リップ電流をシミュレートするバーチャルリアリティビデオゲームの開発

要約

裂け目の流れは、米国で最も致命的な気象災害の一つです。思い出に残る魅力的な方法でリップ電流に巻き込まれたときに取る適切なアクションを実証するために、バーチャルリアリティビデオゲームが開発されています。

要約

米国の海水浴客は多くの異なる危険に直面していますが、裂け目の流れは毎年海洋水泳選手にとって最も致命的です。裂け目の流れによって提示されるリスクにもかかわらず、国民は彼らの危険と1つに巻き込まれたときに取る適切な緩和行動についての限られた理解を持っていることは明らかです。この問題を改善するために、参加者をシミュレートされたリップ電流に置くバーチャルリアリティ(VR)ビデオゲームが開発されました。VRゲームは、2019年7月と8月の間にニューヨーク州ロングアイランドの大西洋岸で海水浴客を調査するために使用されました。参加者が裂け目の流れに直面したときに取った行動は、彼らがそれを脱出したか溺れたかに合わせて記録されました。各プレイヤーとのインタビューは、彼らがリッピング現在のシミュレーションのリアリズムと1によって影響を受けたときに取る適切な行動を実証する際にその有効性を決定するためにゲームに参加した後に行われました。これらの結果を分析すると、VRはリップ電流リスクを伝える可能性があり、それをユニークで魅力的な方法で最小限に抑える方法が得られます。しかし、VRシミュレーションの使いやすさを向上させ、人口統計などの要因がリップ電流リスクや行動応答にどのように影響するかを理解するためには、さらなる作業が必要です。

概要

裂け目の流れは「ビーチ¹から離れて伸びる水の強く、狭い流れ」です。裂け目の流れは、一般的に波を壊す任意のビーチで発生することができ、海岸からすぐに水泳選手を輸送することができます。危険な裂け目の流れは、わずか2〜3フィート²の波の高さで一見「安全な」ビーチの日に発生する可能性があり、したがって、彼らは海岸からかなりの距離を運ばれるように水泳選手を驚かせることができます。これは、パニック、疲労、さらには溺死の危険に水泳選手を置きます。その結果、裂け目の流れは、米国の気象死亡者の主要な原因の1つです。例えば、2018年には71人の死者が裂け目の流れに起因し、2009年から2018年の10年間の10年間で、毎年平均58人が死亡した^3。リップ電流は海水浴客にとって主要な危険です。2018年、リップの現在の死亡者は、米国のすべての「サーフゾーン」死亡者の65%を占めました。ある研究では、男性が女性よりも裂け目の流れから溺れる可能性が女性の6倍以上であることが判明したため、リップ電流に関する人口統計学的コントロールがあるようです^。さらに、追加の調査によると、頻度の低いビーチユーザーはビーチの安全選択を下す可能性が高い^5、地元以外の人々は地元の人々よりもサーフゾーン^66、77で怪我を負う可能性がかなり高いことがわかりました。

それにもかかわらず、米国で最も致命的な気象災害の中で彼らの場所にもかかわらず、裂け目の流れは国民によって十分に理解されていません。テキサス州の392人の公共ビーチユーザーを対象とした調査では、フロリダ^州ペンサコーラビーチで行われた研究で同様の結果が見つかりましたが、^彼らに提示された写真から裂け目電流を正しく識別できるのは13%に過ぎないと判断しました。そしてマイアミビーチ、フロリダ^州10(27%)。より広い意味では、Houser et al(2017)5は、米国50州のうち49州で1622人の回答者を対象にインターネットベースの調査を実施し、参加者の54%が裂け目の流れに巻き込まれたときに取る行動を正しく報告していることがわかりました。⁵しかし、調査サンプルの自己選択の性質は、サンプルの10%だけが頻度の低いビーチユーザーであり、電流を裂くのに最も脆弱であり、1つで何をすべきかについての知識が少ないことを調査で示したと述べた。

裂け目の流れは、彼らが国民によって十分に理解されていないことを考えると、ユニークな課題を提示することは明らかであり、最小限または全く事前の警告なしで小さなスケールで突然起こり、死に至る可能性があります。したがって、この公安の課題に対処するためには、新しいアプローチが必要です。バーチャルリアリティ(VR)などの没入型技術は、リップ電流リテラシーを向上させ、衝撃時の肯定的な行動を奨励するための革新的なアプローチを提供します。以前の研究では、VRと同様のタイプの没入型メディアが情報の伝達に非常に効果的であることを示しています。VR は、通常はヘッドセットの助けを借りて、聴覚と視覚的なフィードバックを組み込んだシミュレートされた環境内で行われる対話型エクスペリエンスとして定義されます。ある最近の研究¹¹は、VRは成熟した技術であり、科学的調査プロセスを支援するのに適していると主張した。さらに、他の最近の研究¹²は、個人がVRサプリメントでニューヨークタイムズの記事を読むとき、彼らは信頼できるとソースを認識し、提示された情報を思い出し、他の人と共有し、テキストとグラフィックだけで伝統的なメディアで記事を読んだ人よりも感情的なつながりを感じる可能性が高いことを示しました。追加研究^13,,14は、没入型メディアは、トピックの関与と現実世界の適用性を高めることによって教育を促進すると結論付けました。最近では、^研究者15はVRを活用してカテゴリー3のハリケーンの上陸をシミュレートし、VRを見ている調査回答者は、従来のテキストやグラフィック製品のみを見ている人よりも避難を検討する可能性が有意に高いと判断しました。その明確な有用性にもかかわらず、研究やイニシアチブは、より良い場所を見つけて、裂け目の流れに反応するためにビーチのユーザーを訓練するユニークな課題にVRを効果的に適用する方法を包括的に示していません。現在の研究は、最初に個人に仮想海洋環境で泳いだり波を動かしたりする方法を教え、その後、裂け目の流れの突然の警告のない発症にどのように反応するかを評価することによって、その研究ギャップを埋めます。参加者は、これらの行動のそれぞれが裂け目電流^16、17に巻き込まれたときに有効な応答とみなされ、個々の裂け目に固有の条件がしばしば脱出^を促進するのに最も効果的である可能性のある行動を指示するので^、17水泳と手を振って助けを求める訓練を受けました。私たちは、VRリップ電流シミュレーションの現実的で記憶に残る性質は、参加者が仮想ゲームで回避行動をうまく行い、その経験がリップ電流リスクと軽減の知識を高めたことを報告することを可能にすると仮定しています。

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プロトコル

使用されるすべての方法は、ホフストラ大学の機関研究委員会(IRB)によって承認されました。開発されたVRビデオゲームは、64人を調査するために使用されました。

メモ: スクリプトは C# 言語で記述されており、次のページからダウンロードできます https://github.com/Jasebern/HofstraVR。

1. VRリッピングの現在のビデオゲームの作成:仮想環境とユーザーの入出力

1. オープンVR開発プラットフォーム(例えば、Unity^18)。この手順は Unity 2018.3.1f1 で完了しました。
   1. 「現在のリップ」という新しい 3D プロジェクトを開始します。3D プロジェクトには、ソリッド オブジェクト¹⁹として表示できる 'ゲーム オブジェクト' で構成される 1 つまたは複数のシーンが含まれています。スクリプトをゲームオブジェクトに追加すると、環境に対する対話性とリアルタイムの変更が可能になります。このプロジェクトには、4つのシーンと多数のゲームオブジェクトが含まれます。
   2. [Unity アセット ストア] タブを開きます。これには^、2Dおよび 3D ゲーム オブジェクトとオーディオ ファイルの既に作成されたコレクションであるプレハブが含まれています。
   3. VR 開発の基盤となるアセットを提供する Unity アセット ストアから「Oculus 統合」アセットをインポートします。
2. 最初の新しいシーンを作成する:メインメニュー (図 1)。
   1. アセットを使用 する |作成 |地形レイヤー を追加し、メインメニューシーンの魅力的な背景として丘陵の緑の地形アセットを作成するために適切な色を追加します。
   2. ゲームオブジェクトを使用する |UI |キャンバスを使用して、タイトルVR シミュレーションのテキスト ボックスを持つメインメニューというタイトルの新しいキャンバスを追加します。キャンバスは、テキストとボタンを保存するゲームオブジェクトで、ユーザーの操作と、その入力⁴に基づいてシミュレーション内の指定されたイベントを実行できるようにします。
   3. C# 言語で記述されたスクリプトをゲーム オブジェクトにアタッチします。シーン階層内で目的のターゲット ゲーム オブジェクトを選択して、スクリプトを追加します。次に、[ インスペクター ] タブで[コンポーネントの 追加] を選択します。新しいスクリプトをクリックし、目的のスクリプト タイトルを入力します。
   4. 上記の手順に従って 、MainMenu というスクリプトを メインメニュー のキャンバスに追加します。
      注: 使用されているすべてのスクリプトのタイトルと機能については 、表 1 を参照してください。
   5. ゲームオブジェクトを使用する |UI |キャンバスに 4 つのテキスト ボタンを追加するボタン:スタート、オプション、について、および終了します。ボタンが選択されている場合は、MainMenuおよびマウスホバースクリプトから適切な関数を呼び出します。
3. 2 番目の新しいシーンを作成します。 ブイテスト (図 2).
   1. Unity アセットストアから リアルウォーター アセットをダウンロードし、 シーンにシー プレハブを追加します。
      1. 海の波のオーディオファイルをループ上の 海 プレハブに追加します。[コンポーネントの追加] を選択して [インスペクター ] タブから 追加する 。オーディオ ソース:
   2. 上記のように地形レイヤーツールを使用して、Beachという名前のゲームオブジェクトを作成します。[インスペクター ] タブの[地形] オプションで、[地形と地形の設定] ツールを使用して、砂のスタイルと色を設定します。
   3. Unity アセットストアから標準アセット パッケージをダウンロードし、 プレーヤー プレハブをシーンに追加します。 Player プレハブには、プレーヤー内に埋め込まれたカメラが含まれており、その動きに従ってゲーム参加者が Player を制御している感覚を作り出します。
      1. 上記の方法で、プレーヤーのプレハブにプレーヤーコント ローラー、プレーヤーモーター、プレーヤーモーター 2、およびフロートオブジェクトのスクリプトを追加します。これらのスクリプトは、Oculus VRコントローラを使用して、ゲーム参加者がプレーヤープレハブを制御できるようにします。
      2. アセットを選択してカメラにアニメーションを追加 する |作成 |アニメーターコントローラ. アニメーターウィンドウ を使用して、カメラが上下に動くアニメーションを記録し、連続してループするように設定します。これは、海に浮いたままの人をシミュレートします。
      3. 上記の方法で 、TextCanvasというキャンバスを追加します。階層内のプレーヤーにドラッグして、子 TextCanvas をプレーヤー にドラッグします。子ゲーム オブジェクトは、親ゲーム オブジェクトの移動と回転のプロパティを継承します。テキストをテキスト キャンバスに追加します。そのテキストを読み取るオーディオファイルを録音し、上の実行に合わせて TextCanvas に追加し、シーンの開始時に再生するように設定します。
      4. インスペクタタブに移動し、トランスフォームオプションの位置を調整して、プレーヤーの位置を設定します。プレーヤーの位置を X=-23.44、Y=1、Z=5.97 に設定します。
   4. ユニティアセットストアから VRハンズとFPアームズパック をダウンロードし、子供の上に「FP_Character」プレハブを Playerにダウンロードしてください。これにより、腕は プレーヤー と一緒に移動し、また、プレーヤーのカメラで上下にボブすることができます。
      1. 階層内でプレハブを選択し、名前の横にあるチェックボックスをオンにして、目的のプレハブを選択します。プレハブFP_Characterは、左右の2本の腕を含む男性と女性のプレハブの両方を含む。
   5. 新しいゲーム オブジェクトを追加するには、階層内を右クリックし、[ 空の作成] を選択します。ゲーム オブジェクトのチェックポイントに名前を 付けます。
   6. Unity アセットストアから シンプルブイ アセットをダウンロードし、チェックポイントの子として ブイ プレハブをシーンに追加します。 ブイ プレハブを複製するには、それを右クリックして [複製]を選択します。1 つの「ブイ L」ともう 1 つの「ブイ R」に名前を付け、上記のように各変換位置を調整して、X 軸に 4 ユニットの部分を配置します。ブイ L の位置を X=-2、Y=0、Z=0 に設定し、ブイ R の位置を X=2、Y=0、Z=0 に設定します。
      1. [チェックポイントゲーム オブジェクト] の [インスペクター ] タブで、[コンポーネントの追加 ] を選択します。物理学 |ボックスコリドール.次に、[コライダーを編集]を選択し、2 つのブイ間にコライザを描画します。
      2. 上記のように、チェックポイントのゲームオブジェクトにチェックマークスクリプトを追加します。スクリプトは、プレイヤーがシーンに入ると (つまり、ブイを泳いで)、次のシーンに遷移します。
4. 3 番目の新しいシーンを作成する: [Wave Test ] (図 3) を選択して [ | ブイ テスト シーンに残っている間に名前を付けて保存し、名前を変更します。
   1. [階層] でチェックポイント ゲーム オブジェクトを右クリックし、[削除] を選択して、チェックポイントゲーム オブジェクトを削除します。
   2. Unity アセット ストアから 古い木製の行ボート v2 アセットをダウンロードして、シンプルな木製ボートをシーンに追加し、 ボート プレハブをシーンに追加します。上の方法でボートの変換位置を X=-12、Y=-0.16、Z=14.66 に調整します。
   3. Unity アセットストアから低ポリアニメーションの人々アセットをダウンロードし、キッドプレハブをシーンに追加します。上記のようにキッドプレハブを複製し、両方の子供は、ボートプレハブに、子供とボートにゲームオブジェクトの名前を変更し、ボートの2つの座席の上に2人の子供を見つける。
   4. 上記のように、子供のゲームオブジェクトでボートにアニメーターを追加し、ゆっくりと動き回る行漕ぎボートをエミュレートし、ゆっくりと水の周りを回るボートのアニメーションを記録します。
   5. 「階層」ウィンドウで「プレーヤープレハブ」とその子に移動し、左手の名前を「手を振る」に変更します。
      1. 上記のように、波の手に アニメーター を追加し、手の波をシミュレートして上下に動く腕と手のアニメーションを記録します。
      2. 上記のように、Player Game オブジェクトのインスペクタータブで、先ほど追加した水に飛び散る 2 本の腕のクリップとは異なり、水に飛び散るハンドのオーディオ クリップを含むオーディオ ソースを追加します。
      3. 上記のように、波の手に FemaleAnimate スクリプトを追加して、ゲーム参加者がOculusコントローラを使用して手の波を制御できるようにします。
   6. TextCanvasのテキストを調整して「ボートに乗っている人に波を打つ!」と読み、そのテキストを読み取るオーディオファイルを録音し、シーンの開始時に再生するように設定します。
   7. PlayerMotor2スクリプトに基づいて、参加者がボートとウェーブを見るとすぐに、Unity はリップカレント シーンに移行します。
5. 4 番目の新しいシーンを作成します: リップ電流 (図 4)。
   1. TextCanvasのテキストを調整して「岸から引っ張られている」と読み、上記のように、そのテキストを読み取るオーディオファイルを録音し、TextCanvasに追加して、シーンの開始時に再生するように設定します。
      注: 参加者がリップ電流に異常を起こしたことを最も正確にシミュレートするために、明示的に示してはなりません。
   2. 上記のように、rip_colliderという名前の階層に新しいゲームオブジェクトを作成しBox、ボックスコライダーを追加します。rip_colliderを使用して、ビーチから海に広がる狭い流路としてリップ電流をエミュレートするには、変換を使用して位置を X、=251、Y=1、Z=251 に設定し、スケールを X=8.2 および Z=35.7 に変更して適切な寸法を作成します。PlayerMotor2スクリプトは、常にプレーヤーを岸から(つまり、ビーチ地形)から垂直に引っ張ることによって、リップ電流をシミュレートします。この裂け目電流は、通常のプレイヤーの水泳モーションよりも1.25倍強い一定の力です。
      1. ゲームオブジェクトを選択する |効果 |パーティクル システムを使用して、新しいパーティクル システムを追加し、「雨の基本」と題して、それをrip_colliderに子にします。パーティクル システムは、雨や雲などの 3D で液体エンティティをエミュレートします。パーティクル システムは、海水の裂け目の流れを区切るのに役立つ、泡状の水をシミュレートするために使用されます。これを行うには、[インスペクタ]タブで、変換位置を X=0、Y=3、Z=0.97 に設定し、X=0.1 および Z=0.1 のスケールを設定して、パーティクルをリップ電流チャネル内に埋め込みます。
   3. 上記のように、[インスペクター ] タブを使用して、Rip_colliderゲームオブジェクトにRipExitスクリプトを追加します。このスクリプトは、プレーヤーがリップ電流をエスケープしたかどうかを記録します (つまり、rip_colliderコライザを終了します)。
      注: 表 1で説明したように 、PlayerMotor2 スクリプトは、シーンを終了し、次のいずれかの条件が満たされるとメイン メニュー シーンに戻ることによって、現在のリップ シーンのほとんどの側面を制御します。
      -- プレイヤーの波
      -- プレイヤーがrip_colliderを終了
      -- スタミナがゼロに達する
      このスクリプトは、シーン内のプレイヤーのインタラクションの結果をファイルに書き出し、後でリップ電流との全体的な参加者の相互作用に関するデータ分析に使用されます。
6. 最終プロジェクトをビルドするには、[ ファイル|ビルド設定 と作成された 4 つのシーンがすべてチェックオフされ、適切な順序で確認します。次に、プラットフォーム PC、Mac と Linux スタンドアロン を選択し、[ ビルド] を選択します。これにより、ビルド出力フォルダーの選択ウィンドウが表示されます。適切なフォルダ(デスクトップなど)を選択してビルドします。これにより、必要なフォルダに '現在の Rip Current' という名前の実行可能ファイルのショートカットが作成されます。

2. VRリッピング現在のビデオゲームで個人を調査

1. デスクトップショートカットを使用して「Oculus」ソフトウェアを開き、プログラムを介してハードウェアを設定します。ヘッドセット、2 つのセンサー、および 2 つのコントローラーがすべて緑色で表示されていることを確認します (図 5)。
   1. 調査の場所と採用方法を決定します。本研究では、利便性サンプリングを採用した。研究者たちは7月と8月の間に8週間、週に2回公共ビーチを訪れ、ビーチの遊歩道を歩いている間に潜在的な参加者を募集しました。少なくとも16歳であることに加えて、参加する意欲以外の要件はありませんでした。
2. 別のiPadで調査パート1(同意フォームと人口統計学的質問)を管理します。
3. VRコントローラを参加者に渡し、正しい手で正しく持っていることを確認し、コントロールに慣れているか、ヘッドセットを参加者に装着します。
4. デスクトップから現在の リップショートカット を選択して実行します。
5. 参加者がシミュレーションを進め、必要な場合にのみコーチング/アドバイスを提供できるようにします。彼らは自分でメインリップ現在のシーンを完了する必要があります。
6. 完了したら、ヘッドセットを取り外し、調査の第2部、インタビュー部分を開始します。
7. マイクをタブレットに接続して録音を開始します。リップ電流に関する事前知識と経験、および取る適切な行動を実証する際のリップ電流シミュレーションの有効性、ならびにそのリアリズムと没入型性の評価に関する質問をする。
8. インタビューが完了したら、録音を中止し、参加者に感謝し、必要に応じて報酬を提供します。現在のリップシーンに記録された日付とプレイヤー番号に対応する名前でインタビューファイルを保存します。

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結果

VRリッピング現在のビデオゲーム調査は、2019年7月と8月にニューヨーク州ポイントルックアウトのヘンプステッドビーチの町でロングアイランドで行われました(詳細な結果は 補足表1-3で見つけることができます)。64人がゲームをプレイし、調査に回答し、60人がリップ電流を逃れ、4人が溺死しました(スタミナはゼロに達しました)。脱出した60人のうち、51人が手を振って助けを?...

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ディスカッション

フォローアップ調査の結果の予備的な分析は、VRリップ現在のビデオゲームが一般的にリスクを正確に描写し、魅力的で思い出に残る方法で取るために適切な行動を示す上で効果的であったを示しています。Likertスケールの質問に対する回答者は、VRシミュレーションが裂け目電流よりも準備ができていると感じ、また、それはかなり没入型であることを示しました。さらに、6つの簡単なス?...

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資料

Name	Company	Catalog Number	Comments
Dell 17.3" Alienware 17 R5 Laptop	Dell		PC for virtual reality development
Oculus Rift S	Oculus		Virtual reality headset