Evaluation of typing performance in virtual reality on a physical keyboard

Abstract

Nowadays, when people talk about virtual reality (VR), most think about playing computer games. VR has many fields of use, like for training and at work, that most people haven’t thought about. Input, especially text input has always been difficult for VR. Many different attempts at allowing text input in VR have been made, but none have ever combined the most used input method for the computer, the keyboard, with sub-millimeter accurate, visible hands. In the scope of this thesis, a prototype combining a motion capturing system, OptiTrack, with VR technology and the Unity game engine, was created to allow viewing hands in realtime, while inside of a virtual environment. Using this prototype, we wanted to find out, which effect hands have on typing inside of a virtual environment. Furthermore, we were interested, if there are differences in typing performance while typing inside of VR in comparison to typing outside of VR. Users will be typing while viewing different forms of hands. Is typing performance negatively impacted if no hands are visible? To answer this, different hand models were created for performing a typing test while immersed inside of the virtual environment. A study 32 participants was conducted, where each participant completed the typing test seven times while in VR and once outside of VR. Each VR condition contained a different hand model. These participants were divided into two equal typing groups, a slow and a fast one. On average, when analyzing the data of all participants at once, we found no statistically significant difference in words per minute (WPM) or accuracy when comparing typing inside of VR to typing outside of VR. The slow typers, did show a statistically significant difference in WPM and accuracy in this comparison. Furthermore, it was discovered, that seeing any sort of hand model while typing in VR is important. Not being able to see hands had a negative effect on typing performance, increased task load, and also decreased the perceived presence in VR. We found that using different hand models inside of VR does not statistically significantly affect typing performance, as long as some variation of a hand is visible.

Wenn heutzutage über Virtual Reality (VR) gesprochen wird, dann verbinden die meisten Personen damit nur Computerspiele. VR hat jedoch weitere Anwendungsgebiete, wie beispielsweise Menschen zu trainieren oder bei der Arbeit. Eingaben, besonders Texteingaben, waren in VR schon immer problematisch. Es gab bereits verschiedene Ansätze, die Texteingabe in VR einzubringen. Es hat noch nie jemand versucht, das meist gebrauchte Eingabegerät für den Computer, die Tastatur, in Verbindung mit submillimeter genau gemessenen, virtuellen Händen zu verwenden. Im Rahmen dieser Ausarbeitung wurde ein Prototyp entwickelt, welcher das Motion Capturing System OptiTrack mit VR Technologie und dem Unity Game Engine verbindet. Diese Kombination ermöglicht, dass wir Hände im virtuellen Umfeld in Echtzeit erleben können. Mit diesem Prototypen wollten wir herausfinden, welche Effekte das Sehen von Händen auf die Tippleistung in der VR haben. Außerdem hat es uns auch interessiert, ob es Leistungsunterschiede gibt, wenn in der VR und außerhalb der VR getippt wird. Während des tippens wurden den Benutzern verschiedene Arten von Händen vorgestellt. Weiterhin wollten wir herausfinden, ob die Tippleistung negativ beeinflusst wird, wenn überhaupt keine Hände sichtbar sind. Um dies zu beantworten, wurden verschiedene Handmodelle erstellt, mit welchen ein Tipptest im virtuellen Umfeld vollzogen werden sollte. Eine Studie mit 32 Teilnehmern wurde durchgeführt, bei welcher jeder Teilnehmer sieben verschiedene Konditionen mit VR und eine Kondition außerhalb von VR durchzuführen hatte. Jede VR Kondition beinhaltete ein anderes Handmodell. Die Teilnehmer wurden in zwei gleich große Tipp-Gruppen aufgeteilt, in eine schnelle und eine langsame. Im Schnitt, wenn die Tippleistung aller Probanden gleichzeitig angeschaut wurde, wurde kein statistisch signifikanter Unterschied in Wörtern pro Minute (WPM) und Genauigkeit gefunden, ob in der VR getippt wurde oder außerhalb. Die Gruppe der langsamen Tipper hat einen statistisch signifikanten Unterschied in WPM und Genauigkeit bei diesem Vergleich gezeigt. Weiterhin wurde entdeckt, dass das Sehen von einem beliebigen Handmodell während des Tippens in der VR wichtig ist. Überhaupt keine Hände zu sehen hat eine negative Auswirkung auf die Tippleistung, erhöht den Arbeitsaufwand und verringert die wahrgenommene Präsenz im virtuellen Umfeld. Außerdem wurde herausgefunden, dass verschiedene Handmodelle innerhalb der VR keine statistisch signifikanten Unterschiede auf die Tippleistung haben, solange ein beliebiges Handmodell sichtbar ist.