, антуража, правил игры и т.д. в соответствии с целевым использованием ВР-системы.

В зависимости от проблемы, которая ставится перед разработчиками, различают два типа систем виртуальной реальности(ВР),а именно, операциональные и неоперациональные.

Операциональные системы ВР обеспечивают машинный интерфейс для специфических перцептуальных и мускульных систем с определенной целью. Интерфейс подобного типа позволяет оператору осуществлять операции, которые в обычных случаях были бы невозможны. Операциональные системы ВР обеспечивают выполнение конкретной задачи, поставленной перед оператором. Чувство от процесса выполнения находится на втором месте.

Неоперациональные системы ВР относятся к ВР-системам для развлечений, которые ориентированы па пеоперацпопальные цели в качестве цели участия. Из опыта по разработке компьютерных игр возможен выход на создание оригинальных неоперациональных ВР-систем.

Под Виртуальной реальностью понимается интерактивная графика в реальном времени с трехмерными моделями, когда комбинируется специализированная технология отображения, погружающая пользователя в мир модели, с прямым манипулированием объектами в виртуальном пространстве, т.е. для имитации действительной реальности.

Рассматривается схема взаимодействия оператора с системой ВР посредством эффекторов и сенсоров. Система ВР использует эффекторы, чтобы стимулировать рецепторы (сенсоры) человеческой перцептуальной

системы.

В качестве эффекторов ВР могут быть использованы вмонтированный в шлем дисплей, устройство силовой обратной связи, или, например, излучатель запахов. Система ВР оценивает действия оператора, выраженные мускульной системой, с помощью сенсоров. Эта схема реагирует на эмоциональный отклик, а также стрессовые состояния, которые могут быть отражены в реакциях оператора. Учитывая тот факт, что ядром системы ОСВР является человеко-машинный интерфейс, позволяющий оператору взаимодействовать с моделируемой средой в прямом контакте, рассмотрим осповные его модули. Модуль взаимодействия с оператором обеспечивает отображение состояний среды и регистрацию действий оператора, производимых с помощью эффекторов. Модуль управления осуществляет анализ произведенных участником действий, определение изменений состояния среды во времени и пространстве и формирование реакции на действия оператора. Модуль взаимодействия со средой формирует изменения состояний среды в реальном масштабе времени. Модуль моделирования среды обеспечивает реалистичные представления среды и сюда же входит моделирование среды, ее объектов и их поведения.

Информационная база знаний ВР-системы включает в себя описание среды, определение времени и пространства, закономерностей в нем, а также модели сенсорно-эффекторной систем оператора и системы.

В настоящее время рассматривается три вида осуществления информационного взаимодействия пользователя с объектами ОСВР.

Первый вид заключается в идее погружения в виртуальный мир. Образно выражаясь, оператор, облачившись в скафандр, обеспеченный информационным полем "входит" в дискретную цифровую Вселенную. Манипулируя информационной перчаткой, он имеет возможность взаимодействовать с компьютером, трогая и перемещая объекты виртуального мира, представленные на экране дисплея, "движется" или "летает" внутри него с синхронным звуковым сопровождением.

Второй вид - это представление трехмерного пространства виртуального мира на экране компьютера.

Третий вид - это реализация взаимодействия с объектами виртуального мира "третьим лицом", представленным движущимся изображением на экране компьютера и отождествляемым с пользователем, где действиями "третьего лица" управляет пользователь, находя свое собственное изображение на экране дисплея.

восприятия информации, выберем следующие характеристики ОСВР, представлен в табл. 1. Табшща г

ФАКТОРЫ ЗАКОДИРОВАННЫЕ УРОВНИ ФАКТОРОВ х,

+1 -1

Вид изображения на ОСВР ЗБ 2В

х2- Разрешающая способность 640 х 800 220 х 400

хъ- Уровень сложности ВзО в ВР-среды 2 1

х4 -Способы управления ОСВР ВР.Мышь + СКл. СКл.

Где С Кл.-Специальная клавиатура, ВР.мышь-виртуальная мышь (манипулятор), ЗО-трехмерная стереоскопическая изображения, 2Б-двухмерная плоская изображения, разрешающая способность в пикселях и уровень сложности взаимодействия оператора (ВзО) представляет собой количество объектов мешающих оператору выполнить поставленной задачу в ВР. Таким образом, исследование заключалось в реализации многофакторного эксперимента типа "24 "(4 фактора, каждый из которых варьируется на двух уровпях).

Модель эксперимента запишется в виде уравнения регрессии: Ув = ¿0 +Й!*! +¿>2*2 + 63*3 + ¿4*4 +¿12*1*2 + %*1*3 + ¿14*1*4 + ¿23*2*3 + + ¿24*2*4 +¿34*3*4 +¿123*1*2*3 +¿124*1*2*4 +¿134*1*3*4 +

+ ¿234*2*3*4 +¿1234*1*2*3*4- Таблица2

Определение неизвестных коэффициентов уравнения может быть осуществлено в результате проведения 16 опытов. Для сокращения числа опытов представляется возможным пренебречь взаимодействиями факторов и ставить так называемый дробно-факторный эксперимент(ДФЭ), в котором число опытов сокращается до 8.

Матрица плана дробно-факторного эксперимента представлена в табл. 2.

Матрица планирования

Номер опыта Хо X! Х2 Х3 Х4 у,-

1 + - - - - 34,58

2 + + - - + 70,00

3 + - + - + 50,00

4 + + + - - 96,50

5 + - - + + 34,48

6 + + - + - 81,10

7 + - + + - 60,00

8 + + + + + 93.08

После всех статистических проверок можно считать модель адекватная уравнения регрессии не нуждающеюся в уточнении, имеет вид: Гв= 65,55 +19,9*!+ 9,39*2 +1,66х3 -3,37;с4.

Анализ полученного уравнения регрессии показывает, что максимальный вклад в результирующее значение правильно воспроизведенной информации при восприятии трехмерного стереоскопического и плоского изображения оказывает фактор 1, т.е. вид изображения па ОСВР.

Третья глава посвящена разработке аппаратно-программного комплекса исследования эффективности ОСВР и посвящена выбору методов и аппаратуры для:

- сравнительного определения характеристик зрительного восприятия плоских и объемных изображений;

- выбора и обоснования формы графического образа функционального состояния оператора;

- выбора методов и аппаратуры исследования степени зрительного утомления оператора при работе с ОСВР;

- определение методики и выбора аппаратуры исследования концентрации зрительного внимания испытуемого при работе с ОСВР.

В целом виртуальное окружение представляет собой сгенерированное компьютером окружение, которое может интерактивно взаимодействовать с одним или несколькими операторами, воздействуя на их органы чувств, с целью создания иллюзии погружения в мир модели. Таким образом, можно выделить три основных компоненты систем виртуального окружения: представление, взаимодействие, моделирование (симуляция). Трехмерные пространства, генерируемые на дисплеях, являются искусственными мирами, и они существенно отличаются от реального мира. Объекты этих искусственных миров не существуют на самом деле. Такое различие между реальным и виртуальным мирами может быть причиной зрительной нагрузки и утомления глаз, которые часто возникают при работе с трехмерными дисплеями. Однако, до последнего времени не проводились исследования зависимости характеристик зрения от множества воздействующих факторов при наблюдении стереоскопического изображения. Для эффективного использования трехмерных дисплеев необходимо исследование влияния, оказываемого трехмерным изображением на наше зрение, а также ответных реакций, возникающих в зрительной системе оператора при просмотре этих изображений. Поэтому в каждом конкретном случае количественное определение характеристик зрительного восприятия стереоскопических

трехмерных изображений должно основываться на соответствующих экспериментальных данных.

Определение ряда характеристик зрительного восприятия информации с экрана стереоскопических трехмерных дисплеев (находящихся в ОСВР) может быть осуществлено методами, принятыми в психофизиологии. Среди известных методов, используемых в психофизиологии для исследования характеристик зрительного восприятия информации, в полной мере удовлетворяет изложенным выше требованиям методика кратковременного предъявления информационных стимулов с последующей фиксацией реакции испытуемых (тахистоскопическая методика). Сущность методики заключается в том, что испытуемому на короткое время предъявляются либо группы цифр, либо группы или одиночные фигуры, либо любая другая информация в соответствии с задачами исследования. Время предъявления определяется задачами исследования и может варьироваться от нескольких миллисекунд до десятых долей секупды. После окончания времени индикации испытуемый должен либо воспроизвести полученную информацию, либо осуществить действия, предписанные планом эксперимента. По результатам действий испытуемых можно судить о характеристиках восприятия визуальной информации.

Поэтому в качестве графического образа, предъявляемого оператору, работающему в ОСВР, для оценки его психофизиологического состояния, используется изображение на экране монитора в виде трех линий, которые генерируются с помощью разработанной программы тестирования. Две линии - сплошные, одна прерывистая (Рис. 1). Каждая линия помечена номером (1, 2 и 3). Оператор должен ввести помер прерывистой линии. В ходе тестирования изменяется длина пунктиров, из которых строится прерывистая линия, т.е. каждый уровень сложности имеет определенное количество пикселей на пунктир и произвольное положение прерывный линии. Пунктир становится короче и оператору трудпее отличить прерывистую линию от двух других. Если оператор не может отличить прерывистую линию, то тестирование прекращается.

После этого программа вычисляет время реакции тестируемого. На основании результатов тестирования программа строит график времени реакции оператора-наблюдателя (Рис.2), который записывается в файл.

Также программа сохраняет входные данные о состоянии зрения и самочувствия испытуемого. В случае отсутствия реакции оператора (более, чем 2000 мсек) программа автоматически завершает тестирование.

308 368 440 98

Г Экран ПЭВМ

Т(мсек) 2000 1600 1200 800 400 0

1 2 3 4 5 Уровень сложности предъявляемых стимулов

Рис. 2.

И 0Ш

Рис. 1.

Применение параметров информационного критерия эффективности ОСВР связано с определением ряда характеристик зрительного восприятия стереоскопического трехмерного изображения при погружения в виртуальное пространство.

Четвертая глава посвящена экспериментальному определению параметров критериев эффективности ОСВР, и сравнительному анализу эффективности различных ОСВР.

Приведены способы реализации ОСВР с использованием аппаратно-программных средств. В качестве аппаратных средств при проведении эксперимента использовались две ПЭВМ типа Pentium И, шлем виртуальной реальности VFX-1, устройства регистрации векодвигательной реакции и видеокамера. Разработанны программные средства написаны па языках Паскаль и СИ++.

Участники эксперимента имели опыт работы на компьютере и были разделим на 3 группы в соответствии с субъективной оценкой навыков работы на компьютере. Эксперимент состоял из нескольких этапов. На начальном этапе проводился установочный эксперимент с целью ознакомления с процедурой его проведения. При этом особого значения не придавалось собственно регистрации параметров, испытуемые знакомились с принципами работы с ОСВР и с программой тестирования. На втором этапе до начала работы (исходное состояние) регистрировались измеряемые параметры (время реакции, частота мигания глаз, количество ошибок и время прохождения теста). Через 30 мин. после начала работы с 2D плоским и 3D стереоскопическим изображением регистрировались измеряемые параметры,

после чего их заносили в память компьютера для обработки и сравнения в дальнейшем с текущими значениями экспериментальных данных.

В результате экспериментальных исследований получены количественные значения необходимых параметров для сравнительной оценки эффективности ОСВР с различными характеристиками. Определение эффективности ОСВР проводится по разработанным (глава 2) критериям восприятия информации(табл. 3), изменения функционального состояния оператора и уровня управляемости системой(табл.4).

Таблица 3

Системы ОСВР Значения к,

№ Вид изображения Разрешающая способность Уровень сложности ВзО в ВР- среды Способы взаимодействия с ОСВР

1 ЗО 640x800 2 С.Кл. 0,069

2 2Ъ 220 х 400 1 ВР Мышь+С.Кл. 0,62

3 гъ 640x800 2 С.Кл. 0,47

4 зо 220x400 2 С.Кл. 0,26

5 зо 640x800 1 С.Кл. 0,1

6 зо 220 х 400 2 ВР Мышь+ С.Кл. 0,19

7 640 x 800 2 ВР Мышь+ С.Кл. 0,4

Таблица 4

Критерий изменения функционального состояния Критерий управляемости

Параметр оператора

После 20 После ЗО После 20 После ЗО

Частота миганий 0,82 0,79 0,57 0,54

Относительный коэффициент закрытая глаз (Козг) 0,7 0,25 0,55 0,19

Время тестирования -1,87 0,41 -0,69 0,55

Количество ошибки -1,33 0,12 -0,53 0,06

Время реакция 0,56 0,33 0,34 0,18

При обработке полученных результатов были учтены только средние

значения измеренных параметров испытуемых и все результаты представлены в виде таблиц и гистограмм. По результатам обработки видно, что при использовании 2Б изображений частота мигания и относительный коэффициент закрытого состояния глаз меньшее чем при ЗБ, что является о быстром утомлением испытуемого во втором случае. Также можно заметить, что среднее значение времени тестирования после работы резко

уменьшается, что объясняется увеличением количества ошибок (напомним, что по условиям проведения эксперимента, если испытуемый совершает три ошибки подряд, то программа тестирования автоматически останавливается). Уменьшение времени тестирования является признаком ухудшения функционального состояния испытуемого и спада остроты зрения.

Основные результаты и выводы.

1. Показана возможность использования факторного моделирования для анализа эффективности ОСВР.

2. Теоретически и экспериментально доказаны преимущества работы операторов в системах ВР по сравнению с системами представления информации на плоском изображении.

3. Экспериментально подтверждено, что эффективность деятельности оператора в виртуальной среде увеличивается с увеличением количества попыток. Однако, если характеристики виртуального пространства, необходимые для успешного выполнения задания, не соответствуют характеристикам реального пространства, то дальнейшее увеличение времени обучения может даже ухудшить перенос навыков.

4. Предложены критерии эффективности ОСВР, отражающие факторы технического, информационного и психофизиологического характера, в виде минимума разности функционалов, определяющих целевое состояние системы и реально достигнутое.

5. Показано, что основную роль при восприятии трехмерного объемного и двухмерного плоского изображения играет фактор изменения разрешающей способности.

6. Доказано, что необходимо учитывать проблемы согласования реальных объектов с изображениями виртуальных объектов в тех системах виртуальной реальности, где предусмотрено одновременное наблюдение за реальными и виртуальными объектами.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1.Лысенко Н.В., Аль-Наами Бассам. Особенности работы обучающихся с трехмерными изображениями // Материалы междунар. конф., Современные технологии обучения: Санкт-Петербург1998г. -Т. 2 - С. 86-87.

2. Лысенко Н.В., Аль-Наами Бассам. Особенности взаимодействия оператора с операциональными системами виртуальной реальности// Первая науч. Техн. Конф. Новейшие достижения в области телевидения, аудио и видеотехники: Тез. докл.- Санкт-Петербург 1999г.-С.17-18.

3.Аль-Наами Бассам., Лысенко Н.В. Влияние виртуальной реальности па интенсивность работы обучающихся с трехмерными изображениями // Материалы пятой международной конференции «Современные технологии обучения» Санкт-Петербург -1999г. С. 110-111.

4.Аль-Наами Бассам. Обучение в виртуальной реальности // Материалы шестой междунар. Конф. Современные технологии обучения: Санкт-Петербург 2000г. С. 302-303.

5.Аль-Наами Бассам, Касаткин Е.А., Лысенко Н.В., и др. Особенности использования операциональных систем виртуальной реальности в современных технологиях обучения // Материалы шестой междунар. Конф. Современные технологии обучения: Санкт-Петербург 2000г. С. 301-302..

Подписано в печать 27.04.2000г. Формат 60x84/16 Печать ризографическая. Заказ № 1/2804. П. л. 1.0. Уч.-изд. л. 1.0. Тираж 100 экз.

ЭЗТ "КопиСервис", 194156, Санкт-Петербург, Б. Сампсониевский пр., 93

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ И ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОПЕРАЦИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ

1.1. Основные особенности виртуальной реальности

1.2. Классификация систем виртуальной реальности

1.3. Особенности исследования операциональных систем виртуальной реальности (ОСВР).

1.4. Анализ процесса восприятия информации в ОСВР.

1.4.1. Информационные характеристики ОСВР.

1.4.2. Психофизиологические особенности восприятия стереоскопических изображений

1.5.Виды взаимодействия в ОСВР

1.6. Области применения ОСВР.

1. 7 . Постановка задач исследования.

ГЛАВА 2. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОПЕРАЦИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ

2.1. Понятия эффективности и требования, предъявляемые к критерию эффективности

2.2. Комплексный критерий эффективности ОСВР

2.3. Факторная модель определения параметров информационных критериев эффективности ОСВР.

2.4. Определение эффективности деятельности оператора в ОСВР.

2.5. Модель обработки информации оператором в ОСВР.

Выводы.

ГЛАВА 3. СИНТЕЗ АППАРАТНО-ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ

ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОСВР

3.1. Выбор методов и аппаратуры для сравнительного определения характеристик зрительного восприятия плоских и объемных изображений

3.2. Выбор и обоснование формы графического образа функционального состояния оператора

3.3. Методы и аппаратура исследования степени зрительного утомления оператора при работе с ОСВР

3.4. Методы и аппаратура исследования концентрации зрительного внимания оператора при работе

С ОСВР.

3.5. Программное обеспечение исследования эффективности оператора ОСВР

3.6. Алгоритм и программа экспериментальных исследований эффективности ОСВР

Выводы

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ

4.1. Результаты обработки факторной модели эффективности ОСВР и графический способ расчета эффективности операторской деятельности

4.2. Результаты экспериментальных исследований

4.3. Сравнительный анализ эффективности ОСВР по критериям

Выводы

Актуальность темы. Диссертационной работы обусловлена тем, что потенциальные возможности систем виртуальной реальности (BP) превращаются сегодня в важнейшее направление развития информационных технологий. Особое место при разработке и реализации систем BP играет анализ восприятия виртуального пространства и взаимодействия оператора с объектами, находящимися в этом пространстве.

Последнее обстоятельство предполагает изучение признаков как технического, так и психологического характера попадания в "положительное виртуальное пространство" - гратуал; оценку восприятия объемности стереоскопического изображения и его технических характеристик; анализ влияния различного рода обработки сигнала (компрессия, интерполяция и т.д) на качество стереоскопического изображения; изучение изменения функционального состояния оператора и эффективности его деятельности.

В настоящее время малоразработанной является задача визуального обнаружения, опознавания и слежения за объектами в виртуальном пространстве при подготовке операторов к различной профессиональной деятельности.

Необходимо отметить, что многие из проблем обусловлены тем, что при разработке систем BP прежде всего решаются весьма специфические проблемы, при этом за кругом рассматриваемых вопросов остаются особенности человеческого фактора при принятии решений. Анализ этих факторов с последующим синтезом требуемых характеристик позволит оптимально обеспечить эффективное использование технических возможностей комплекса операциональных систем виртуальной реальности (ОСВР) и индивидуальных особенностей оператора. 5

Основной характеристикой ОСВР является погружение в виртуальную реальность, которое может иметь различные уровни от частичного до полного погружения. Эта особенность обеспечивается определенным комплексом технического сопровождения, в состав которого входит стереоскопический дисплей, определяющий в значительной степени реализацию погружения в виртуальную реальность оператора.

При разработке систем BP с их огромными возможностями как никогда надо учитывать, что в центре физических и психологических аспектов взаимодействия находится оператор и его цель . Целью взаимодействия с BP может быть как получение особого опыта оператора во время участия, так и осуществление операций в виртуальной среде.

Цель и задачи исследования. Целью работы является разработка аппаратно-программных средств, критериев и исследование эффективности взаимодействия операциональных систем виртуальной реальности с оператором.

Достижение поставленной цели обеспечивается решением следующих основных задач: анализ и классификация систем виртуальной реальности, а также анализ влияния характеристик виртуальной реальности на работоспособность оператора; разработка критериев эффективности ОСВР; экспериментальный сравнительный анализ различных критериев ОСВР; учет психофизиологического состояния оператора работающего с ОСВР; минимизирование требований к техническим характеристикам ОСВР с учетом требований комфортности работы оператора. 6

Методы исследования. При выполнении работы использовались технология виртуальной реальности на базе шлема VFX1, теоретические и экспериментальные методы исследования, которые базируются на теории сложных систем, инженерной психологии, эргономике, математической статистике, математическом планировании эксперимента.

Научная новизна. Научная новизна диссертации состоит в следующем:

- Для оценки эффективности ОСВР предложены критерии, в виде разности функционалов, описывающих целевое и реально достигнутое состояния системы.

Построена адекватная факторная модель для оценки восприятия информации в системах ОСВР.

- Обоснованы с позиций системного анализа пути повышения эффективности функционирования операторов ОСВР как во время выполнения рабочих операций по заданному алгоритму, так и во время обучения, благодаря использованию параметров функционального состояния оператора и учету качества выполнения рабочих действий при заданных алгоритмах деятельности.

По результатам факторной модели были предложены, следующие технические характеристики для оптимальной ОСВР: 1.разрешающая способность не хуже 220x400; 2. поле зрения по вертикали не менее 35° а по горизонтали 53°; 3. Система виртуальной ориентации (три степени свободы, подъем и наклоны головы не менее +70° ) .

Практическая значимость. Ценность полученных в работе результатов для практического применения ОСВР заключается в том, что предложенные критерии позволяют провести оценку эффективности ОСВР по объективным параметрам, характеризующих 7 работу оператора в ОСВР и учитывающим характеристики виртуального пространства. Результаты работы позволяют сформулировать требования к различным системам ОСВР.

Апробацияработы. Основные результаты работы демонстрировались, докладывались и обсуждались на:

1. Первой научно-технической конференции "Новейшие достижения в области телевидения, аудио и видеотехники" С-Пб, 24-25 июня 1999.

2. Втором международном симпозиуме "Электроника в медицине. Мониторинг, диагностика, терапия в рамках конференции "Кардиостим-2000". С-Пб, 10-12 февраля 2000.

3. 52-й научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава СПбГЭУ (27 января - 7 февраля 2000).

4. Выставке научно-технических достижений в рамках, общеуниверситетского праздника "Дни ЭТУ - ЛЭТИ" (С-Пб, 1999. См. приложение 1);

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 5 печатных работ.

Положения, выносимые на защиту:

1. Предложен критерий эффективности ОСВР в виде минимума разности функционалов, определяющих целевое состояние и реально достигнутое состояние системы, который позволяет учитывать факторы технического, информационного и психофизиологического характера.

2. Экспериментальная оценка эффективности ОСВР на основании предложенного критерия подтвердила предположение о большей эффективности взаимодействия оператора с трехмерным стереоскопическим изображением по сравнению с ОСВР с двухмерным плоским изображением. 8

3. Использование графического способа оценки эффективности деятельности оператора в ОСВР также показало, что эффективность деятельности оператора в ОСВР с трехмерным изображением выше, чем в ОСВР с двухмерным изображением.

4. На основании теоретических и экспериментальных исследований сформулированы минимальные требования к системам ОСВР с трехмерным стереоскопическим изображением.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 106 наименований, и 2 приложения. Основная часть работы изложена на 143 страницах машинописного текста. Работа содержит 21 рисунков и 19 таблиц.

Выводы:

1. Анализ полученного уравнения регрессии показывает, что максимальный вклад в результирующее значение правильно воспроизведенной информации при восприятии трехмерного объемного и двухмерного плоского изображения оказывает вид изображения (фактор 1). Факторная модель является адекватной.

2. Проведение экспериментов показало, что предварительное обучение в виртуальной среде может повысить результативность выполнения задания в реальной среде. Однако, нельзя сказать, что навыки переносятся из виртуальной среды в реальную на 100%. Можно предположить, что приближение времени выполнения задания в виртуальной среде ко времени его выполнения в реальной среде может свидетельствовать о более полном переносе навыков из одной среды в другую.

3. Уже во время первого опыта испытуемые заметили, что при быстрых движениях руки трудно ориентироваться, поэтому им приходилось подстраивать динамику своих движений к динамике системы.

4. Во время просмотра трехмерных изображений ОСВР с данными характеристиками из-за низкой разрешающей способности ЖК-дисплеев шлема при воспроизведении объектов с различной детализацией конвергенция глаз испытуемого постоянно изменяется, что приводит к ухудшению функционального состояния испытуемого и быстрому утомлению глаз.

141

Заключение

Поскольку эффективность новых компьютерных технологий на основе систем виртуальной реальности остается пока недостаточной, а многие приложения требуют доработки и подгонки соответствующих элементов виртуальной реальности для своего применения, то соответственно и исследовательская активность направлена на преодоление ограничений и улучшение эффективности восприятия виртуальной реальности, разработку новых парадигм взаимодействия оператора в системах ОСВР на основе компьютерных комплексов.

Анализируя научные работы по системам BP и, в частности, системам ОСВР, можно констатировать тот факт, что тренд теоретических и экспериментальных исследований смещается в область синтеза психологически и эргономически обоснованных моделей, методов, а также инструментальных средств навигации и управления в указанных системах.

На основании системного подхода в настоящей диссертационной работе проведены сравнительные теоретические и экспериментальные исследования различных характеристик ОСВР, при этом получены следующие основные научные и практические результаты:

1. Показана возможность использования факторного моделирования для анализа эффективности ОСВР.

2. Теоретически и экспериментально доказаны преимущества работы операторов в системах BP по сравнению с системами представления информации на плоском изображении.

3. Экспериментально подтверждено, что эффективность деятельности оператора в виртуальной среде увеличивается с увеличением количества попыток. Однако, если

142 характеристики виртуального пространства, необходимые для успешного выполнения задания, не соответствуют характеристикам реального пространства, то дальнейшее увеличение времени обучения может даже ухудшить перенос навыков.

4. Предложены критерии эффективности ОСВР, отражающие факторы технического, информационного и психофизиологического характера, в виде минимума разности функционалов, определяющих целевое состояние системы и реально достигнутое.

5. Показано, что основную роль при восприятии трехмерного объемного и двухмерного плоского изображения играет фактор изменения разрешающей способности.

6.Доказано, что необходимо учитывать проблемы согласования реальных объектов с изображениями виртуальных объектов в тех системах виртуальной реальности, где предусмотрено одновременное наблюдение за реальными и виртуальными объектами.

В связи с этим необходим анализ и синтез ряда концепций и методов психологии, эргономики, информатики, искусственного интеллекта, робототехники, а также развитие системно-психологической методологии анализа и проектирования BP -систем, экспериментальное исследование и разработку рекомендаций по компенсации психофизиологических ограничений в виртуальных системах (типа ОСВР), повышению эффективности использования технологий виртуальной реальности. Анализ систем ОСВР с учетом эргономических и технических требований позволит многократно расширить возможности оператора, работающего в системах ОСВР.

143

1. Encarnagao J. L. , Astheimer P., Felder W. , Friihauf Т., Gobel M. , Miiller S. Graphics and Visualization: The Essential Features for the Classifications of Systems Proceedings ICCG 93. Bombay, India. February 1993.

2. Encarnagao J. L., Gobel M., Rosenblum L. European Activities in Virtual Reality IEEE Computer Graphics and

3. Applications. 1994 Vol.14 №1.

4. Gobel M.(ed.) Eurographics Technical Report ISSN 10174656. Barcelona. September 1993.

5. Cruz-Neira C., Sandin D. J., DeFanti T. A., Surround-Screen Projection Based Virtual Reality: The Design and Implementation of the CAVE Computer Graphics. Proc.SIGGRAPH 93. Anaheim. Aug.1993 PP.135-142

6. Astheimer P. What you see is what you hear Accoustics appliedto Virtual Worlds IEEE Symposium on Virtual Reality. San Jose, USA. October 1993.

7. Sherman W.R. Intgrating Virtual Environments into the Dataflow Paradigm Fourth Eurographics Workshop on Visualization in Scientific Computing. Abington, UK. April 1993.

8. Sims D. See how they run: modeling evacuations in VR IEEE Computer Graphics and Application. March 1995.P.11-13.

9. Hiltz S.R. Correlates of learning in a virtual classroom Int. J. Man-Machine Studies. 1993

10. Johnson-Lenz P., Johnson-LenzT. Groupware: process and impact of designchoices Computer-Mediated Communication: Status and EvolutionEd. by B. Kerr, and S.R. Hiltz. N.Y. Academic Press, 1982. P.45-55144

11. Gertz M.W., Stewart D.B., Khosla P.K. A human-machine interface or distributed virtual laboratories IEEE Robotics & Automation Magazine. 1994. Vol.1 N 4.-P.5-13

12. Игнатьев М.Б., Кулаков Ф.М., Покровский A.M. Алгоритмы управления роботами-манипуляторами «Машиностроение», первое издание 1972г.

13. Huffman D.A. A method for the construction of minimum redundancy codes Proceedings of the Institute of Radio Engineers, vol.40, pp.1098-1101, 1952.

14. Spiram Sethuraman, M.W. Siegel, Angel J. Jordan Segmentation based coding of stereoscopic image sequences Proceedings of the IS&T/SPIE's Symposium on EI (San Jose), 1996. vol.2688, pp 420-9

15. Литвинова JI.В. Виртуальная реальность новый шаг в технологии человеко-машинного взаимодействия: концепция и использование Теория и системы управления №5. 1995.

16. How hyperstereopsis can improve the accuracy of spatial perception: an experimantal approach SPIE Vol.3 012.

17. Роберт И.В., виртуальная реальность //новые проекты.1994.С.53-56.

18. Strereoscopic display using multimedia and depth sense test SPIE Vol.3012.

19. Time-multiplexed color autostereoscopic display 10/SPIE Vol.2653145

20. Compression of full parallax integral 3D-TV image data SPIE Vol.3012

21. Head tracking for the control of virtual viewpoint direction Part of IS&SPIE's stereoscopic displays and applications LX. San Jose, California, USA January 1998. SPIE Vol.3295

22. Synthesizing new views from a pare of stereo images Part of IS&SPIE's stereoscopic displays and applications LX. San Jose, California, USA January 1998. SPIE Vol. 3295

23. Носов H. Психология виртуальных реальностей Аномалия 1995. с.28-34

24. Christopher D. Wickens Virtual reality and education IEEE 0-7803-0702-8/92

25. Томилин М.Г. Нашлемные дисплеи ГОИ, СПб 19 99.

26. Розин В., Борисова JI., Рабунский Д. и др. Технология виртуальных реальностей Аномалия 1995. №1 с.2-5

27. Желтов С., Лихачев А., Степанов А. Виртуальная реальность -новая информационная технология Аномалия 1995. №1 с.6-10

28. Верже П. Шлем вместо экрана Мир ПК 1995 №5 с.20-22

29. Фон Швебер JI. и Э. Виртуальная реальность это реально? PC Magazine, Russian Edition 1995 №6 с.60-62, 64, 66-68, 70, 72-79.

30. Злотников В. Виртуальная реальность новое измерение илиновая вселенная? Read Me magazine 1995 №5

31. Носов Н.А. Реальные нереальности Человек 1993 №1 с.33-42.

32. Head tracking for the control of virtual viewpoint direction. Part of IS&T/SPIE's Stereoscopic Displays and Applications IX. San Jose, California, USA, January 1998. SPIE Vol. 3295.146

33. Литвинцева Jl.В., Налитов С.Д., Тарасов В.Б. Технологии виртуальной реальности: состояние, применения, перспективы. Технология виртуальной реальности, состояние и тенденция развития.-М: ИТАР-ТАСС, 1996.С. 87-103.

34. Mastaglio Thomas W., Callahan Robert. A larg-scale complex virtual environment for teamtraining

35. Computer.-1995.-V.28.-N7.- P. 49-56. Англ.

36. Чумаков H. M., Серебряный Е. И. Оценка эффективностисложных технических устройств .- М.: Сов. Радио, 1980.

37. Андреев Н. И. Корреляционная теория статически оптимальных систем. М.: 1966.

38. Бурцев В. К.б Свечарник Д.В. О надежности и эффективности систем автоматического контроля и регулирования, приборостроение 1963 № 6.

39. Васильев Б.В., Козлев Б. А. Надежность и эффективность радиоэлектронных устройств. М.: Сов. Радио, 1964.1473 9. Ли Т. Г., Адаме Г. Э., Управление процессами с помощью вычислительных машин. М.: 1972.

40. Серебряный Е. И., Чумаков Н. М. Определение весовых коэффициентов частных показателей качества систем статического управления. Труды семинара « Оптимизация автоматическими методами » / КДНТП. Киев, 1970.

41. Серебряный Е. И. Оценка эффективности проектирования и модернизации систем.Труды семинара «Оптимизация автоматизированных систем и технологических процессов »/общество знание » УССР. Киев. 1976.

42. Железнов И. Г., Шаракшанэ А. С., Испытания сложных систем.М.: 1974.

43. Лысенко Н. В. Исследование эффективности учебных замкнутых телевизионных систем., Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Л.: 1976.

44. Гахович В.Д., Моисеенко В.В., Павлюк С.В., Сцхин А.В. Методика оценки качества подготовки оператора автоматизированной системы управления сложными объектами с учетом его психофизиологических характеристик. Киев. воен. ин-т упр. и связи Киев,1995.- 13с.

45. Зедгинидзе И. Г. Планирование эксперимента для исследования многокомпонентных систем. М., Наука, 1976.

46. Налимов В. В. Голикова Т. И. Логические основания планирования эксперимента. Препринт № 20. М., Изд-во МГУ,1971.

47. Владимир Богданов, Олег Татарников. Интерактивное искусство и оборудование для виртуальной реальности. //Компьютер пресс. 7,ионль,1999.

48. Попечителев Е. П. Инженерно-психологические аспекты синтеза систем отображения информации/ЛЭТИ.-JI., 1991.148

49. Томилин М. Г. Нашлемные дисплеи // Оптический журнал. 1999.-Т. 66, № б.-С. 81-86.

50. Рудометов Е., Рудометов В. Аппаратные средства и мультимедиа: справочник СПб: Питер Ком, 19 99.

51. Плескунин В. И., Воронина Е. Д. Теоретические основы организации и анализа выборочных данных и эксперименте.

52. Изд-во Ленннгр. ун-та, 1979.

53. Смоляров A.M. Системы отображения информации и инженерная психология. Учеб. Пособие.-М.: Высш. школа, 1982.

54. Гасов В.М., Меньков А.В., Соломонов J1. А., Шигин А. В. Системное проектирование взаимодействия человека с техническими средствами. Высшая школа,1991.

55. Губинский А.И. Надежность и качество функционирования эргономических систем. -JI. : Наука, 1982.

56. Ревенко В.Н., Сегал В.М. Комплекс средств отображения информации. -М.: Радио и связь, 1985.

57. Попечителев Е.П. Функциональные изображения в системах медицинской диагностики. Техника средств связи. Сер. ОТ., Вып. 3. 1981. С. 128-133.

58. Венда В.Ф. Видеотерминалы в информационном взаимодействии. Инженерно-психологические аспекты. М. : Энергия, 1980.-С.198.

59. Фокин Ю.Г. Оператор технические средства: обеспечение надежности. -М.: Военное изд-во, 1985.149

60. Ахлаков М.К. Информационная обратная связь как средство обеспечения надежности и эффективности деятельности оператора биотехнических систем., Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. СПб.: 1996.

61. Иванов-Муромский К.А., Черноморец В.А., Лукьянова О.Н. Психофизиология оператора в системах человек-машина. Киев: Наук.думка,1980.

62. Калошина И.П. Проблемы формирования технического мышления. М., 1974.

63. Майерс Г. Надежность программного обеспечения.-М.:Мир, 1980 .

64. Марр. Д. Зрение. Информационный подход к изучению представления и обработки зрительных образов. Перевод с английского. Гуревеч Н.Г. Москва «Радио и связь» 1987.

65. Ульман Ш. Принципы восприятия подвижных объектов/Пер. с англ. Под ред. В.Л Стефанюка. -М.: Радио и связь,1983.

66. Леушина Л. И. Зрительное пространственное восприятие. Л.: Наука,1978.

67. Глезер В.Д. Зрение и мышление. Л.: Наука, 1985.

68. Попечителев Е.П., Юлдашев З.М. Биотехнические системы в офтальмодиагностических исследованиях. Учебное пособие. СПб.,1997.

69. Рубахин В.Ф. Психологические основы обработки первичного информации. -М.:Наука,1974.

70. Болсунов С. Н. Гигаури И.К., Юлдашев З.М. Проблемы оценки характеристик зрения в условиях операторской деятельности, //человек и море. СПб., 1994. С 54-58. (Изв.ГЭТУ.

71. Попечителев Е.П. Биотехнические измерительно-вычислительные системы с тестовыми150воздействиями//Проблемы телевидения и видеотехники. СПб. 1995. С. 71-79. (Изв. ТЭТУ. Вып. 468).72.http://tmc03.human.waseda.ас.JP/-wwdu97//PrcHP/102/

72. Hamagishi, G., et al. 1995, Society for Information Display International Symposium Digest of Applications Papers, XXVI, 75-78.

73. Основы инженерной психологии. -М.: Наука, 1977.

74. Машкова В.М. К вопросу повышения надежности человека-оператора. Методика и техника экспериментальных исследований операторских деятельности. М.: Наука, 1982.

75. Немчин Т.А. Состояние нервно-психоческого напряжения. -JI. : изд.-во ЛГУ, 1983.-166 с.

76. Дикая Л.Г. Методические приемы организации системных исследований функциональных состояний человека-оператора // Методика и техника психофизиологического эксперимента. -М.: Наука,1987.8 3.Розенблат В.В. Проблемы утомления. -М.: Медицина, 1975 .151

77. Гельтищева Е.А., Селехова Г.Н. Гигиеническая оценка работы студентов технического вуза на дисплейных вычислительных комплексах // Гигиена труда и профессиональных болезней. -1992.- N б.- С. 10-12.

78. Фролов М.В., Гладкова В. А., Хачатурянц J1.C. Биологическая обратная связь метод и качество операторской деятельности / Психологический журнал, 1984.-т. 5.-С.85-91.

79. Свиридов Е.П. Влияние эмоционального напряжения залповых характеристик векодвигательной реакции оператора / Методика и техника психофизиологического эксперимента. -М.: Наука, 1986.- С.7-10.

80. Kern P., Braun M.//off.Manag.-1996.-Nil.-Р.52-55.Hem.

81. Nemire Kenneth, Jacoby Richard H., Ellis Stephen R. Simulation fidelity of a virtual environment display.//Hum. Fact.- 1994.-Vol.36,N1.- P.79-93.

82. Wickens Chistopher D. Virtual reality and edication//IEEE Int. Conf. Syst., Man., and Cybern. "Emergent. Innov. Inf. Transfer Process and Decis. Mak ." , Chicago, III., Oct. 18-21,1992.:Conf. Proc. -Pisca-taway(N. J.), 1992.

83. Фролов M.B., Свиридов Е.П. Изменение параметров векодвигательной реакции оператора в процесс длительности152работы/Методика и техника экспериментальных исследований операторской деятельности. -М.: Наука,1982.-С.50-55.

84. Свиридов Е.П. Переходные процессы в параметрах векодвигательной реакции при оценке различных функциональных состояний./ Аппаратура и методы исследования деятельности оператора. -М.: Наука,1989.-С.22-28.

85. Баевский P.M., Кукшкин Ю.А., Марасанов А.В, Романов Е.А /Методика оценки функционального состояния организма человека //Медицина труда и промышл. экология.-1995.-N 3.- С. 30-34 .

86. Ахлаков М.К., Лысенко Н.В. Автоматизированное рабочее место студента с информационной обратной связью / ВДНХ СССР, 1986. -N11.

87. Аль-наами Б., Лысенко Н.В. Влияние виртуальности реальности на интенсивность работы обучающихся с трехмерными изображениями// Материалы пятый международной конференции."Современные технологии обучения".-СПб.-1999.

88. Ахлаков М.К., Касаткин Е.А., Лысенко Н.В. Оценка разрешающуй способности телевизионного анализатора направленности взгляда оператора // Сб.науч.тр.Вып.429.-Л.: Известия ЛЭТИ.

89. Грановская P.M. Элементы практической психологии. -3-е изд., с изм. И доп. СПб.: Свет, 1997.

90. Плотников В.В., Кореневский Н.А., Забродин Ю.М. Автоматизация методик психологического исследования: принципы и рекомендации. Орел, 1989.

91. Небылицин В.Д. Психофизиологические исследования индивидуальных различий. М.: Наука, 1976, с.206-229.153

92. Матюшкин A.M. Основные направления исследования психологии мышления и творчества. Психологический журнал, 1984, № I, с. 9-17.

93. Грановская P.M., Березная И.Я. Интуиция и искусственный интеллект. -Л.: Издательство ленинградского университета. 1991. -272 с.

94. Str (w:0,s) ; if Length(s) = 1 thens : = 1 0 1 + s ; LZ := S; end;procedure Dtlnit; var1. S: String;dy,dm,dd,dw,th,tm,ts,tslOO:Word; begin

95. WriteLn(t,' Владение компьютером: ',man.comp);1. WriteLn(t,1 Монитор:monitor);1. WriteLn(t,1 Дата:dt.date);1. WriteLn(t,' Самочувствие:man.sost);

96. WriteLn(t,' Время проведенное за компьютером со шлемом: man.TimeVFX1);

97. WriteLn(t,1 Время проведенное за компьютером без шлема: 1,man.TimeMonitor);

98. Write(t,mastime1.J.:3); tl := tl + mastime1.[j]; endelse Write(t,1 ':3);if maser 1. J. = 1 then Write(t,'*') end; t2 := t2 + tl; Write (t, ' | ') ; if tl > 0 then

99. Write(t,tl:10,e:15); WriteLn(t); end;1. WriteLn(t,•');

100. WriteLn(t,1 Общее время: ',t2); WriteLn(t,'');1. Close (t) ;end;procedure EnterData; varsh:integer; t:Text;label last ;beginsh : = 0 man.fio man.year man.zr man.comp1. Cls ;

101. Title(120,20,400,20,'Фамилия Имя Отчество Input(120,40,400,20,'');

102. Title(120,100,400,20,'Возраст: ');1.i i ii i1601.put(120,120,400,20,1' );

103. Title (120, 180, 400, 20, 'Зрение: '); Input(12 0,200,400,20,1');

104. Title(120,260,400,20,'Уровень работы с компьютером: '); Input(120,280,400,20,' ' ) ;

105. EndFlag,StartFlag:Boolean; hl,h2,ml,m2,si,s2,si001,sl0 02,tt:Word; p,er,err:Integer; С: Char; I,L,N:Integer; st:string; labellabl,lab2; begin Cls ;1. MouseHide;setfillstyle(1,0);

106. Title (20, 80,270, 20, 'Время проведенное за шлемом:')/

107. Button(330,80,20,20, Button(3 60,80,20,20, Button(3 90,80,20,20, Button(420,80,2 0,20, Button(450,80,20,20, Button(480,80,20,20,0') ; 5') ; 10 ' ) ; 15 ' ) ; 20» ) ; 25');

108. Title (20, 180,270, 20, 'Время проведенное за шлема:');0 ' ) ; ' 10 ' ) ' 20 ' ) ' 25 1 ) ' 30 ' ) ' 35 1 ) ' 40 ' )

109. Button(330,180,20,20, Button(3 60,180,20,20, Button(3 90,180,20,20, Button(420,180,20,20, Button(4 50,180,20,20, Button(480,180,20,20, Button(510,180,20,20, Button(280,280,80,20,'Далее'repeat

110. Title (80, 200, 500, 20, 'Дайте самооценку вашего самочувствия:')

111. Str(Number,S) ; S := S + 1.pcx'; if FileExists(S) then begin

112. Number := Number + 1; goto first; end;

113. SetLineStyle(SolidLn,0,ThickWidth); line(xl,yl,x2,y2);

114. SetLineStyle(SolidLn,0,NormWidth); xl:=x2; yl:=y2; end; end;

115. SetColor(0); h2:=h2+h; Str(h,St) ;outtextxy(Dx + 30 + (i 1) * 70,Dy - 10,st); end;str(h2,St);

116. SetLineStyle(SolidLn,0,ThickWidth); Line(Dx + 370,Dy 20,Dx + 360,Dy - 20);1.ne(Dx + 360,Dy 20,Dx + 367,Dy - 11 Line(Dx + 367,Dy - 10,Dx + 360,Dy); Line(Dx + 370 ,Dy,Dx + 360,Dy);

117. SetLineStyle(SolidLn,0,NormWidth);outtextxy OutTextXY OutTextXY OutTextXY OutTextXY OutTextXY OutTextXY OutTextXY OutTextXY OutTextXY OutTextXY OutTextXY OutTextXY OutTextXY OutTextXY OutTextXY OutTExtXY OutTextXY OutTextXY

118. Assign(f,MonFile); Reset (f) ;

119. ReadLn(f,monitor); Close(f) ; end elsemonitor := 44" SVGA 31KHz'end;procedure TestMouse; beginif not CheckMouse then begin

120. WriteLn(1 Mouse not found Halt (0) ; end;end; begin

121. TestMouse; Number := 0; SaveFlag := 1 ; Randomize; MasInit; Strlnit; Moni torReader; StartGraph; Start;1. CloseGraph;1. Листинг модуля Linesprogram Lines; uses

122. Graph,CRT,DOS,Mouse,Utils;procedure Pause; var1. С: Char; begin1. С := ReadKey; end;procedure Main(K:Integer);var

123. Title(60,20,100,20,'Расстояние:') Input(60,40,100,2 0,LI); Title(180,20,100,20,'Толщина:'); Input(180,40,100,20,L2); Button(320,40,100,20,'Далее');175

124. Val (LI, K1, Code) ; Val(L2,K2,Code); Main2(K1,K2); goto labl; end; until False; last: end;begin;1. StartGraph; { Main(2);1. Main2(4,4);1. Menu ; end.1. Листинг модуля Mouseunit mouse; interface uses dos; typetcursor=record

125. Assign(F, FileName); Reset(F); Close(F); {$!+}

126. Win(x,y,x + w,y + h,7,0,1); SetColor(14);

127. Win(x,y,x + w,y + h,0,7,0);

128. Win(x,y,x + w,y + h,8,8,3); SetColor(3);

129. Rectangle(x,y,x + w,y + h); SetColor(14);

130. S:=l/2*mas21.*mas2 i-1. *sin(gradtorad(masl[i]-masl [i-1])) else