باد می تواند بر رفتار افراد و نحوه سکونت آنها در یک فضای معماری یا شهری تأثیر بگذارد. علاوه بر این، واقعیت مجازی (VR) امکان شبیه سازی پدیده های مختلف فیزیکی و حساس مانند باد را فراهم می کند. هدف ما تجزیه و تحلیل اثرات بازنمایی های مختلف باد از نظر درک ویژگی های آن و احساس حضور در VR است. ما دو مطالعه درون موضوعی را با هدف ارزیابی پیشنهادهای مختلف بازنمایی باد (از جمله محرک‌های سمعی و بصری و لمسی) انجام می‌دهیم تا اثرات آن‌ها بر درک ویژگی‌های باد و حس حضور در صحنه VR را شناسایی کنیم. تجزیه و تحلیل ما اثرات قابل توجهی از بازگرداندن لمسی را بر جلوه‌های بصری مورد استفاده در مطالعه نشان داد، هم برای درک ویژگی‌های باد و هم برای افزایش حس حضور در صحنه VR. شرایط لمسی (T) خطای تخمین جهت باد را در مقایسه با شرایط بصری (V) 27 درصد کاهش داد. خطای نیروی باد با استفاده از (T) با (V) 9.8٪ کاهش یافت. (T) حس حضور را 12.2 درصد نسبت به (V) افزایش داد. آزمایش دوم ما تخمین بیش از حد نیروی باد درک شده را در مقایسه با مقدار مرجع مقیاس بوفور نشان داد. برای حداکثر مقدار نیروی ارزیابی شده، میانگین نتیجه 91٪ بیشتر از مقدار مرجع بود، در حالی که برای پایین تر، میانگین پاسخ 77٪ بیشتر از مقدار مرجع بود. مطالعات قبلی رندر باد در واقعیت مجازی را ارزیابی کرده‌اند و دیگران تجسم نتایج شبیه‌سازی باد را مطالعه کرده‌اند. طبق دانش ما، مطالعه ما اولین مطالعه ای است که درک این دو نوع بازنمایی و همچنین اثرات باد را بر عناصر بافت مقایسه می کند.

کلید واژه ها:

درک باد ؛ نمایش باد ; واقعیت مجازی ؛ آزمایش کاربر ; حس حضور ؛ تجسم CFD مدل سه بعدی شهری

1. مقدمه

باد می تواند کیفیت هوای یک فضا را بهبود بخشد و بر آسایش حرارتی و مکانیکی افراد تأثیر بگذارد [ 1 ]. باد می تواند نحوه درک و استفاده از یک مکان را تغییر دهد. با این حال، ویژگی‌های حساس آن (که به عنوان آنهایی که گیرنده‌های بدن ما را تحریک می‌کنند) در بازنمایی‌های معماری مورد استفاده قرار نمی‌گیرند. ما در نظر می گیریم که اطلاعات کمی باد ارائه شده در مراحل ارتباطی پروژه های معماری و شهری ویژگی های حساس به پدیده را به طور کامل نشان نمی دهد (همانطور که در بخش 2.1 ارائه شده است ). به همین دلیل است که تصمیم گرفتیم انواع مختلف نمایش باد را بررسی کنیم. علاوه بر این، واقعیت مجازی (VR) در زمینه‌های معماری و طراحی شهری علاقه‌مند است و امکان کاوش یک مدل سه‌بعدی در مقیاس‌های مختلف را فراهم می‌کند. 2 ارائه شده است ). فراتر از جنبه های بصری، VR امکان افزودن و ارزیابی فیزیکی و فیزیکی را ارائه می دهد. پدیده های حساس مانند دما [ 3 ]، تأثیر رعد و برق [ 4 ]، تغییرات آب و هوایی [3]5 ، و اثرات باد [ 6 ].
برگر و کریستی [ 7 ] از نتایج شبیه سازی باد فضای شهری برای ایجاد انیمیشنی از جریان باد در یک محیط غوطه ور استفاده کردند. آنها ادعا می‌کنند که عملکردهای داخلی نرم‌افزار تجسم CFD برای مهندسان ساخته شده‌اند، و «این نرم‌افزار برای کاوش بلادرنگ نتایج برای معماران، کاربر پسندی ندارد»، که باعث ایجاد شکاف می‌شود. آنها سعی کردند این شکاف در مطالعات باد را با یک کار مشترک مبتنی بر فناوری موتور بازی پر کنند.
سوال اصلی تحقیق ما این بود که چگونه می‌توان ویژگی‌های حساس باد را در یک فضای عمومی به منظور انتقال اطلاعاتی که با اطلاعات درک شده در یک موقعیت واقعی قابل مقایسه باشد، نمایش داد و امکان درک اثرات آن را فراهم کرد.
برای پاسخ به این سوال، مطالعه خود را به دو آزمایش مختلف تقسیم کردیم. هدف از اولین مورد تجزیه و تحلیل ادراک خواص باد (نیرو و جهت) و همچنین احساس حضور در صحنه VR بود. ما از چهار شرط بر اساس سه نمایش باد مختلف استفاده کردیم: (I) اثرات سمعی و بصری باد بر عناصر بافت، (II) تجسم جریان باد و (III) نمایش لمسی با استفاده از هشت فن دیجیتالی کنترل‌شده. نتایج آزمایش نشان می‌دهد که شرایط با استفاده از نمایش لمسی به مقدار ورودی مربوط به نیرو و جهت باد نزدیک‌ترین است. حالت لمسی نیز یکی از مواردی بود که حس حضور در صحنه VR را بیشتر افزایش داد.
آزمایش دوم ما بر جهت باد و درک نیرو در مقایسه با مقادیر مرجع مقیاس بوفورت متمرکز بود. ما از سه متغیر مختلف استفاده کردیم: (I) نیروی باد، (II) جهت باد و (III) پیشنهاد باد بصری.
مطالعات ما علاقه به استفاده احتمالی از نمایش‌های باد را نشان می‌دهد که حسگرهای بدن افراد و در نتیجه ذهن آنها را تحریک می‌کند تا توهم فضای شهری را فراتر از جنبه‌های زیبایی‌شناختی فضا و بازنمایی‌های سنتی باد ایجاد کند.
ساختار باقی مانده این مقاله به شرح زیر است: در بخش 2 ، ما کارهای قبلی را در مورد نمایش باد در زمینه های مختلف، تأثیر آنها بر نمونه اولیه و دو آزمایش خود ارائه می دهیم. بخش 3 دستگاه ما را از نظر نصب فیزیکی مورد استفاده برای انجام آزمایشات ما توصیف می کند. بخش 4 و بخش 5 مطالعات کاربران ما را با فرضیه ها و نتایج آنها شرح می دهد. در نهایت، یک بحث کلی در بخش 6 و یک نتیجه گیری در بخش 7 ارائه می کنیم.

2. پس زمینه

باد می تواند حواس مختلف را تحریک کند. بازخورد صوتی، لمسی و حرارتی را برای بدن انسان فراهم می کند. اثرات آن را می توان با دید نیز درک کرد، زیرا باعث حرکت عناصر زمینه می شود.
ما جستجوی کتابشناختی خود را بر روی سه گروه مختلف بازنمایی متمرکز کردیم. اول، تجسم جریان باد که در زمینه های معماری، شهرسازی و مهندسی استفاده می شود (به بخش 2.1 مراجعه کنید ). از آنجایی که این نمایش‌ها از کل مجموعه ویژگی‌های حساس این پدیده بهره‌برداری نمی‌کنند، ما تصمیم گرفتیم جستجوی خود را به رشته‌های دیگر، مانند سینما و گرافیک کامپیوتری، که باد توسط اثرات مکانیکی آن پیشنهاد می‌شود، گسترش دهیم (به بخش 2.2 مراجعه کنید ). در نهایت، با رندر لمسی باد در صحنه های واقعیت مجازی پایان می دهیم (به بخش 2.3 مراجعه کنید ).

2.1. تجسم جریان باد در زمینه های معماری، مهندسی و طراحی شهری

در این زمینه ها، بازنمایی باد بیشتر بصری است. آنها بر اساس طرح‌های پیشنهادی (در بخش 2.1.1 را ببینید ) و بر روی تجسم نتایج شبیه‌سازی سیال (به بخش 2.1.2 مراجعه کنید )، که در آن جریان باد قابل مشاهده می‌شود تا تعامل آن با عناصر زمینه را آشکار کند.

2.1.1. طرح های جریان باد

Gandemer [ 1 ] از طرح‌های جریان باد برای توضیح اثرات حاصل از تعامل بین باد و مورفولوژی ساختمان‌ها استفاده می‌کند. او این اثرات را فهرست می کند (به عنوان مثال، اثر ونتوری، جلوه ردیف، اثر گوشه ها، و غیره)، جریان باد را مانند فلش هایی که رفتار آن را بیان می کنند، ارائه می دهد ( شکل 1 را ببینید ). به طور مشابه، لامبرتس و همکاران. [ 8 ] نحوه تعامل باد با زمینه را نشان می دهد. آنها از یک نمایش دست ساز برای ارائه این مفاهیم استفاده می کنند. بوستامانت و همکاران [ 9] همچنین طرحی را ارائه می دهد که جریان باد و مسائل ناشی از آن را که توسط تعامل بین باد و اشکال ساختمان ایجاد می شود، نشان می دهد. آنها همچنین ارتباط بین شرایط جغرافیایی شهر، اشکال شهری و ناراحتی عابران را تداعی می کنند. این نوع تجسم به طراحان اجازه می دهد تا حضور و رفتار باد و همچنین ارتباط آن را با عناصر بافت بیان کنند.
2.1.2. تجسم نتایج شبیه سازی باد
علاوه بر این، نمایش نتایج شبیه‌سازی باد (با مدل‌های فیزیکی و دیجیتال) را پیدا می‌کنیم که علاوه بر نشان دادن تعامل بین بافت و باد، امکان به دست آوردن مقادیر کمی برای تجزیه و تحلیل دینامیک پدیده را فراهم می‌کند.
تجسم جریان هوا با مدل‌های فیزیکی برای توسعه اتومبیل‌ها، هواپیماها، فضاپیماها [ 11 ]، سازه‌ها یا ساختمان‌ها و غیره استفاده شده است. این اجازه می دهد تا ایده ای از رفتار سیال بر روی اجسام، حتی قبل از شروع محاسبات. این فرآیند رفتارها یا مشکلاتی را که در غیر این صورت نامرئی بودند، قابل مشاهده و برجسته می کند. با توجه به Ristic و همکاران. [ 11]، تجسم‌های سیال (در مدل‌های فیزیکی) را می‌توان به (I) تجسم جریان سطحی (که شامل استفاده از جوهرهای فلورسنت، روغن‌ها و غیره بر روی سطح مدل اعمال می‌شود) و (II) تجسم جریان خارج از سطح تقسیم کرد. که از دود، روغن و حباب های صابون پر از هلیوم استفاده می کنند. این روش ها به یک سیستم روشنایی مناسب و یک دستگاه ضبط تصویر بستگی دارد. استفاده از دود یک تکنیک موثر برای قابل مشاهده کردن جریان باد است. یکی از عواملی که باعث پیشرفت تجسم دود شده است، معرفی نور با استفاده از لیزر است. در یک مایع، معادل تزریق دود را می توان با رنگ ها به دست آورد. مطابق با [ 11]، تجسم سیال دیجیتال به دلیل سهولت تجزیه و تحلیل سریع هر دو جنبه کیفی و کمی رفتار باد مورد توجه قرار گرفته است. علاوه بر این، کیفیت رندر از نظر نورپردازی و ضبط تصویر، مزیتی برای درک نتیجه است.
مدل های دیجیتال را می توان به طور مشابه استفاده کرد. همانطور که در بررسی های گسترده تجسم جریان ارائه شده توسط ادموندز و همکاران نشان داده شده است. [ 12 ]، مک لافلین و همکاران. [ 13 ] و سالزبرون و همکاران. [ 14 ]، راه های مختلفی برای برقراری ارتباط با خواص باد حاصل از شبیه سازی CFD وجود دارد. پست و همکاران [ 15] چهار گروه اصلی تجسم را ارائه می‌کند: (1) تجسم مستقیم، که در آن داده‌های خام مستقیماً ارتباط برقرار می‌کنند، و ویژگی‌های سیال را با رنگ‌ها یا اشیایی مانند فلش نشان می‌دهند. (2) تجسم مبتنی بر بافت، که از بافت ها برای بیان تراکم یا جابجایی استفاده می کند. (iii) تجسم هندسی، جایی که اشیایی مانند خطوط جریان برای نشان دادن مسیر جریان و تعریف فضایی استفاده می‌شوند. در نهایت، (IV) تجسم مبتنی بر ویژگی جایی است که داده‌هایی با ویژگی‌های مشابه جمع‌آوری می‌شوند تا اطلاعات مورد علاقه محقق را برجسته کنند. سالزبرون و همکاران [ 14 ] یک گروه پنجم، (v) تجسم مبتنی بر پارتیشن را اضافه می کند، که یک نتیجه کلی از رفتار سیال و محیط آن را ارائه می دهد. به گفته لارامی و همکاران. [ 16] (i) بصری و آسان برای استفاده است. با این وجود، اعمال آن در یک نمایش سه بعدی دشوار است زیرا رندر آن کمتر قابل درک می شود. از سوی دیگر، تجسم هندسی برای نمایش های 2 بعدی، 2.5 بعدی و سه بعدی مناسب تر است [ 16 ]. با این وجود، ممکن است به دلیل نزدیکی عناصر، برخی از مشکلات انسداد را تجربه کنید. برامبیلا و همکاران [ 17 ] تمرکز بر تجسم جریان گویا که از طرح های دست ساز الهام گرفته شده است.
تجسم باد نیز در VR با نتایج شبیه سازی باد استفاده شده است. یان و همکاران [ 18 ] روشی را برای استفاده از نتایج شبیه‌سازی‌های CFD در یک صحنه VR با استفاده از ابزارهای BIM (مدل‌سازی اطلاعات ساختمان) پیشنهاد می‌کند. فو و همکاران [ 19 ] یک ابزار رابط برای استفاده از زمینه ParaView به عنوان یک محیط VR همهجانبه توسعه داده اند. هوسوکاوا و همکاران [ 20 ] ابزاری برای طراحی معماری برای نمایش نتیجه شبیه‌سازی‌های CFD در یک صحنه مجازی پیشنهاد می‌کند.
سپس ما یک علاقه مشترک بین طرح‌های پیشنهادی و تجسم نتایج CFD پیدا می‌کنیم: تجسم جریان باد. یکی از اهداف ما بهره برداری و ارزیابی این نوع نمایش با تقویت صحنه مجازی با تجسم جریان باد است. یک مثال توسط برگر و کریستی [ 7 ] نشان داده شده است که انیمیشنی از نتیجه شبیه سازی CFD را در یک صحنه VR ارائه می دهند. ما همچنین از ایده مشابهی در تحقیقات قبلی [ 21 ] استفاده کردیم، که در آن نتیجه شبیه‌سازی CFD بر روی عکسی از فضای واقعی در یک ویدیو قرار داده شد تا یک تکامل زمانی جریان باد همراه با فضای تحلیل‌شده را به اشتراک بگذارد. ما این کار را در اولین آزمایش خود انجام می دهیم ( بخش 4 )، خطوط جریانی را از نتایج شبیه سازی باد وارد صحنه VR خود می کنیم.

2.2. پیشنهاد حضور باد بر اساس اثرات مکانیکی آن

حضور باد و خواص آن در تصاویر ایستا یا بازنمایی های سمعی و بصری با پیشنهاد اثرات مکانیکی آن بر زمینه بیان می شود. ما می‌توانیم آن را مثلاً در بازنمایی‌های هنری (عکس‌ها، نقاشی‌ها، فیلم‌ها) و نمایش‌های گرافیک کامپیوتری پیدا کنیم.
در تصاویر استاتیک، باد را می توان با اثر تاری بر روی برخی از اشیا پیشنهاد کرد. این یک مفهوم جابه‌جایی را ارائه می‌کند، به عنوان مثال، برگ‌های خشک و چترها در تضاد با وضوح ساختمان‌ها در عکس نشان‌داده‌شده در [ 22 ]، جایی که جهت باد قابل درک است. نمونه مشابهی با نقاشی بار [ 23 ] نشان داده شده است، که در آن آثار تار اثرات باد را نشان می دهد که منجر به گوشه ساختمان می شود و جهت و نیروی باد را نشان می دهد.
در سینما، حضور باد با تأثیر آن بر عناصر پیرامونی ارائه شده توسط جلوه های بصری و صوتی مطرح می شود. برای مثال، در فیلم‌های «مرد کاغذی» [ 24 ]، «حادثه» [ 25 ] و «چتر آبی» [ 26 ]، باد نقش قهرمان داستان‌ها را بازی می‌کند و حضورش در تعامل با درختان، علف‌ها مشهود است. ، مو و لباس شخصیت ها.
برخی از مثال‌ها پیشنهادی از تجسم جریان باد را نشان می‌دهند (همانطور که در بخش 2.1 نشان داده شده است ) که به نمایش سمعی و بصری اثرات مکانیکی باد اضافه شده است. دو نمونه عبارتند از «تولد زهره» اثر بوتیچلی [ 27 ] و فیلم انیمیشن «پوکاهونتاس» [ 28 ]، که در آن تجسم جریان باد با اشیاء تحت تأثیر آن، مانند برگها، همراه است.
به همین ترتیب حضور باد در حوزه گرافیک کامپیوتری بیان می شود. وانگ و همکاران [ 29 ] جهت و نیروی باد را با تأثیر آن بر بارش برف نشان می دهد. دوباشی و همکاران [ 30 ]، ماکس و همکاران. [ 31 ] و ویژیر و همکاران. [ 5 ] ویژگی های باد را با حرکت ابر در یک صحنه پیشنهاد کرده اند. در نهایت، باکای و همکاران. [ 32 ] حضور باد را روی چمن بیان کردند و داینر و همکارانش. [ 33 ] و کویگلی و همکاران. [ 34 ] در مورد تغییر شکل درختان.
برای در نظر گرفتن این آثار، از یک پیشنهاد سمعی بصری از اثرات مکانیکی باد برای تولید صحنه مرجع آزمایش اول خود ( بخش 4 ) و شرایط بصری آزمایش دوم ( بخش 5 ) استفاده کردیم.

2.3. بازنمایی باد لمسی در واقعیت مجازی

از نظر نمایش جریان هوا، ادبیات استفاده از فن‌ها [ 6 ، 35 ، 36 ، 37 ، 38 ، 39 ]، هوای فشرده [ 40 ] و حتی یک تونل باد در مقیاس انسانی [ 41 ] را نشان می‌دهد که در زیر توضیح داده شده است.
مون و کیم [ 6 ] Windcube را پیشنهاد کردند، یک وسیله مکعبی که کاربران را احاطه می کند. آنها طرحی از فن ها را پیشنهاد کردند که به سه سطح مختلف تقسیم شده بودند. دو سطح پایینی از هشت فن تشکیل شده بود که در فاصله مساوی در هر 45 درجه قرار می گرفتند و سطح برتر فقط چهار فن داشت. نویسندگان مشاهده کردند که با اضافه شدن رندر باد لمسی، حس حضور تقویت می‌شود. این طرح متشکل از هشت فن توسط کاردین و همکاران دوباره استفاده شد. [ 35 ] که از یک نمایشگر نصب شده روی سر (HMD) استفاده کردند، و Verlinden و همکاران. [ 39 ] که از فن های بزرگتر استفاده می کردند. کاردین و همکاران [ 35 ] یک دستگاه “باد نصب شده روی سر” را پیشنهاد می کند که از یک HMD سازگار با هشت فن که در شبیه سازی پرواز آزمایش شده است، تشکیل شده است. ورلیندن و همکاران [ 39] از هشت فن با قطر 40 سانتی‌متر در سازه بالایی که قطر آن 4 متر و ارتفاع آن 2 متر بود، استفاده کرد. آنها دستگاه خود را در یک شبیه ساز قایقرانی آزمایش کردند و حس حضور در صحنه VR را ارزیابی کردند. نتایج آنها با آزمایش‌های قبلی مطابقت داشت و نشان داد که حس حضور با استفاده از جریان باد لمسی افزایش می‌یابد. Pluijms و همکاران [ 42 ] از همان دستگاه Verlinden و همکاران استفاده کردند. [ 39 ]. آنها درک باد را از نظر جهت و نیرو ارزیابی کردند. آنها دستگاه خود را با ملوانان خبره، ملوانان با مهارت کمتر و کنترل های بی تجربه آزمایش کردند.
کوجیما و همکاران [ 36 ] یک کلاه ایمنی با فن های کوچک، لوله ها و یک بلندگوی صوتی تطبیق داد. هدف آنها اعمال جریان باد به طور مستقیم به گوش، حساس ترین منطقه در برابر باد طبق آزمایش قبلی آنها بود. ریتزلر و همکاران [ 40 ] یک دستگاه پنوماتیک را توسعه داد که می تواند 270 درجه دور سر کاربر بچرخد و محتوای بصری و صوتی را ارائه دهد. نتایج آنها افزایش حس حضور و لذت در صحنه VR را با استفاده از جریان باد لمسی نشان می دهد. آنها به یک مشکل بالقوه در HMD اشاره کردند که بخشی از صورت را می پوشاند. در پاسخ به این مشکل استفاده از عینک و دستکش در آواتار مجازی را پیشنهاد کردند. این منجر به این نتیجه می شود که HMD ها واقعاً برای بازگرداندن لمسی باد مناسب نیستند.
کولکارنی و همکاران [ 41 ] یک تونل باد در مقیاس انسانی را با استفاده از رویکردهای متقابل بین شبیه‌سازی‌های عددی و فیزیکی اجرا کرد. هدف اصلی آنها توسعه دستگاهی بود که با استفاده از باد، دما و بوها از تحریک چندحسی در صحنه VR استفاده می کند. آنها با استفاده از دو مجرای جانبی به صفحه های مایل دستگاه، گردابی ایجاد کردند و جریان باد را با توجه به زاویه برخورد و سرعت به سمت کاربر هدایت کردند.
لمان و همکاران [ 37 ] استفاده از فن ها را در دو موقعیت مختلف مقایسه کرد: اولی شامل دو فن ثابت بود که در جلوی کاربر قرار داشتند. در دومی، دو فن به یک کلاه ایمنی وصل شده بود و در کنار گوش قرار داشت. آنها مشاهده کردند که استفاده از فن های ثابت بر گزینه دوم ارجحیت دارد و این نتایج را به ارتعاشات و نویز تولید شده در دستگاه نسبت می دهند.
ایتو و همکاران [ 43 ] نمایشی را با در نظر گرفتن اثرات متقابل وجهی با محرک های بصری، صوتی و لمسی با تعداد محدودی از طرفداران ادغام کرد.
ناکانو و همکاران [ 44 ] به درک جهت باد علاقه مند هستند. آنها حادثه باد را در جلو، پهلو و پشت سر تجزیه و تحلیل می کنند. آن‌ها مقادیر JND (تفاوت‌های قابل‌توجه) تبعیض جهت باد را که توسط یک فن منفرد یا باد یکنواخت تولید شده توسط یک آرایه فن [ 45 ] هنگام وزش باد بر روی صورت تولید می‌شود، مقایسه کرده‌اند. آن‌ها دریافته‌اند که اگر سوژه تمرکز کند و باد مستقیماً بدون هیچ محرک دیگری روی صورت وزیده شود، JND برای باد یکنواخت 5.55 درجه است.

2.4. خلاصه

آزمایشات انجام شده توسط Lehmann و همکاران. [ 37 ]، مون و کیم [ 6 ]، ریتزلر و همکاران. [ 40 ] و ورلیندن و همکاران. [ 39 ]، نشان می دهد که استفاده از جریان باد لمسی اضافه شده به یک نمایش سمعی و بصری، حس حضور در یک صحنه VR را افزایش می دهد. خواص باد، جهت و نیرو نیز در VR برای ارزیابی درک کاربر مورد آزمایش قرار گرفت. در زمینه معماری، تجسم جریان باد برای نشان دادن رفتار باد استفاده می شود. این نوع نمایش در زمینه VR نیز استفاده می شود. با این حال، نه با بازگردانی لمسی و نه با نمایش اثرات باد مکانیکی مقایسه شده است. ما پیشنهاد می کنیم این سه نوع نمایش را با هم مقایسه کنیم: تجسم جریان باد (ارائه شده دربخش 2.1 )، پیشنهادات حضور باد توسط اثرات آن ( بخش 2.2 ) و نمایش باد لمسی ( بخش 2.3 ). آزمایش پیشرفته در رندر باد لمسی به عنوان پایه ای برای پیاده سازی دستگاه ما در فضای VR عمل کرد. ما ابتدا از دستگاه آزمایشی خود برای ارزیابی ادراک نیروی باد و جهت و همچنین حس حضور در یک صحنه VR استفاده می کنیم. سپس، در آزمایش دوم خود، بر درک نیروی باد در مقایسه با مقیاس بوفورت تمرکز کردیم.

3. مواد و روشها

ما در این بخش مواد و روش های مورد استفاده برای انجام دو آزمایش خود را به تفصیل در بخش 4 و بخش 5 ارائه می کنیم.

3.1. دستگاه

ما تصمیم گرفتیم به ترتیب پیشنهادی توسط Verlinden و همکاران تکیه کنیم. در [ 39 ] زیرا اندازه و فاصله فن هایی که استفاده می کردند به آنها اجازه می داد بر خلاف فن های کوچکی که در سطح کلاه VR استفاده می شوند، تأثیر باد بر بدن شرکت کنندگان ایجاد کنند. این اثر بیشتر شبیه باد درک شده در یک محیط شهری واقعی است. علاوه بر این، قدرت فن ها باعث ایجاد بادهای قوی تر می شود که امکان شبیه سازی اثرات باد حاصله را در یک موقعیت واقعی فراهم می کند. نویسندگان در [ 39 ] از هشت فن در بالای اتاق آزمایش استفاده کردند. ما تصمیم گرفتیم آنها را در سطح زمین قرار دهیم ( شکل 2 را ببینیدب) به عنوان شرکت کنندگان باید جهت گیری شوند تا ساختمان ها و جریان باد را در صحنه مجازی ببینند. ما از مدل فن زیر استفاده کردیم: فن کف کرومی 20 اینچی ProBreeze (ProBreeze، لندن، انگلستان) (هر فن دارای 3 سرعت از پیش تعریف شده است: 2.2 متر بر ثانیه، 2.6 متر بر ثانیه و 3.3 متر بر ثانیه در موقعیت شرکت کننده در VR اندازه گیری شده است. اتاق). آنها در اطراف کاربر دستگاه در فاصله 1.32 متری قرار داشتند ( شکل 2 را ببینید). این اتاق مجهز به صفحه نمایشی با ارتفاع 1.80 متر در عرض 2.40 متر است که میدان دید افقی 78 درجه را ارائه می دهد. در رابطه با صدا، ما شرکت‌کنندگان را به هدفون بلوتوث Plantronics-Backbeat Go 410 (Poly, San Jose, CA, USA) مجهز کردیم که عملکردی دوگانه داشت: از یک طرف برای ارائه صدای صحنه مجازی و از طرف دیگر، برای کاهش صدای محیط اتاق (ناشی از عملکرد فن، رله، پروژکتور و غیره) با عملکرد کاهش نویز خود. اندازه آنها به گونه ای انتخاب شد که از تأثیر لمسی باد بر روی گوش شرکت کنندگان جلوگیری شود.

3.2. کنترل دیجیتال فن

برای ادغام بازگشت لمسی باد در دستگاه غوطه ور، ما ارتباط بین صحنه مجازی را از Unity3D (V.2018.3.9f1, Unity Technologies, San Francisco, CA, USA) و فن ها با استفاده از Velleman-VMA101 (Vellman Group) پیاده سازی کردیم. کارت nv، Gavere، Belgique) (بر اساس ARDUINO-Mega2560 (Arduino)) و یک ماژول رله. دومی به عنوان یک واسطه بین کارت و هواداران کار می کند. این اجازه می دهد تا جریان الکتریکی را با توجه به سیگنال دریافتی از میکروکنترلر به فن ها منتقل کند. این سیگنال در Unity3D با تعیین زمان روشن شدن فن ها و با چه سرعتی تولید می شود. ما محفظه دکمه های کنترل سرعت را برای هر فن تغییر دادیم تا بتوانیم آنها را به صورت دیجیتال کنترل کنیم.

3.3. طراحی آزمایش ها

ما دو آزمایش را با طراحی درون موضوعی طراحی کردیم تا همه متغیرها را روی همه شرکت‌کنندگان هر آزمایش ارزیابی کنیم. این آزمایش ها به ترتیب شامل 37 و 30 شرکت کننده بودند. اینها به تفصیل در زیر آمده است.

4. آزمایش اول: درک بازنمایی باد چندحسی

در این آزمایش اول، هدف ما تجزیه و تحلیل اثرات سه نمایش مختلف باد (برگرفته از نتایج شبیه‌سازی CFD) بود (نتایج شبیه‌سازی توسط Houda Belgacem [ 46 ] تولید شد.] دکترای سابق دانشجوی آزمایشگاه AAU)) از نظر درک ویژگی های آن (نیرو و جهت) و حس حضور در یک صحنه VR. ما بر روی بازنمایی‌های زیر تمرکز کردیم: (I) نمایش سمعی و بصری اثرات مکانیکی باد بر روی عناصر متنی، (II) تجسم جریان باد، و (III) نمایش لمسی باد با استفاده از فن‌های کنترل‌شده دیجیتالی. برای آزمایش، ما به شرکت کنندگان (I)، سپس (I)+(II) و سپس (I)+(III) و در نهایت (I)+(II)+(III) ارائه می کنیم. ما مشخص کردیم که به دنبال دقت در ارائه ویژگی های باد نیستیم، بلکه به دنبال پیشنهاد تغییرات آنها هستیم.

4.1. نتایج شبیه سازی باد

ما از داده‌های نتایج شبیه‌سازی باد برای تولید دو نمایش مختلف در محیط نرم‌افزار Paraview (V5.5.0، کیت‌ور، کلیفتون پارک، نیویورک، ایالات متحده آمریکا) استفاده کردیم. مورد اول یک بخش به ارتفاع 1.5 متر بود ( شکل 3 ب را ببینید) که برای کنترل رندر لمسی و صدا در صحنه واقعیت مجازی (ارائه شده در بخش 4.2 ) استفاده می‌شد، و مورد دوم تجسم خطوط ساده بود ( شکل 3 ب را ببینید). ) برای ایجاد انیمیشن جریان باد در زمینه Unity3D (به تفصیل در بخش 4.3 ) استفاده می شود.

4.2. رندر لمسی و صدا در صحنه VR

ما بخش افقی را به صحنه VR وارد کردیم. نتیجه یک میدان برداری بود که در امتداد خیابان مورد مطالعه رسم شد (نگاه کنید به شکل 4 ) که به شرکت کنندگان نشان داده نشد. برای شناسایی رفتار باد در موقعیت آواتار، یک هشت ضلعی در اطراف آن ایجاد کردیم. هر یک از اضلاع آن با موقعیت یک فن در اتاق فیزیکی آزمایش مطابقت داشت.
تمام بردارهایی که از یکی از وجوه هشت ضلعی عبور کردند (از بیرون به داخل، در شکل 5 الف را ببینید) برای ایجاد یک بردار متوسط ​​بر اساس سطح گروه بندی شدند (فلش های زرد در شکل 5 ب). هر یک از این بردارهای میانگین به صورت متعامد بر روی محور فن پیش‌بینی شد تا عملکرد هر فن محاسبه شود (فلش‌های سیاه در شکل 5)ب). فن ها فقط چهار سرعت دارند، از 0 (خاموش) تا حداکثر سرعت 3. پس از کالیبراسیون دستگاه، حداکثر سرعت شبیه سازی را به فن ها اختصاص دادیم. این سرعت مربوط به سه فن است که در سرعت 3 به طور همزمان روشن می شوند. سپس، یک درون یابی خطی برای تعیین کمیت مجموعه سرعت ها از 0 تا حداکثر در 4 سطح ممکن انجام دادیم. در نهایت، فن ها به لطف کارت Velleman-VMA101 با توجه به کمیت محاسبه شده فعال شدند.
هشت ضلعی با آواتار مجازی حرکت کرد و بنابراین امکان شناسایی رفتار باد در طول خیابان را فراهم کرد. با این وجود، یک تأخیر بین لحظه روشن شدن فن و درک باد در موقعیت شرکت کننده وجود داشت. بنابراین تصمیم گرفتیم مسیرهای آزمایش را از پیش تعریف کنیم. این به ما امکان می‌دهد تأخیر را پیش‌بینی کنیم و باد دریافتی شرکت‌کنندگان را با باد حاصله در صحنه VR مرتبط کنیم.
برای رندر صدا هم از هشت ضلعی استفاده کردیم. ما یک منبع صوتی (ضبط صدای باد) را در اطراف آواتار مجازی قرار دادیم که بر اساس نتایج پیش بینی های بردار میانگین حرکت می کرد تا جهت باد را نشان دهد. برای نیروی باد، از مقادیر میانگین سرعت بردار در هشت ضلعی برای تعریف حجم بازتولید صدای باد استفاده کردیم. حداکثر سرعت شبیه سازی با 100 درصد حجم مطابقت داشت.
منبع صوتی دوم در درختان قرار داده شد که هم حرکت برگ ها و هم حضور پرندگان را در محیط VR نشان می داد. شدت این صداها بسته به نزدیکی آواتار مجازی تغییر می کند. تمام موارد ضبط شده از وب سایت soundBible [ 47 ] بازیابی شد.

4.3. نمایش تصویری جریان باد

یکی از سوالات ما این بود که از چه نوع نمایش بصری جریان باد برای ارزیابی خود استفاده کنیم. بر اساس عبارات استفاده شده در ادبیات، هم خطوط ساده و هم نمایش سطح مزایایی را برای مدل‌های سه بعدی از منظر سربار در مورد تجسم مستقیم ارائه می‌دهند. ما هر دو، خطوط و سطوح را از نقطه نظر عابر پیاده ترسیم می کنیم تا ایده ای از اثرات آنها داشته باشیم (به شکل 6 مراجعه کنید ). ما انتخاب می کنیم که از خطوط ساده در ارزیابی خود استفاده کنیم (به نظر ما، درک آن از دیدگاه عابر پیاده آسان تر بود) برای متحرک سازی مسیر در امتداد خیابان مورد مطالعه.
بردارهایی که خطوط ساده مورد استفاده در نمونه اولیه مجازی ما را ساختار می‌دهند، از نتایج شبیه‌سازی‌های CFD آمده‌اند ( شکل 3 ب را ببینید). آنها با Paraview (V5.5.0، تابع Stream Tracer، با تنظیمات زیر تولید شدند: منوی برداری که به عنوان سرعت تعریف شده است، جهت یکپارچه سازی: رو به جلو، نوع یکپارچه کننده: Runge-Kutta 4-5، نوع دانه: منبع خط با وضوح بالا، وضوح: 20).
اطلاعات به یک فایل CSV صادر شد که سپس به Unity3D وارد شد. فایل حاوی اطلاعات جهت باد و نیرو برای هر یک از نقاط تشکیل دهنده خط بود. ما از این داده ها برای ایجاد مسیرهای مرجع در محیط مجازی استفاده کردیم. سپس انیمیشنی از یک شی ایجاد کردیم که در امتداد خط مسیر حرکت می کرد و ردی از ذرات باقی می ماند. این به ما اجازه داد تا جریان را در خیابان مجازی قابل مشاهده کنیم تا حضور باد و تعامل آن با محیط ساخته شده را نشان دهیم ( شکل 7 ب را ببینید). در آزمایش، انیمیشن خطوط جریان در یک حلقه ارائه شد که زمانی که همه خطوط به انتهای مسیر خود رسیدند دوباره شروع شد.

4.4. شرایط آزمایشی

این آزمایش اول بر اساس یک طرح درون آزمودنی است، با 37 شرکت کننده (17 زن و 20 مرد)، در سنین 22 تا 61 سال (میانگین = 35، = 9.6). این آزمایش دارای یک متغیر مستقل، نوع نمایش باد، با چهار سطح مختلف است که به ترتیب زیر به شرکت کنندگان ارائه شد:
  • R: صحنه مرجع متشکل از یک نمایش سمعی و بصری از اثرات مکانیکی باد بر عناصر بافت. جهت و نیروی باد توسط صدای فضایی باد داده شد. وجود باد نیز با حرکت برگها و ابرهای درختان پیشنهاد شد (به شکل 7 a مراجعه کنید).
  • V: صحنه مرجع (R) + نمایش بصری جریان باد، همانطور که در نمایش های استفاده شده در معماری یافت می شود ( شکل 7 ب را ببینید).
  • T: صحنه مرجع (R) + نمایش باد لمسی با فن های دیجیتالی کنترل شده.
  • V+T: صحنه مرجع (R) + نمایش بصری جریان باد (V) + بازگشت لمسی (T).
ویدئویی از شرایط آزمایشی را می‌توانید در لینک زیر مشاهده کنید (در 31 آگوست 2021) https://youtu.be/eMKBUAsbalM . شرط R در 0:28 ( https://youtu.be/eMKBUAsbalM?t=28 ، دسترسی در 31 اوت 2021)، شرط V در 0:41 ( https://youtu.be/eMKBUAsbalM?t یافت می شود =41 ، دسترسی در 31 اوت 2021) و شرایط V+T در 0:54 ( https://youtu.be/eMKBUAsbalM?t=54 ، دسترسی در 31 اوت 2021).
سه متغیر وابسته عبارت بودند از ادراک خواص باد (D1: جهت و D2: نیرو)، و D3 – حس حضور در صحنه VR.

4.5. فرضیه ها

با توجه به تحقیقات قبلی و بر اساس طرح تجربی خود، فرضیه های زیر را مطرح کردیم:
  • H1: V برای درک جهت باد در مقایسه با T دقیق‌تر است. هم در دنیای واقعی و هم در واقعیت مجازی، یک برتری بصری وجود دارد: حس بینایی داده‌های بسیار بیشتری را به مغز ما می‌رساند و با سرعتی بسیار بیشتر از حواس دیگر. 48 ]. با فرض برتری بصری، ما معتقدیم که تجسم جریان باد می تواند اطلاعات دقیق تری در مورد جهت باد به ارمغان آورد.
  • H2: V+T برای درک جهت باد در مقایسه با V و T دقیق تر است. با فرض صحیح بودن H1، تطابق بصری و لمسی باید به درک بهتری نیز منجر شود.
  • H3: T برای درک نیروی باد در مقایسه با V دقیق تر است. از آنجا که تغییرات نیرو باعث ایجاد تغییرات فشار در حسگرهای بدن ما می شود، فرض می کنیم که اثر لمسی می تواند بهتر از تغییر سرعت بصری خطوط جریان برای درک نیروی باد باشد.
  • H4: V+T برای درک نیروی باد در مقایسه با V و T دقیق تر است. باز هم، همخوانی حواس باید به درک بهتر باد نسبت به H3 منجر شود.
  • H5: T برای افزایش حس حضور در صحنه VR در مقایسه با V دقیق تر است. مطالعات قبلی [ 6 ، 37 ، 39 ، 40 ] نشان داده اند که جلوه های لمسی حس حضور در یک صحنه VR را در مقایسه با یک نمایش سمعی و بصری افزایش می دهد. . ما فرض می کنیم تجسم جریان باد (V) در مطالعه ما با آن کارهای قبلی سازگار است.
  • H6: T برای افزایش حس حضور در صحنه VR در مقایسه با V+T دقیق تر است. در این مورد، ما فکر نمی کنیم که اضافه کردن دو متغیر بهتر باشد، زیرا تجسم جریان باد با واقعیت مطابقت ندارد. ما این پدیده را به خودی خود در دنیای واقعی نمی بینیم، فقط آن را احساس می کنیم.

4.6. روش

هر یک از شرکت کنندگان به اتاق واقعیت مجازی آمدند که در آن روش توضیح داده شد. او باید چهار مسیر مجازی مختلف را در همان خیابان طی می کرد که در شکل 8 نشان داده شده است. هر مسیر با یک نوع نمایش مشخص می شد و طبق ترتیب ذکر شده در بالا به شرکت کنندگان ارائه می شد. قبل از شروع، به شرکت کنندگان یک تبلت و هدفون حذف نویز داده شد و قد آنها برای تنظیم زاویه دید دوربین درخواست شد. سپس در مقابل صفحه نمایش و در مرکز گروه هواداران قرار گرفتند. یک مقدار باد مرجع بسته به شرایط پخش شد تا به شرکت کنندگان اجازه دهد حداکثر مقادیر نیروی باد را در سطح صدا و لمس شناسایی کنند.
این تبلت دارای برنامه ای بود که تعداد توقف مورد ارزیابی را نشان می داد و به شرکت کنندگان اجازه می داد جهت باد را به صورت دایره ای و نیروی باد را در یک نوار لغزنده از 0 (مطابق با عدم وجود باد) تا 10 (مطابق با حداکثر مرجع) مشخص کنند. این ارزیابی ها باید بر اساس رفتار باد حاصل در نقاط توقف انجام می شد که در طول ارزیابی ثابت می ماند. صحنه مجازی با پرسشنامه Slater-Usoh-Steed (SUS) [ 49 ] سپس آزمایش را با نوع دیگری از نمایش ادامه دادند.

4.7. نتایج

در این بخش، تحلیل‌های آماری توصیفی و استنباطی از درک ویژگی‌های باد (جهت و نیرو)، و حس حضور در صحنه واقعیت مجازی را ارائه می‌کنیم.

4.7.1. تجزیه و تحلیل های آماری

تجزیه و تحلیل تفاوت بین پارامترهای شبیه‌سازی شده اولیه باد در صحنه (در شرایط آزمایشی مختلف ارائه شده) و پاسخ کاربر برای خواص باد و حس حضور در نظر گرفته شد.
برای نرمال سازی مقادیر مطلق پاسخ ها، یک تبدیل ریشه مربعی به داده ها اعمال شد. مقادیر حاصل، مربوط به خواص باد (جهت و نیرو) و حضور، با استفاده از یک مدل خطی چند سطحی، که یک رگرسیون است که وابستگی در داده ها را در نظر می گیرد، تجزیه و تحلیل شد [ 50 ]]. این مدل شامل متغیری است که باید توضیح داده شود (تفاوت جهت، تفاوت نیرو یا حضور)، متغیر توضیحی (نوع نمایش) و عامل شرکت کننده به عنوان یک اثر تصادفی. فرض نرمال بودن با آزمون Shapiro-Wilk در سطح 5% مورد آزمایش قرار گرفت. آزمون تعقیبی توکی برای مقایسه تمامی شرایط نمایش متغیر طبقه ای انجام شد. تجزیه و تحلیل آماری با استفاده از نرم افزار RStudio (V2021.9.2.382، RStudio Team, Boston, MA, USA) با تابع lme بسته nlme (V3.1-153) انجام شد. تابع glht (بسته multicomp (V1.4-18)) برای مقایسه های زوجی و تابع shapiro.test (بسته آماری (V4.1.2)) برای فرض نرمال بودن استفاده شد.
4.7.2. جهت باد
شرایط تجربی بر تخمین جهت باد تأثیر معنی‌داری داشت، به‌طوری‌که . کنتراست متعامد نشان داد که خطای جهت مقادیر مطلق (تفاوت بین پاسخ مورد انتظار و مقدار داده شده توسط شرکت کنندگان) به طور قابل توجهی برای T در مقایسه با R، b = 3.05، t (108) = 8.22، p <0.001، و در مقایسه با V، b = 1.67، t(108) = 4.52، p <0.001. تفاوت معنی داری در خطای جهت بین T و V+T وجود نداشت، b = 0.34، t(108) = 0.93، p = 0.35. به منظور مقایسه تفاوت‌های دوتایی معنی‌دار، ما یک آزمون تعقیبی را که در زیر آمده است تولید کردیم ( شکل 10 را ببینید ):
  • در مقایسه با R، خطای جهت به طور قابل توجهی برای T ( P <0.001)، V + T ( p <0.001) و V ( p = 0.001) کاهش یافت.
  • در مقایسه با V، خطای جهت به طور قابل توجهی برای نمایش های T ( P <0.001) و V + T ( p = 0.0017) کاهش یافت.
  • تفاوت معنی داری در خطای جهت با استفاده از V+T در مقایسه با T وجود نداشت ( 78/0 = p ).
تأثیرات جنسیت، سن (بین دو گروه: مسن‌تر و جوان‌تر از مقدار متوسط) و تجربه در واقعیت مجازی اعلام‌شده توسط شرکت‌کنندگان (بین 1 تا 5) تفاوت معنی‌داری بر درک جهت باد نشان نداد.
4.7.3. نیروی باد
شرایط تجربی بر تخمین نیروی باد تأثیر معنی‌داری داشت. . کنتراست متعامد نشان داد که خطای نیرو (تفاوت بین پاسخ مورد انتظار و مقدار داده شده توسط شرکت کنندگان) به طور قابل توجهی برای T در مقایسه با R، b = 0.18، t (108) = 2.64، p = 0.0094 کاهش یافت. تفاوت معنی داری در خطای نیرو در T در مقایسه با V، b = 0.14، t(108) = 1.99، p = 0.05، و V+T، b = -0.039، t(108) = 0.56-، p = وجود نداشت. 0.57. به منظور مقایسه تفاوت‌های دوتایی معنی‌دار، ما یک آزمون تعقیبی را همانطور که در زیر ارائه شده است، تولید کردیم ( شکل 11 را ببینید ):
  • در مقایسه با R، خطای نیرو به طور قابل توجهی برای T ( 0.039 = p ) و V + T ( p = 0.0068) کاهش یافت.
  • در مقایسه با V، خطای نیرو به طور قابل توجهی برای V + T کاهش یافت ( 0.049 = p ).
  • در مقایسه با V، خطای نیروی باد نه با R ( p = 0.91) و نه T ( p = 0.18) تفاوت معنی‌داری نداشت.
  • تفاوت معنی داری در خطای نیرو برای T در مقایسه با V+T وجود نداشت ( 94/0 = p ).
اثرات جنسیت، سن، و تجربه در واقعیت مجازی اعلام شده توسط شرکت کنندگان هیچ تفاوت معنی داری بر درک نیروی باد نشان نداد.
4.7.4. حس حضور
شرایط تجربی نیز بر تخمین حس حضور تأثیر معنی‌داری داشت. . کنتراست متعامد نشان داد که حس حضور در T به طور قابل توجهی در مقایسه با R افزایش یافته است . <0.001 و V+T، b = 0.08-، t(108) = 2.78-، p = 0.006. به منظور مقایسه تفاوت‌های دوتایی معنی‌دار، ما یک آزمون تعقیبی را که در زیر آمده است تولید کردیم ( شکل 12 را ببینید ):
  • حس حضور برای T به طور قابل توجهی در مقایسه با R ( 0.001 > P )، V ( p <0.001) و V + T ( p = 0.024) افزایش یافت.
  • حس حضور برای V+T در مقایسه با R ( 0.023 = p ) و در مقایسه با V ( p <0.001) به طور معنی‌داری افزایش یافت.
  • تفاوت معنی داری در حس حضور برای V در مقایسه با R وجود نداشت ( p = 0.15).
جنسیت شرکت کنندگان تفاوت های قابل توجهی در حس حضور در صحنه VR نشان داد . کنتراست متعامد نشان داد که حس حضور در مردان در مقایسه با زنان به طور قابل توجهی کمتر بود . ما همچنین مشاهده می کنیم که این اثر در تمام نمایش هایی که در شکل 14 دیده می شود وجود داشت .
سن و تجربه در واقعیت مجازی اعلام شده توسط شرکت کنندگان هیچ تاثیر قابل توجهی بر حس حضور نداشت.

4.8. بحث

نتایج این آزمایش نشان می‌دهد که بسته به شرایط و انواع نمایش‌های مورد استفاده در نمونه اولیه ما، شرایط T از نظر ادراک برای D1 (جهت باد) مناسب‌ترین بوده و همچنین شرایطی است که D3 (حس) را افزایش می‌دهد. حضور) بیشترین. با توجه به D2 (نیروی باد)، V+T نزدیکترین نتیجه را به مقدار ورودی نشان داد.
T امکان ارزیابی بهتر جهت باد را فراهم می کند، بنابراین فرضیه H1 را رد می کند. طبق گفته Laramee و همکاران، خطوط جریانی مورد استفاده در مطالعه برای شرایط V و V+T هستند. [ 16 ]، برای تجسم سه بعدی مناسب تر از تجسم مستقیم (به دلیل انسداد، بهم ریختگی بصری یا کمبود عمق). با این حال، چندین راه برای درک خطوط جریان وجود دارد: می توان آنها را به عنوان یک کل در نظر گرفت، بنابراین یک جهت جهانی را نشان می دهد، یا آنها را به صورت محلی به عنوان نوعی گرداب در نظر گرفت. این می تواند توضیح دهد که چرا، حتی اگر V دقیق تر از R باشد، به خوبی T نیست.
نتایج V+T از H2 پشتیبانی نمی کند. با افزودن رندر لمسی باد به جلوه‌های بصری، درک جهت آن نسبت به V بهبود یافت، با این حال، تفاوت معنی‌داری با T نداشت. این نشان می‌دهد که هنگام ارزیابی جهت باد، اثر لمسی بر بصری غالب بوده است. اثر، که در صورت تلاش برای رویکرد مشابه در واقعیت افزوده (AR) در صورتی که باد واقعی با نمایش بصری پدیده سازگار نباشد، مشکل احتمالی را برجسته می‌کند.
اگرچه تخمین میانگین نیروی باد برای T نسبت به V دقیق تر است، اما فرضیه H3 را نمی توان به طور رسمی پذیرفت. بر خلاف V، شرایط T و V + T به طور قابل توجهی با R متفاوت بود. در شرایط V + T، شرکت کنندگان تمایل داشتند در درک خود از نیروی باد دقیق تر باشند. با این حال، این شرایط تفاوت معنی داری با T نداشت که فرضیه H4 را تایید نمی کند.
با توجه به حس حضور در صحنه VR، نتایج نشان می‌دهد که T شرطی است که بیشترین افزایش آن را داشته و از فرضیه‌های H5 و H6 پشتیبانی می‌کند. شرط V حس حضور را در مقایسه با R کاهش می دهد. این را می توان با این واقعیت توضیح داد که ما چیزی را در دنیای مجازی قابل مشاهده کردیم که در دنیای واقعی قابل مشاهده نیست. با افزودن جلوه‌های لمسی به جلوه‌های بصری (V+T)، حس حضور نسبت به R افزایش یافت. اگرچه V+T کمتر از T است، اما این مطالعه را می‌توان با محرک‌های بصری مختلف گسترش داد. در مقایسه با شرایط R، شرایط T بهتر بود، که با مطالعات مشابه قبلی مطابقت دارد [ 37 ، 41 ].
در آزمایش ما، ویژگی‌های سنی و تجربه VR گزارش‌شده تأثیر قابل‌توجهی بر ارزیابی ویژگی‌های باد یا حس حضور در صحنه نداشتند.
جنسیت نیز بر درک ویژگی های باد تأثیری نداشت، اما تأثیر قابل توجهی بر حس حضور داشت. در واقع، زنان حس حضور بیشتری در صحنه واقعیت مجازی داشتند. این می تواند به دلیل موهای بلند و عناصر لباس باشد که ممکن است نسبت به واکنش با باد حساس تر باشند، اما این توضیح نمی دهد که چرا در صحنه های بدون نمایش لمسی، زنان نیز حس حضور بالاتری داشتند. دلیل احتمالی دیگر می‌تواند این باشد که مردان در آزمایش بیشتر به صحنه‌های مجازی خاص عادت داشتند، (از آنجایی که برادلی و همکاران [ 51 ]، مردان زمان بیشتری را نسبت به زنان صرف بازی‌های ویدیویی می‌کنند)، و بنابراین به دنبال جزئیات بیشتری در مدل.

4.9. محدودیت ها

مقایسه خواص باد از نظر اثرات بصری و لمسی یکی از اهداف اصلی این آزمایش اول بود. برای انجام این کار، ما از نمایش خطوط جریان استفاده کردیم که به ما امکان می داد جریان باد را در طول مسیر آن تجسم کنیم. بنابراین این تجسم به ما امکان می دهد تا تعامل بین فرم های شهری و باد را شناسایی کنیم. با این حال، به دلیل ماهیت سه بعدی خطوط جریان، می توان درک جهت باد را پیچیده کرد که در دو بعد ارزیابی شد. در حالی که خطوط جریان ممکن است ایده بهتری از جهت کلی جریان ارائه دهند، ممکن است تشخیص جهت خاص باد در یک مکان خاص در فضا، به عنوان مثال، لحظه دقیقی که خط بر کاربر تأثیر می گذارد، دشوارتر باشد.
در تجسم سنتی، نیروی باد معمولاً با یک گرادیان رنگ در یک تصویر ایستا نشان داده می شود. در نمونه اولیه ما، به صورت بصری با سرعت یک شی 3 بعدی نشان داده می شود. این ممکن است درک تغییرات کوچک سرعت را محدود کند و می تواند شباهت بین R و V را توضیح دهد.
برخی محدودیت‌ها نیز از نمایش و اندازه‌گیری ویژگی‌های باد ناشی می‌شوند. هشت فن ما فقط چهار سرعت ممکن داشتند، که هر کدام، حتی با هم، تعداد محدودی از جفت‌های احتمالی نیرو و جهت باد را ایجاد می‌کردند. در بخش اندازه‌گیری، از مقیاس 1 تا 10 استفاده کردیم که معادل فیزیکی نداشت و به همین دلیل اجازه اندازه‌گیری و مقایسه کامل سرعت حس‌شده با سرعت واقعی باد را به ما نمی‌داد. توجه داشته باشید که این اثر در همه شرایط وجود دارد.
تخمین خواص باد در یک موقعیت واقعی می‌تواند بدون ابزارهای اندازه‌گیری لازم پیچیده باشد (روش‌های سنتی تخمین باد بر اساس منابع است، به عنوان مثال، مقیاس بوفورت [ 52 ] اثرات مکانیکی باد را بر محیط توصیف می‌کند).
یکی دیگر از محدودیت های بالقوه این آزمایش استفاده از یک صفحه نمایش بزرگ به جای HMD است. در حالی که اولین مزیت این است که صورت را برای تحریک لمسی نمی‌پوشاند، دومی به لطف میدان دید وسیع‌تر و با نامرئی کردن کامل فن‌ها، امکان غوطه‌ور شدن بهتر را فراهم می‌کند.
در این آزمایش، درک جهت و نیروی باد در دستگاه را ارزیابی کردیم، اما اثرات این جهت را بر درک نیروی باد ارزیابی نکردیم. ما می‌خواهیم آزمایش را تکمیل کنیم تا بفهمیم آیا جهت‌های خاص باد منجر به تخمین بیش از حد یا کمتر از مقدار نیروی درک شده در مقایسه با مقدار واقعی آن می‌شود.
در نهایت، شرکت کنندگان در مورد دشواری شناسایی ویژگی های باد در شرایط سمعی و بصری، که در ارزیابی درک ویژگی های باد منعکس می شود، اشاره کردند. توجه داشته باشید که در این آزمایش ما از این نمایش به عنوان صحنه مرجع خود استفاده کردیم و بنابراین هیچ ارزیابی را بدون این شرط انجام ندادیم. ما انجام یک ارزیابی آینده را بدون جلوه های بصری و صوتی برای ارزیابی تأثیر آنها بر نتیجه ضروری می دانیم.

5. آزمایش دوم: درک تخمین نیروی باد در رابطه با مقیاس بوفورت

هدف از این آزمایش دوم ارزیابی درک نیروی باد (بر اساس مقیاس بوفور) و اثرات جهت باد در شرایط مختلف بود. این آزمایش شامل 30 شرکت کننده (12 زن و 18 مرد) بود که در محدوده سنی 23 تا 53 سال قرار داشتند (میانگین = 35، = 8.7). تفاوت این آزمایش با آزمایش قبلی در این است که بر نمایش باد لمسی و ارزیابی ادراک نیروی باد با استفاده از یک مرجع شناخته شده، مقیاس بوفورت تمرکز دارد. این آزمایش قبلی در مورد سوال جهت باد را کامل می کند زیرا ما درک نیروی باد را در مورد جهت آن ارزیابی نکرده بودیم.

5.1. شرایط آزمایشی

ما از یک طرح درون موضوعی با سه متغیر مستقل استفاده کردیم:
  • نیروی باد، با دو سطح: (I) حداکثر نیرو (سه فن در سرعت 3 روشن است) و (II) حداقل نیروی (یک فن در سرعت 1 روشن است) ( شکل 15 را ببینید ).
  • جهت باد، با سه سطح: (I) باد از جلو، (II) از عقب و در نهایت (III) باد از یکی از طرفین (به طور تصادفی).
  • پیشنهاد باد بصری، با دو سطح: (I) با و (II) بدون ابر ( شکل 16 را ببینید ). هنگامی که ابرها وجود دارند، به دنبال دو متغیر قبلی (نیرو و جهت) موجود در ارزیابی فعلی حرکت می کنند.
با توجه به این سه متغیر، ما 12 شرط را تعریف کردیم که دو بار به صورت تصادفی به شرکت کنندگان ارائه شد (ارائه شده در جدول 1 ).
شرکت کنندگان 24 ارزیابی را با شروع مسیرهای خود از 12 نقطه مختلف که بین پنج خیابان ارائه شده توزیع شده انجام دادند. صحنه های شهری شرایط مشابهی را برای پیکربندی خیابان ها و محیط ساخته شده ارائه می دهند. ما به دو دلیل اصلی 12 مسیر مختلف را انتخاب کردیم. ابتدا، ما می خواستیم اثرات خود خیابان را بر نتایج ارزیابی آزمایش کاهش دهیم، بنابراین فرض می کنیم که نتایج را می توان به خیابان های مجازی مختلف نسبت داد و نه به یک خیابان خاص. ثانیاً و در همین منظر، هدف کاهش تأثیر تکرار و یکنواختی بود که می توانست با ارائه 24 بار یک مسیر به شرکت کنندگان ایجاد شود.

5.2. فرضیه ها

سرعت فن عبارت بود از: V1: 2.2 m/s 0.1 متر بر ثانیه و V3: خانم m/s در موقعیت شرکت کنندگان اندازه گیری شد. ما نتیجه می گیریم که نیروهای باد ارائه شده در دستگاه بین درجه 2 از مقیاس بوفور (سرعت باد بین m/s و m/s) و درجه 3 مقیاس (3 m/s و خانم). می خواهیم فرضیه های زیر را ارزیابی کنیم:

فرضیه های  H1:

سطوح سرعت باد در مقیاس بوفور که توسط شرکت کنندگان درک می شود فراتر از سطح اندازه گیری واقعی خواهد بود. بنابراین، ما فرض می‌کنیم که شرکت‌کنندگان نیروهای باد بیشتر از اندازه‌گیری شده را درک خواهند کرد.

فرضیه  های H2:

حرکت ابرها (پیشنهاد بصری حضور باد) این تصور را ایجاد می کند که باد قوی تر از بدون این پیشنهاد است.

فرضیه  های H3:

حرکت ابرها به درک بهتر جهت باد کمک می کند (مخصوصاً برای شرایط حداکثر نیرو که در آن سه فن روشن است، که نشان دهنده سه جهت است).

فرضیه  های H4:

خطاها در جهت باد با شرایط حداکثر نیروی باد به دلیل عملکرد همزمان چند فن بیشتر خواهد بود.

5.3. روش

هر یک از شرکت کنندگان به اتاق آزمایشی رسیدند که در آنجا روش توضیح داده شد. آنها یک کنترلر بازی ویدیویی برای تعامل با برنامه و همچنین هدفون برای کاهش صداهای موجود در اتاق ارائه کردند. برخلاف تجربه اول، ما از یک نویز سفید ثابت در طول ارزیابی ها برای کاهش صداهای مختلف در اتاق (پنکه، رله و غیره) استفاده کردیم. ما صدای باد را برای کاهش تعداد متغیرها در تحلیل خود اضافه نکردیم. از گیم پد برای حرکت در صحنه مجازی و انتخاب و اعتبارسنجی پاسخ ها استفاده می شد. قبل از شروع آزمایش، از هر شرکت‌کننده خواستیم جدول مرجع مقادیر مقیاس بوفور را بخواند که در آن مقادیر صفر تا هشت، نام‌های مربوط به هر مقدار و اثرات مکانیکی معادل آنها بر روی زمین ارائه شده است.
در مورد آزمایش اول، شرکت کنندگان در وسط فن ها و در مقابل صفحه اتاق قرار گرفتند که در آن ارتفاع دوربین مجازی با توجه به ارتفاع آنها تنظیم شد ( شکل 2 ب را ببینید). آنها مسیری را در یک خیابان مجازی تحت یکی از شرایط باد از پیش تعریف شده آغاز کردند. با آزاد بودن مسیر، شرکت‌کنندگان می‌توانستند در هر جهت حرکت کنند یا در جایی که می‌خواهند توقف کنند. با این وجود، چرخش دوربین مجازی برای جلوگیری از تأخیر هنگام تنظیم جهت باد ممنوع بود.
پانزده ثانیه پس از شروع مسیر، صفحه ارزیابی نیروی باد به شرکت کنندگان نشان داده می شود ( شکل 17 را ببینید ). آنها باید نیروی باد درک شده را در مقیاس صفر تا هشت بر اساس توضیحات مرجع مقادیر انتخاب می کردند.
پس از ارزیابی نیروی باد، شرکت‌کننده باید جهت باد را تأیید می‌کرد (به شکل 18 مراجعه کنید ). پس از این ارزیابی، شرکت کنندگان یک مسیر آزاد جدید را تحت شرایط باد متفاوت شروع می کنند و تمرین را تا تکمیل 12 (×2) شرایط ارزیابی مختلف تکرار می کنند.

5.4. نتایج

در این بخش، تحلیل‌های آماری توصیفی و استنباطی خواص باد درک شده (جهت و نیرو)، نسبت به مقیاس بوفور را ارائه می‌کنیم.

5.4.1. تحلیل های آماری

تجزیه و تحلیل تفاوت بین پارامترهای اولیه نیروی باد شبیه‌سازی شده در صحنه (در شرایط آزمایشی مختلف ارائه شده) و پاسخ‌های شرکت‌کنندگان را در نظر گرفت.
همانطور که برای آزمایش اول، یک تبدیل ریشه مربعی به داده‌های جهت باد اعمال شد تا دامنه مقادیر پاسخ‌های شرکت‌کنندگان را محدود کند و بنابراین نقاط پرت را مدیریت کند. جهت باد حاصل و مقادیر نیروی باد با استفاده از یک مدل خطی چند سطحی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. این مدل شامل متغیری است که باید توضیح داده شود (تفاوت در جهت و تفاوت نیرو)، متغیر توضیحی (شرایط مختلف) و عامل شرکت کننده (که این واقعیت را نشان می دهد که داده ها از افراد یکسان هستند) به عنوان یک اثر تصادفی. .
یک آزمون تعقیبی توکی برای مقایسه همه شرایط نمایش متغیر طبقه‌ای انجام شد. تجزیه و تحلیل آماری با استفاده از نرم افزار RStudio با تابع lme بسته nlme انجام شد. تابع glht (بسته multicomp) برای مقایسه های زوجی استفاده شد و ما یک بررسی بصری از توزیع نرمال باقیمانده داده ها انجام دادیم.
5.4.2. نیروی باد
توزیع پاسخ های خام در رابطه با نیروی باد در شکل 19 ارائه شده است . شرایط بکار رفته در آزمایش تأثیر قابل توجهی در تخمین نیروی باد داشت. (11) = 194.61، p <0.0001. آزمون تعقیبی Tukey تفاوت های آماری معنی داری را نشان داد که در جدول 2 ارائه شده است. مقادیر متوسط ​​تجزیه و تحلیل شده تفاوت بین مقدار ورودی و مقادیر متوسط ​​پاسخ های شرکت کنندگان است (به شکل 20 مراجعه کنید ).
جنسیت و سن هیچ تاثیر قابل توجهی بر درک نیروی باد نداشتند.
5.4.3. جهت باد
توزیع پاسخ ها در مورد انحراف جهت باد از مقدار ورودی (که مطابق با مقدار 0 در شکل است) در شکل 21 ارائه شده است . شرایط مورد استفاده در آزمایش تأثیر قابل توجهی بر برآورد جهت باد داشت. (11) = 109.19، p = 0.0001. آزمون تعقیبی Tukey تفاوت های آماری معنی داری را نشان داد که در جدول 3 ارائه شده است. مقادیر متوسط ​​تجزیه و تحلیل شده با مقادیر مطلق تفاوت بین مقدار ورودی و مقادیر متوسط ​​جذر پاسخ های شرکت کنندگان مطابقت دارد ( شکل 22 را ببینید ).
جنسیت و سن هیچ تاثیر قابل توجهی بر درک جهت باد نداشتند.

5.5. بحث

نتایج این مطالعه نشان می دهد که با توجه به شرایط مورد استفاده در آزمایش، نیروی باد برای هر دو مقدار نیروی حداقل و حداکثر نیروی مورد استفاده در رابطه با مقیاس بوفور بیش از حد برآورد می شود. حداقل مقدار نیرو 2.2 متر بر ثانیه (نیروی بوفور 2) بود، در حالی که مقادیر متوسط ​​داده شده توسط شرکت کنندگان بین مقادیر بوفور 3 و 4 است. در حالی که میانگین پاسخ های شرکت کنندگان بین نیروهای 5 و 6 است ( شکل 19 را ببینید ). این به ما اجازه می دهد تا فرضیه H1 را بپذیریم. ما در نظر می گیریم که تخمین بیش از حد نیرو ممکن است به دو عامل احتمالی مرتبط باشد. اولین عامل محل قرارگیری هواداران نزدیک به شرکت کنندگان است. ورلیندن و همکاران [ 39] از پیکربندی فن مشابهی استفاده کرد، اما آنها را در قسمت بالایی دستگاه قرار داد. آنها خاطرنشان کردند که شرکت‌کنندگان متوجه کمبود نیروی هوادار برای واقعی‌تر کردن شبیه‌سازی می‌شوند. این کافی نیست که بگوییم موقعیت زمینی فن ها باعث افزایش بیش از حد نیروی باد شده است. در واقع، محققان [ 39] درک نیروی باد را ارزیابی نکرد و شبیه سازی آنها اثرات باد در دریا را مورد مطالعه قرار داد، جایی که اثرات باد قابل توجه تر از خشکی است. با این وجود، تکرار آزمایش خود با حرکت دادن فن ها از زمین به بالا بسیار مهم است. این می تواند تأثیر باد را بر روی عابر پیاده در یک محیط شهری به طور دقیق تری تقریب بزند. دومین عامل تخمین بیش از حد نیروی باد مربوط به اثر صوتی استفاده شده است که می تواند نیروی بالاتری را پیشنهاد کند. در واقع، ما از یک نویز سفید ثابت استفاده کردیم، و این سیگنال صوتی توسط برخی از شرکت کنندگان به عنوان صدای باد شدید در نظر گرفته شد، که باعث می شود ما در مورد بازتولید آزمایش بدون این صدا فکر کنیم.
جهت باد تاثیری بر تخمین حداکثر نیروی باد نداشت. هیچ تفاوت آماری معنی داری بین سه سطح وضعیت (جلو، پشت، پهلو) وجود ندارد. با این وجود، در مورد حداقل نیرو، ما بین نیروی وارد شده از جلو (FMin و FMinV) و دو جهت دیگر تفاوت هایی پیدا می کنیم. این می تواند مربوط به قرار گرفتن صورت در معرض باد باشد، اما همچنین به این واقعیت که این تنها شرایطی است که شرکت کننده می تواند (غیر مستقیم) یک فن تک روشن را ببیند. لازم به ذکر است که این شرایط نزدیکترین به مقدار واقعی نیروی ورودی بود: FMinV دارای اختلاف میانگین از با مقدار ورودی و FMin . به طور موازی، BMin ( %)، BMinV ( %)، SMin ( %) و SMinV ( درصد افزایشی در شکاف بین مقدار ورودی و مقدار درک شده در مقایسه با FMinV نشان داد.
این مطالعه با توجه به شرایط تجربی ما نشان می‌دهد که متغیر بصری (پیشنهاد اثرات مکانیکی باد بر روی ابرها) تفاوت‌های آماری معنی‌داری در درک نیروی باد و جهت آن ایجاد نمی‌کند و بنابراین فرضیه‌ها را رد می‌کنیم. H2 و H3.
با توجه به درک جهت باد (D2)، متوجه می‌شویم که برای مقدار حداکثر نیروی ورودی، تفاوت‌ها در وزش باد از طرفین (SMax، SMaxV) در رابطه با جهت‌های جلو و عقب است. بنابراین، خطای باد از طرفین افزایش می یابد و از نظر آماری تفاوت معنی داری بین باد از جلو و باد از عقب وجود ندارد. در مقایسه با FMaxV (که دارای کمترین انحراف فرمان در شرایط حداکثر نیرو است. SMax و SMaxV به ترتیب 89% و 91% افزایش نشان داده اند. با توجه به حداقل مقدار نیروی ورودی، باد وارد شده از جلو (FMinV) از نظر آماری به طور قابل توجهی با باد وارد شده از پشت و از طرفین متفاوت است ( شکل 22 را ببینید ). FMinV شرایطی بود که پاسخ‌های آن به مقدار ورودی (تفاوت از ). در مقایسه با این شرایط، BMin 370 درصد، BMinV 420 درصد، SMin 576 درصد و SMinV 566 درصد افزایش داشته است. باد جلویی کوچکترین خطا را نسبت به جهت نشان می دهد. همانطور که در مورد نیروی باد بحث شد، این نتیجه ممکن است به دید فن مربوط باشد. اگر شرایط حداکثر نیرو را با همتایان نیروی حداقل از نظر جهت درک شده مقایسه کنیم، متوجه می شویم که فقط FMaxV و FMinV از نظر آماری تفاوت معنی داری دارند. بنابراین ما H4 را رد می کنیم و نتیجه می گیریم که جهت باد را می توان به طور مشابه درک کرد حتی اگر از یک یا سه فن استفاده شود.
همانطور که برای اولین آزمایش ما، نه سن و نه جنسیت تأثیری بر نتایج به‌دست‌آمده از ارزیابی درک ویژگی‌های باد نداشتند.

5.6. محدودیت ها

یک سوگیری احتمالی در آزمایش مربوط به دید فن جلویی هنگام ارزیابی نیرو و جهت باد وجود دارد. در ابتدا، این آزمایش همچنین برای مقایسه استفاده از HMD و صفحه نمایش بزرگ در نظر گرفته شد. این به دلیل بحران بهداشتی COVID-19 امکان پذیر نبود. ما تصمیم گرفتیم استفاده از عناصری را که شرکت کنندگان باید دستکاری می کردند محدود کنیم. بنابراین ما قصد داریم آزمایش را با استفاده از دستگاه HMD برای ارزیابی اثرات آن تکرار کنیم.
همچنین لازم می دانیم که یک آزمایش جدید با محل قرارگیری فن ها در سطح بالاتر انجام دهیم تا تاثیر باد ناشی از محور عمودی را ارزیابی کنیم. در واقع، این واقعیت که باد از قسمت پایینی می‌آید می‌تواند احساساتی خاص برای یک رفتار هوایی قوی، به‌ویژه احساس باد شدید روی پاها ایجاد کند. همچنین مهم است که برای یک آزمایش آینده نحوه کاهش صدای محیط را در نظر بگیرید، زیرا ما در نظر داریم که نویز سفید استفاده شده می تواند وجود و حتی شدت باد را نیز نشان دهد. این می تواند موضوع یک آزمایش آینده باشد، بدون صحنه غوطه ور اما تنها با استفاده از رندر صدا و رندر لمسی با طرفداران.
این دستگاه، تحت شرایط آزمایش، می تواند طیفی از نیروهای باد را بین سطوح 3 و 6 مقیاس بوفور در یک فضای شهری بازیابی کند. برای این آزمایش، حداقل و حداکثر مقدار نیروی تولید شده توسط فن ها را آزمایش کردیم. می‌توان فرض کرد که با استفاده از سرعت‌های متوسط ​​فن‌ها، می‌توانیم مقادیری بین سطوح 3 و 6 مقیاس بوفور احساس کنیم. بنابراین، استفاده از دستگاه با عناصر یا پیکربندی‌های دیگر (فضایی، بصری، صوتی) برای ایجاد توهم بادهای کم (مرتبط با سطوح 1 و 2 مقیاس) برای شبیه‌سازی رفتار باد حاصله در شهر با استفاده از مجازی مرتبط است. واقعیت

6. بحث عمومی و کار آینده

در این تحقیق، ما تصمیم گرفتیم انواع مختلف نمایش باد را در یک دستگاه واقعیت مجازی مجهز به گروهی از هشت فن با کنترل دیجیتالی ارزیابی کنیم. در واقع، این دستگاه امکان جمع آوری بازنمایی های سمعی و بصری و لمسی و همچنین تجسم عناصری را که در واقعیت قابل مشاهده نیستند، مانند جریان باد، می دهد. ما انتخاب کرده‌ایم که صحنه‌های شهری را از منظر پیاده‌رو تحلیل کنیم، زیرا با درک کلاسیک یک فرد در شهر مطابقت دارد.
با استفاده از این دستگاه، ما دو آزمایش مختلف در مورد درک ویژگی‌های باد و همچنین تأثیر نمایش‌ها بر حس حضور در صحنه VR انجام دادیم.
در اولین آزمایش خود، از نتایج یک شبیه سازی باد برای تولید انواع مختلف نمایش باد در یک صحنه VR استفاده کردیم. نتایج حاکی از درک صحیح نیروی باد و اطلاعات جهت از طریق تحریک حس لامسه بود. این نتایج روشی را برای استفاده از داده‌های کمی حاصل از شبیه‌سازی باد با بهره‌برداری از ویژگی‌های حساس پدیده نشان می‌دهد، حتی اگر بازنمایی فیزیکی نیروی باد پیشنهادی باشد، و نه باد واقعی (از نظر دقت جریان) (نگاه کنید به بخش 4 ).
ما درک خطوط جریان از جریان باد را در صحنه مجازی ارزیابی کردیم. نتایج این نمایش، اگرچه به خوبی رندر لمسی برای درک خواص باد نیست، اما بهتر از صحنه مرجع است. ما فقط استفاده از این تجسم جریان باد را در صحنه مجازی ارزیابی کرده ایم. با این وجود، ما معتقدیم که مطالعه انواع دیگر اثرات نمایش باد بصری ممکن است برای تحلیل‌های آینده مناسب‌تر باشد.
نتایج آزمایش ما نشان داد که شرایط از جمله نمایش باد لمسی حس حضور در صحنه VR را افزایش می‌دهد که بیشترین ارزیابی را دارد، که با مطالعات قبلی ارائه باد لمسی در VR مطابقت دارد [ 6 ، 37 ، 39 ، 40 ].
در این مرحله، مطالعه ما بر اساس ادراک کیفی باد است، و همچنین می‌خواهیم JND‌های قابل دستیابی با سیستم خود را، همانطور که توسط Nakano [ 45 ] توصیف شده است، ارزیابی کنیم.
همچنین می‌خواهیم به این نکته اشاره کنیم که شبیه‌سازی باد، مانند هر نتیجه‌ای از یک محاسبه CFD، به اندازه مش و داده‌های اولیه نیز بسیار حساس است و در مقایسه با داده‌های واقعی نیاز به یک فرآیند اعتبارسنجی دارد. هدف از این آزمایش بیشتر ارزیابی درک نتایج شبیه‌سازی بود تا ارزیابی، در این مرحله، شبیه‌سازی دقیق یک خیابان واقعی. با این حال، این یک موضوع جالب برای همکاری بین شبیه سازی و کاربران نهایی مانند معماران خواهد بود. در نهایت، یک تجسم مبتنی بر AR نیز می‌تواند برای قابل مشاهده کردن نتایج شبیه‌سازی CFD در سایت جالب باشد.
این همچنین می‌تواند در یک سیستم ترکیبی بین واقعیت مجازی و واقعیت افزوده ارزیابی شود، که در آن، با استفاده از یک دوقلوی مجازی [ 53 ]، شرکت‌کنندگان می‌توانند دیدی جهانی از رفتار باد از یک محیط شهری پیش‌بینی‌شده در یک مدل مقیاس داشته باشند و در عین حال همه‌جانبه را داشته باشند. روی صفحه نمایش VR مشاهده کنید.
آزمایش دوم ما برآورد بیش از حد نیروی باد را در مقایسه با مقیاس بوفور، با توجه به شرایط تجربی ما نشان داد. این می تواند در زمینه VR جالب باشد زیرا امکان تولید اثرات باد قوی با کاهش نیاز به تجهیزات را فراهم می کند.
نتایج همچنین نشان می دهد که تشخیص جهت باد جانبی نسبت به جهت باد جلویی یا عقبی دشوارتر است. این با نتایج ارزیابی ناکانو و همکاران مطابقت دارد. [ 38 ].
با پیکربندی فن ها، اندازه و قدرت آنها، می توان باد را در یک فضای عمومی شبیه سازی کرد. این پیکربندی یک اثر فراگیر از باد در اطراف بدن شرکت‌کنندگان ایجاد می‌کند که با موقعیت‌های زندگی واقعی سازگار است. نتایج ما نشان می دهد که روشن بودن چندین فن به طور همزمان بر درک جهت باد غالب تأثیری ندارد.
پس از آزمایش های ما، سوالات و دیدگاه های مختلفی مطرح شد. آنها به سطح محلی سازی فن ها (بخش بالایی یا پایینی اتاق)، نوع نمایش صحنه VR (HMD یا صفحه نمایش بزرگ)، تعامل باد در VR با سایر پدیده های فیزیکی (مانند دما، نور، رنگ ها و صداها) برای بازگرداندن فضای یک فضا، از جمله.

7. نتیجه گیری

بر اساس بازنمایی‌های موجود در زمینه‌های معماری و شهرسازی، جایی که بازنمایی باد به‌ویژه با تجسم جریان آن مشخص می‌شود، ما خود را در مورد راه‌های افزایش این بازنمایی‌ها برای ارائه ویژگی‌های حساس باد زیر سوال بردیم. این امر تحقیقات ما را به سایر رشته‌ها و ابزارهای بیان مانند بازنمایی هنری، گرافیک کامپیوتری، سینما و واقعیت مجازی گسترش داد.
در این مناطق، ما بازنمایی هایی را یافتیم که به نحوه درک ما از باد در واقعیت نزدیک تر است. آنها به صورت سمعی و بصری ارائه می شوند که اثرات باد را بر زمینه و همچنین به صورت لمسی بر مردم نشان می دهد. این به ما امکان می دهد اطلاعاتی را در مورد باد منتقل کنیم که قابل مقایسه با تجربیات واقعی است.
هدف از این مطالعه انجام مطالعات کاربری برای پاسخ به سوال امکان درک باد در یک صحنه VR است. این پرسش لزوماً به واقع گرایی مربوط نمی شود; هدف ما ایجاد یک جریان واقعی باد نبود، بلکه ایجاد یک توهم از اثرات حاصل از آن بود.
با آگاهی از تأثیر دما بر باد ناشی از فضاهای شهری، هدف ما این است که این متغیر را در یک آزمایش آینده با در نظر گرفتن تطبیق پذیری ارائه شده توسط محیط کنترل شده یک اتاق آزمایش VR پیاده سازی کنیم.
در طول این تحقیق بر اهمیت باد در فضاهای مسکونی و تاثیر آن بر ساکنان این فضاها تاکید شده است. آزمایش‌های ما چشم‌انداز توسعه این رویکرد را در نمایش مراحل مختلف پروژه‌های معماری و شهری نشان می‌دهد. از یک سو، این پتانسیل را دارد که فرآیند طراحی را با اجازه دادن به طراحان برای کشف خواص حساس باد، غنی کند و از سوی دیگر، به کاربران آینده یک فضا اجازه دهد تا فراتر از جنبه‌های بصری و زیبایی‌شناختی آن را تجربه و درک کنند. .
نتایج این پژوهش با متغیرها و شرایط استفاده شده در آن مطابقت دارد. توجه داشته باشیم که نمی‌توانیم جامعه نمونه خود را تعمیم دهیم، که به طور مشخص از نظر کمیت و تنوع محدود است.

اختصارات

در این نسخه از اختصارات زیر استفاده شده است:

VR واقعیت مجازی
CFD دینامیک سیالات محاسباتی
BIM مدلسازی اطلاعات ساختمان
HMD نمایشگر روی سر
JNDs فقط تفاوت های قابل توجه
AR واقعیت افزوده

منابع

  1. گاندمر، جی. ناراحتی ناشی از باد در نزدیکی ساختمانها: مفاهیم آیرودینامیک . وزارت بازرگانی، اداره ملی استانداردها: واشنگتن، دی سی، ایالات متحده آمریکا، 1978. [ Google Scholar ]
  2. پیس، دی. آرانتس، ای. Irizarry, J. محیط همه جانبه برای بهبود درک مدل‌های سه بعدی معماری: مقایسه درک فضایی کاربر بین سیستم‌های واقعیت مجازی فراگیر و سنتی. خودکار ساخت و ساز 2017 ، 84 ، 292-303. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  3. اریکسون، ا. کیم، ک. شوبرت، آر. برودر، جی. ولش، جی. اینجا سرد است یا فقط من؟ تجزیه و تحلیل تجسم دمای واقعیت افزوده برای سنجش حرارتی با واسطه کامپیوتر. در مجموعه مقالات سمپوزیوم بین المللی IEEE 2019 در مورد واقعیت ترکیبی و افزوده (ISMAR)، پکن، چین، 14 تا 18 اکتبر 2019؛ ص 202-211. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  4. طاهرانی، س. Moreau, G. ادغام پیاده روی همهجانبه برای تجزیه و تحلیل محیط های روشنایی شهری. J. Urban Des. 2008 ، 13 ، 99-123. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  5. ویگر، تی. سیرت، دی. مورو، جی. لسکوپ، ال. پیشنهاد و ادراک حساس اثرات اقلیمی در محیط های شهری مجازی. در مجموعه مقالات سمپوزیوم ACM در مورد ادراک کاربردی، دوبلین، ایرلند، 22 تا 23 اوت 2013. [ Google Scholar ]
  6. ماه، تی. کیم، جی جی طراحی و ارزیابی نمایشگر باد برای واقعیت مجازی. در مجموعه مقالات سمپوزیوم ACM در نرم افزار و فناوری واقعیت مجازی (VRST ’04)، هنگ کنگ، 10-12 نوامبر 2004. ACM: نیویورک، نیویورک، ایالات متحده آمریکا، 2004; صص 122-128. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  7. برگر، ام. Cristie، V. CFD پس پردازش در Unity3D. Procedia Comput. علمی 2015 ، 51 ، 2913-2922. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  8. لامبرتس، آر. دوترا، ال. Pereira, FOR Eficiência Energética na Arquitetura , 3rd ed.; Eletrobras/Procel: ریودوژانیرو، برزیل، 2014. [ Google Scholar ]
  9. بوستامانت، سی. جانس، ام. Higueras، E. رفتار باد در مورفولوژی شهری و بروز آن در استفاده استراحت از فضای عمومی، Punta Arenas، شیلی. AUS 2014 ، 28-33. (به زبان اسپانیایی) [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  10. ژیرالدو، جی. سرویر، ام. مورئو، جی. ادراک بازنمایی باد چندحسی در واقعیت مجازی. در مجموعه مقالات سمپوزیوم بین المللی IEEE 2020 در مورد واقعیت ترکیبی و افزوده (ISMAR)، پورتو د گالینهاس، برزیل، 9 تا 13 نوامبر 2020؛ ص 45-53. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  11. ریستیک، اس. تکنیک‌های تجسم جریان در تونل‌های باد بخش اول – روش‌های غیر نوری. علمی فنی Rev. 2007 , 57 , 39-50. [ Google Scholar ]
  12. ادموندز، ام. لارامی، آر.اس. چن، جی. مکس، ن. ژانگ، ای. Ware, C. تجسم جریان مبتنی بر سطح. محاسبه کنید. نمودار. 2012 ، 36 ، 974-990. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  13. مک لافلین، تی. لارامی، آر.اس. پیکرت، آر. پست، FH; چن، ام. بیش از دو دهه تجسم جریان هندسی مبتنی بر ادغام. محاسبه کنید. نمودار. Forum 2010 ، 29 ، 1807-1829. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  14. سالزبرون، تی. جانیک، اچ. ویشگول، تی. Scheuermann, G. وضعیت هنر در تجسم جریان: تکنیک های مبتنی بر پارتیشن. در مجموعه مقالات کنفرانس شبیه سازی و تجسم 2008، ماگدبورگ، آلمان، 18 تا 29 فوریه 2008. صص 75-92. [ Google Scholar ]
  15. پست، FH; ورولییک، بی. هاوزر، اچ. لارامی، آر.اس. Doleisch, H. وضعیت هنر در تجسم جریان: استخراج و ردیابی ویژگی. محاسبه کنید. نمودار. انجمن 2004 ، 22 ، 775-792. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  16. لارامی، آر.اس. ویسکوف، دی. اشنایدر، جی. هاوزر، اچ. بررسی چرخش و جریان غلتشی با مقایسه تکنیک های تجسم. در مجموعه مقالات تجسم IEEE ’04. IEEE Computer Society، آستین، TX، ایالات متحده، 10-15 اکتبر 2004. ص 51-58. [ Google Scholar ]
  17. برامبیلا، ا. کارنکی، آر. پیکرت، آر. ویولا، آی. هاوزر، اچ. تجسم جریان تصویری: وضعیت هنر، روندها و چالش ها. Eurographics State Art Rep. 2012 ، 75-94. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  18. یان، جی. کنسک، ک. کونیس، ک. نوبل، دی. تجسم CFD در یک محیط واقعیت مجازی با استفاده از ابزارهای مدلسازی اطلاعات ساختمان. Buildings 2020 , 10 , 229. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  19. فو، دی. وو، بی. مورلند، جی. چن، جی. رن، اس. ژو، سی. تجسم واقعیت مجازی فرآیندهای معمولی در کوره بلند. در مجموعه مقالات AISTech 2009 – مجموعه مقالات کنفرانس فناوری آهن و فولاد، سنت لوئیس، MO، ایالات متحده آمریکا، 4 تا 7 مه 2009. [ Google Scholar ]
  20. هوسوکاوا، م. فوکودا، تی. یابوکی، ن. میچیکاوا، تی. معتمدی، ع. ادغام CFD و VR برای بازخورد طراحی محیط حرارتی داخلی. در مجموعه مقالات بیست و یکمین کنفرانس بین المللی تحقیقات طراحی معماری به کمک کامپیوتر در آسیا (CAADRIA 2016)، ملبورن، استرالیا، 30 مارس تا 2 آوریل 2016. صص 663-672. [ Google Scholar ]
  21. ژیرالدو، جی. سرویر، ام. توره، وی. سیگنورلی، وی. Bonnet، A. Caractérisation et Restitution vidéographique des ambiances urbaines. در مجموعه مقالات SCAN’18; وب کنفرانس های SHS، نانت، فرانسه، 24 تا 26 اکتبر 2018؛ جلد 47. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  22. بلوکن، بی. استاتوپولوس، تی. کاملیت، جی. هنسن، جی. کاربرد CFD در شبیه‌سازی عملکرد ساختمان برای محیط بیرون. در مجموعه مقالات یازدهمین کنفرانس بین المللی IBPSA، گلاسکو، اسکاتلند، 27 تا 30 ژوئیه 2009. [ Google Scholar ]
  23. Barr, M. Late Rain-Waymouth Street, 2016. کاتالوگ کتابخانه. در دسترس آنلاین: https://fineartamerica.com/featured/late-rain-waymouth-street-mike-barr.html (دسترسی در 7 مه 2020).
  24. Kahrs, J. Paperman ; شناسه IMDb: tt2388725; استودیو انیمیشن والت دیزنی، جشنواره فیلم نیویورک: نیویورک، نیویورک، ایالات متحده آمریکا، 2012. [ Google Scholar ]
  25. شیامالان، MN The Happening ; شناسه IMDb: tt0949731; فاکس قرن بیستم: نیویورک، نیویورک، ایالات متحده آمریکا، 2008. [ Google Scholar ]
  26. Unseld, S. The Blue Umbrella ; شناسه IMDb: tt2616880; استودیوی انیمیشن پیکسار، جشنواره بین‌المللی فیلم برلین: برلین، آلمان، 2013. [ Google Scholar ]
  27. بوتیچلی، اس. تولد زهره. 1485. در دسترس آنلاین: https://www.virtualuffizi.com/birth-of-venus.html5 (در 19 آوریل 2018 قابل دسترسی است).
  28. جبرئیل، م. گلدبرگ، ای. پوکاهونتاس ; شناسه IMDb: tt0114148; تصاویر والت دیزنی: نیویورک، نیویورک، ایالات متحده آمریکا، 1995. [ Google Scholar ]
  29. وانگ، سی. وانگ، ز. شیا، تی. Peng, Q. شبیه‌سازی برف در زمان واقعی. Vis. محاسبه کنید. 2006 ، 22 ، 315-323. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  30. دوباشی، ی. کاندا، ک. یاماشیتا، اچ. اوکیتا، تی. نیشیتا، تی. روشی ساده و کارآمد برای انیمیشن واقعی ابرها. در مجموعه مقالات بیست و هفتمین کنفرانس سالانه گرافیک کامپیوتری و تکنیک های تعاملی، (SIGGRAPH ’00)، نیواورلئان، لس آنجلس، ایالات متحده آمریکا، 23 تا 28 ژوئیه 2000; ACM Press/Addison-Wesley Publishing Co.: New York, NY, USA, 2000; ص 19-28. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  31. مکس، ن. کرافیس، آر. ویلیامز، دی. تجسم سرعت باد با ایجاد بافت ابری. در مجموعه مقالات سومین کنفرانس تجسم (VIS ’92)، بوستون، MA، ایالات متحده آمریکا، 19-23 اکتبر 1992; صص 179-184. [ Google Scholar ]
  32. باکای، بی. هایدریش، دبلیو. گراس متحرک در زمان واقعی. در یوروگرافیک (مقاله کوتاه). 2002. در دسترس آنلاین: https://www.cs.ubc.ca/labs/imager/tr/2002/bakay2002a/bakay.2002a.pdf (دسترسی در 31 اوت 2021).
  33. دینر، جی. رودریگز، م. بابود، ل. Reveret، L. باد مبنای طرح ریزی برای انیمیشن زمان واقعی درختان. محاسبه کنید. نمودار. انجمن 2009 ، 28 ، 533-540. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  34. کویگلی، ای. یو، ی. هوانگ، جی. لین، دبلیو. Fedkiw, R. انیمیشن درختی تعاملی در زمان واقعی. IEEE Trans. Vis. محاسبه کنید. نمودار. 2018 ، 24 ، 1717-1727. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
  35. کاردین، اس. تالمان، دی. Vexo، F. باد سر سوار. در مجموعه مقالات بیستمین کنفرانس سالانه انیمیشن کامپیوتری و عوامل اجتماعی (CASA2007)، هاسلت، بلژیک، 11 تا 13 ژوئن 2007. ص 101-108. [ Google Scholar ]
  36. کوجیما، ی. هاشیموتو، ی. کاجیموتو، اچ. یک دستگاه پوشیدنی جدید برای ارائه حس موضعی باد. در مجموعه مقالات کنفرانس بین المللی پیشرفت در فناوری سرگرمی کامپیوتری (ACE ’09)، آتن، یونان، 29 تا 31 اکتبر 2009. ACM: نیویورک، نیویورک، ایالات متحده آمریکا، 2009; صص 61-65. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  37. لمان، ا. گایگر، سی. ولدکه، بی. Stocklein, J. Poster: طراحی و ارزیابی محتوای سه بعدی با خروجی باد. در مجموعه مقالات سمپوزیوم IEEE 2009 در مورد رابط های کاربری سه بعدی، لافایت، لس آنجلس، ایالات متحده آمریکا، 14–15 مارس 2009. صص 151-152. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  38. ناکانو، تی. Yanagida, Y. شرایط موثر بر درک جهت باد توسط سر. در مجموعه مقالات واقعیت مجازی IEEE 2017 (VR)، لس آنجلس، کالیفرنیا، ایالات متحده آمریکا، 18 تا 22 مارس 2017؛ صص 229-230. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  39. ورلیندن، جی سی؛ مولدر، FA; Vergeest، JS; د یونگ، آ. کروتی، دی. نگی، ز. Logeman، BJ; Schouten، P. افزایش حضور در یک محیط قایقرانی مجازی از طریق شبیه سازی باد موضعی. Procedia Eng. 2013 ، 60 ، 435-441. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  40. ریتزلر، ام. پلاومان، ک. کرانزل، تی. ارث، م. استال، ا. Rukzio, E. VaiR: شبیه سازی جریان هوای سه بعدی در واقعیت مجازی. در مجموعه مقالات کنفرانس CHI 2017 در مورد عوامل انسانی در سیستم های محاسباتی (CHI ’17)، دنور، CO، ایالات متحده آمریکا، 6 تا 11 مه 2017؛ ACM: نیویورک، نیویورک، ایالات متحده آمریکا، 2017؛ صص 5669–5677. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  41. کولکارنی، س. مینور، م. دیور، م. پردیجک، ای. طراحی، سنجش و کنترل تونل باد مقیاس‌شده برای نمایش اتمسفر، هولرباخ، JM. مکاترونیک IEEE/ASME Trans. 2012 ، 17 ، 635-645. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  42. Pluijms، JP; کانال-برولند، آر. برگمان تیست، WM; مولدر، FA; Savelsbergh, GJP اثرات تخصصی در درک باد پوستی. توجه، ادراک. روانشناسی. 2015 ، 77 ، 2121-2133. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ][ نسخه سبز ]
  43. صحیح است.؛ بان، ی. Warisawa, S. AlteredWind: دستکاری جهت درک شده باد با ارائه متقاطع محرک های بصری، صوتی و باد. در مجموعه مقالات SIGGRAPH Asia 2019 Emerging Technologies (SA ’19)، بریزبن، QLD، استرالیا، 17 تا 20 نوامبر 2019؛ انجمن ماشین‌های محاسباتی: نیویورک، نیویورک، ایالات متحده آمریکا، 2019؛ صص 3-4. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  44. ناکانو، تی. ساجی، س. Yanagida، Y. نشان دادن جهت باد با استفاده از نمایشگر باد مبتنی بر فن. در هپتیک: ادراک، دستگاه‌ها، تحرک و ارتباطات ؛ Isokoski, P., Springare, J., Eds. Springer: برلین/هایدلبرگ، آلمان، 2012; صص 97-102. [ Google Scholar ]
  45. ناکانو، تی. یوشیکا، ی. Yanagida، Y. اثرات پیکربندی منبع باد نمایشگرهای باد بر ویژگی ادراک جهت باد. در مجموعه مقالات ACHI 2014: هفتمین کنفرانس بین المللی پیشرفت در تعاملات کامپیوتر و انسان، بارسلون، اسپانیا، 23 مارس 2014. [ Google Scholar ]
  46. بلگاسم، اچ. لدوچ، تی. Musy، M. به سمت یک حامل گراف مبتنی بر QGIS از اطلاعات شهری و نقطه‌یابی رفتار باد در سطح عابر پیاده. در مجموعه مقالات دهمین کنفرانس بین المللی اقلیم شهری/ چهاردهمین سمپوزیوم در مورد محیط شهری، نیویورک، نیویورک، ایالات متحده آمریکا، 6 تا 10 اوت 2018. [ Google Scholar ]
  47. SoudBible. کلیپ های صوتی رایگان|SoundBible.com. در دسترس آنلاین: https://soundbible.com/ (در 15 مارس 2022 قابل دسترسی است).
  48. هال، ای تی بعد پنهان ; Anchor Books: Garden City, NY, USA, 1969. [ Google Scholar ]
  49. اسلاتر، ام. مک کارتی، جی. Maringelli, F. تأثیر حرکت بدن بر حضور ذهنی در محیط های مجازی. هوم عوامل 1998 ، 40 ، 469-477. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ][ نسخه سبز ]
  50. فیلد، AP; مایلز، جی. Field, Z. کشف آمار با استفاده از R/Andy Field, Jeremy Miles, Zoë Field ; سیج: لندن، بریتانیا؛ Thousand Oaks، CA، USA، 2012. [ Google Scholar ]
  51. گرینبرگ، BS; شری، جی. لاچلان، ک. لوکاس، ک. هولمستروم، الف. جهت گیری های بازی های ویدیویی در میان گروه های جنسیتی و سنی. شبیه سازی Gaming 2010 , 41 , 238-259. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  52. سازمان جهانی هواشناسی؛ کمیسیون هواشناسی دریایی مقیاس بوفورت نیروی باد: (جنبه های فنی و عملیاتی) ; WMO: ژنو، سوئیس، 1970. [ Google Scholar ]
  53. آهلروف، اس. خو، X. ژونگ، RY؛ Lu, Y. Digital Twin به عنوان یک سرویس (DTaaS) در صنعت 4.0: یک مدل مرجع معماری. Adv. مهندس به اطلاع رساندن. 2021 ، 47 ، 101225. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Ijgi 11 00239 g001 550
شکل 1. مثالی از تجسم برخی جلوه های باد: ( الف ) اثر شکاف ها در زیر ساختمان، ( ب ) اثر گوشه ها، ( ج ) اثر ردیف ( د ) اثر بیداری و ( ه ) اثر ونتوری، بر اساس گاندمر [ 1 ] طرح ها تصویر از [ 10 ].
Ijgi 11 00239 g002 550
شکل 2. ( الف ) طرح فن متشکل از هشت فن که در اطراف شرکت کنندگان در اتاق VR قرار دارند، واحدها بر حسب متر. تصویر از [ 10 ]. ( ب ) یک شرکت کننده در اتاق VR.
Ijgi 11 00239 g003 550
شکل 3. تجسم نتایج CFD ( الف ) برش افقی سرعت باد. ( ب ) خطوط جریانی سرعت باد در مدل سه بعدی خیابان مورد نظر. تصاویر از [ 10 ].
Ijgi 11 00239 g004 550
شکل 4. میدان برداری ترسیم شده در خیابان VR مورد مطالعه.
Ijgi 11 00239 g005 550
شکل 5. نمایش شماتیک هشت ضلعی مجازی. تصویر از [ 10 ]. ( الف ) شناسایی بردارهایی که از یکی از وجوه هشت ضلعی از بیرون به داخل عبور می کنند (به رنگ آبی). ( ب ) میانگین بردار (به رنگ زرد) سرعت و جهت باد پیش بینی شده بر روی محور فن (فلش های سیاه).
Ijgi 11 00239 g006 550
شکل 6. نمایش شماتیک یک ( الف ) تجسم ساده و ( ب ) تجسم سطح از دیدگاه عابر پیاده. تصویر از [ 10 ].
Ijgi 11 00239 g007 550
شکل 7. ( الف ) صحنه مرجع، اولین دوره ارائه شده به شرکت کنندگان. ( ب ) یک شرکت کننده در صحنه مجازی با نمایش جریان باد بصری. تصاویر از [ 10 ].
Ijgi 11 00239 g008 550
شکل 8. چهار مسیر مجازی از پیش تعریف شده مختلف در خیابان مورد تجزیه و تحلیل.
Ijgi 11 00239 g009 550
شکل 9. ارزیابی نیروی باد (لغزنده) و جهت باد (دایره). تصویر از [ 10 ].
Ijgi 11 00239 g010 550
شکل 10. نمودار جعبه و نمودار ویولن ریشه مربع خطای تخمین جهت باد از طریق چهار نمایش مختلف. نقطه قرمز مقدار میانگین است. خطوط افقی نشان دهنده چارک ها هستند. نمودار ویولن فراوانی نتایج را نشان می دهد. ستاره ها سطح معنی داری را نشان می دهند (** = p <0.01، *** = p <0.001). تصویر از [ 10 ].
Ijgi 11 00239 g011 550
شکل 11. نمودار جعبه و نمودار ویولن از ریشه مربع خطای نیروی باد مطلق از طریق چهار نمایش مختلف. ستاره ها سطح معنی داری را نشان می دهند (* = p < 0.05، ** = p < 0.01). تصویر از [ 10 ].
Ijgi 11 00239 g012 550
شکل 12. نمودار جعبه و نمودار ویولن از ریشه مربع میانگین حس حضور از طریق چهار نمایش مختلف. هر چه ارزش بالاتر باشد، حس حضور بالاتر است. ستاره ها سطح معنی داری را نشان می دهند (* = p < 0.05، *** = p <0.001). تصویر از [ 10 ].
Ijgi 11 00239 g013 550
شکل 13. نمودار جعبه و نمودار ویولن اثرات جنسیت بر حس حضور. ستاره ها سطح معنی داری را نشان می دهند (** = p <0.01).
Ijgi 11 00239 g014 550
شکل 14. نمودار جعبه ای از تأثیرات جنسیت بر حس حضور از طریق بازنمایی. نقاط نشان دهنده نقاط پرت هستند.
Ijgi 11 00239 g015 550
شکل 15. شرایط حداقل و حداکثر نیروی باد.
Ijgi 11 00239 g016 550
شکل 16. یک مدل سه بعدی با و بدون ابر (پیشنهاد بصری حضور باد).
Ijgi 11 00239 g017 550
شکل 17. صفحه ارزیابی نیروی باد بر اساس مقیاس بوفورت.
Ijgi 11 00239 g018 550
شکل 18. صفحه ارزیابی جهت باد.
Ijgi 11 00239 g019 550
شکل 19. نمودار جعبه و نمودار ویولن پاسخ نیروی باد در شرایط مختلف. نقطه قرمز مقدار میانگین است. خطوط افقی نشان دهنده چارک ها هستند. خط افقی پررنگ میانه است. نمودار ویولن توزیع پاسخ ها را برای هر شرایط نشان می دهد.
Ijgi 11 00239 g020 550
شکل 20. نمودار جعبه و نمودار ویولن انحراف نیروی باد (تفاوت بین مقدار ورودی و مقدار درک شده) در شرایط مختلف. مقدار 0 (خط نقطه چین) مربوط به مقدار ورودی است. توجه: برای تسهیل خواندن نمودار، روابط تفاوت های آماری بین شرایط در جدول 2 ارائه شده است.
Ijgi 11 00239 g021 550
شکل 21. نمودار جعبه و نمودار ویولن انحراف (از مقادیر ورودی) پاسخ جهت باد در شرایط مختلف. مقدار 0 (خط نقطه چین) مربوط به مقدار ورودی است.
Ijgi 11 00239 g022 550
شکل 22. نمودار جعبه و نمودار ویولن از جذر مقادیر مطلق انحراف جهت باد در شرایط مختلف. مقدار 0 (خط نقطه چین) مربوط به مقدار ورودی است. توجه: برای سهولت در خواندن نمودار، تفاوت های آماری بین شرایط در جدول 3 ارائه شده است.

مقالات داخلی و بین المللی

مطالب مرتبط ...

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید