University of Oulu

Potential of consumer EEG for real-time interactions in immersive VR

Saved in:
Author: Kinnunen, Jere1; Rajala, Oskari1; Särkiniemi, Matti1
Organizations: 1University of Oulu, Faculty of Information Technology and Electrical Engineering, Department of Computer Science and Engineering, Computer Science
Format: ebook
Version: published version
Access: open
Online Access: PDF Full Text (PDF, 12.2 MB)
Pages: 56
Persistent link: http://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-202106178545
Language: English
Published: Oulu : J. Kinnunen; O. Rajala; M. Särkiniemi, 2021
Publish Date: 2021-06-29
Thesis type: Bachelor's thesis
Description:

Abstract

Virtual reality is an active research subject and has received a lot of attention over the last few years. We have seen multiple commercial VR devices, each improving upon the last iteration become available to the wider public. In addition, interest in brain-computer interface (BCI) devices has increased rapidly. As these devices are becoming more affordable and easy to use, we are presented with more accessible options to measure brain activity. In this study, our aim is to combine these two technologies to enhance the interaction within a virtual environment.

In this study we sought to facilitate interaction in VR by using EEG signals. The EEG signals were used to estimate the volume of focus. By applying this concept with VR, we designed two use cases for further exploration. The methods of interactions explored in the study were telekinesis and teleportation. Telekinesis seemed an applicable option for this study since it allows the utilization of the EEG while maintaining a captivating and engaging user experience. With teleportation, the goal was the exploration of different options for locomotion in VR.

To test our solution, we built a test environment by using Unity engine. We also invited several participants to gain feedback on the usability and accuracy of our methodology. For evaluation, 13 study participants were divided into two different groups. The other group tested our actual solution for the estimation of the focus. However, the other group used randomized values for the same purpose. Some key differences between the test groups were identified.

We were able to create a working prototype where the users could interact with the environment by using their EEG signals. With some improvements, this could be expanded to a more refined solution with a better user experience. There is a lot of potential in combining the use of human brain signals with virtual environments to both enrich the interaction and increase the immersion of virtual reality.

Kuluttaja-EEG laitteiden potentiaali reaaliaikaiseen vuorovaikutukseen immersiivisessä virtuaalitodellisuudessa

Tiivistelmä

Virtuaalitodellisuus (VR) on aktiivisen tutkimuksen kohde ja varsinkin viime vuosina herättänyt paljon huomiota. VR-laseissa on tapahtunut huomattavaa kehitystä ja niitä on saatavilla yhä laajemmalle käyttäjäkunnalle. Lisäksi kiinnostus aivo-tietokone -rajapintoihin (BCI) on kiihtymässä. Koska aivokäyrää mittaavat laitteet ovat yhä edullisempia ja kehittymässä helppokäyttöisemmiksi, monia uusia menetelmiä aivosignaalin mittamiseksi on saatavilla. Tässä työssä tavoitteemme oli yhdistää nämä kaksi teknologiaa parantaaksemme vuorovaikutusta virtuaalitodellisuudessa.

Tässä tutkimuksessa käytimme aivosähkökäyrää VR-käyttäjäkokemuksen kehittämiseksi. Tätä tekniikkaa hyödyntäen arvioimme käyttäjän keskittymistä. Tutkimusta varten valitsimme kaksi vuorovaikutustapaa. Nämä tutkittavat tavat ovat telekinesia sekä teleportaatio. Telekinesia on mielenkiintoinen tapa hyödyntää aivosähkökäyrää luoden samalla mukaansatempaavan käyttäjäkokemuksen. Teleportaation päämääränä oli löytää uudenlaisia liikkumistapoja VR:ssä.

Tutkimustamme varten, suunnittelimme testiympäristön Unity-pelimoottorilla. Kokosimme joukon testaajia, joiden avulla arvioimme työmme käyttökelpoisuutta sekä tarkkuutta. Saadaksemme luotettavampia testituloksia, jaoimme 13 testaajaa kahteen eri ryhmään. Toinen ryhmistä testasi varsinaista toteutustamme ja toinen ryhmä käytti satunnaistettuja keskittymisarvoja. Löysimme ratkaisevia eroja näiden kahden testiryhmän välillä.

Onnistuimme kehittämään toimivan prototyypin, jossa käyttäjät kykenivät interaktioon virtuaaliympäristössä hyödyntäen aivosähkökäyrää. Jatkokehitystä tekemällä käyttäjäkokemusta olisi mahdollista parantaa entisestään. Integraatio aivosensoreiden ja virtuaalitodellisuuden välillä huokuu potentiaalia ja tarjoaa mahdollisuuksia tehdä virtuaalimaailmasta yhä immersiivisemmän.

see all

Subjects:
Copyright information: © Jere Kinnunen; Oskari Rajala; Matti Särkiniemi, 2021. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited.