Exercise in Virtual Reality - The Impact of Visual Flow Speed on Parameters of Stationary Cycling in a Virtual Environment

URN zum Zitieren dieses Dokuments:: urn:nbn:de:bvb:355-epub-589489
DOI zum Zitieren dieses Dokuments:: 10.5283/epub.58948

Luttmann, Carla

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Veröffentlichungsdatum dieses Volltextes: 02 Sep 2024 12:41

Details

Dokumentenart:	Hochschulschrift der Universität Regensburg (Dissertation)
Open Access Art:	Primärpublikation
Datum:	2 September 2024
Begutachter (Erstgutachter):	Prof. Dr. Petra Jansen
Tag der Prüfung:	8 Juli 2024
Institutionen:	Humanwissenschaften > Institut für Sportwissenschaft
Stichwörter / Keywords:	Training; virtuelle Realität; visueller Fluss; Geschwindigkeitswahrnehmung; Handlungsfeedback
Dewey-Dezimal-Klassifikation:	100 Philosophie und Psychologie > 150 Psychologie 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 600 Technik 700 Künste und Unterhaltung > 796 Sport
Status:	Veröffentlicht
Begutachtet:	Ja, diese Version wurde begutachtet
An der Universität Regensburg entstanden:	Ja
Dokumenten-ID:	58948

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Zusammenfassung (Englisch)

Zusammenfassung (Englisch)

Virtual reality has long been an established instrument in various areas of research. In sports science, it is a valuable tool for influencing aspects of physical activity. Combining physical activity with the immersive medium appears to have several advantages over conventional training programmes. Especially the effects of avatar design have been investigated in this context, demonstrating that certain appearances elicit significant behavioural changes in the user. Visualizing athleticism through the avatar has improved performance and perceived effort in different exercises. Such effects could potentially be achieved through configurations of virtual action feedback. For instance, visual flow conveys information about self-movement speed during locomotive exercise. The effects of virtually manipulated visual flow have been predominantly investigated in cycling time trials or gait studies. However, constant-load exercise, a relevant part of regular physical activity, has rarely been examined.
The present studies investigated the effects of visual flow speed on physiological and perceived effort, affective states, self-perception, and enjoyment during and after short bouts of aerobic cycling exercise. University students participated in three experiments, completing multiple 20- or ten-minute exercises on an ergometer. During each trial, a virtual cycling track was presented through a head-mounted display, inducing the impression of forward motion at a specific velocity while participants cycled at a constant moderate intensity. Following related research, a linear decrease in heart rate, perceived effort, and arousal and a linear increase in valence were expected with increasing visual flow speed. Linear mixed model analyses revealed no significant main effect of visual flow speed on perceived effort or affective states. Heart rate was significantly higher during slow flow in the first and third studies. Ratings of agency and presence increased under fast visual flow in Study 2. Cadence and cycling speed decreased with increasing flow speed in Studies 2 and 3.
The present results suggest that visual flow speed manipulations in virtual reality can affect various parameters of physical activity. However, the prerequisites and moderators of such effects need further investigation. Some results match previous findings from related areas; others are contradictory. The studies at hand reveal some methodological and theoretical aspects that should be considered in future research. Differences between avatars and visual flow, cycling and walking, and the impact of a distance goal for visual flow perception are discussed. All in all, visual flow is proposed as a peculiar stimulus that is susceptive to various influences but no less worthy of use in further investigations of media-supported exercise.

Übersetzung der Zusammenfassung (Deutsch)

Die virtuelle Realität ist seit langem ein etabliertes Instrument in verschiedenen Forschungsbereichen. In der Sportwissenschaft bietet sie wertvolle Möglichkeiten zur Beeinflussung von Aspekten einer körperlichen Aktivität. Die Kombination von körperlicher Aktivität mit dem immersiven Medium scheint mehrere Vorteile gegenüber herkömmlichen Trainingsprogrammen zu haben. In diesem Zusammenhang wurden vor allem die Auswirkungen von Avatar-Designs untersucht, wobei sich gezeigt hat, dass bestimmte Erscheinungsbilder signifikante Verhaltensänderungen beim Benutzer hervorrufen. Die Visualisierung von Sportlichkeit durch den Avatar hat die Leistung und die wahrgenommene Anstrengung in verschiedenen Bereichen verbessert. Solche Effekte könnten möglicherweise durch Konfigurationen des virtuellen Handlungsfeedbacks erzielt werden. So vermittelt beispielsweise der visuelle Fluss Informationen über die Geschwindigkeit der Eigenbewegung während der Fortbewegung. Die Auswirkungen des virtuell manipulierten visuellen Flusses wurden vor allem in Zeitfahr- oder Gangstudien untersucht. Training mit konstanter Belastung, ein relevanter Teil regelmäßiger körperlicher Aktivität, wurde jedoch selten untersucht.
In den vorliegenden Studien wurden die Auswirkungen der visuellen Flussgeschwindigkeit auf die physiologische und wahrgenommene Anstrengung, den affektiven Zustand, die Selbstwahrnehmung und die Freude während und nach kurzen aeroben Radfahrübungen untersucht. Studierende nahmen an drei Experimenten teil und absolvierten mehrere 20- oder zehnminütige Belastungen auf einem Ergometer. Bei jeder Testung wurde ein virtueller Radweg über eine VR-Brille angezeigt, die den Eindruck einer Vorwärtsbewegung mit einer bestimmten Geschwindigkeit erweckte, während die Teilnehmer mit einer konstanten, moderaten Intensität auf dem Ergometer fuhren. In Anlehnung an verwandte Untersuchungen wurden ein linearer Rückgang der Herzfrequenz, der wahrgenommenen Anstrengung und der Erregung sowie ein linearer Anstieg der Valenz mit zunehmender Geschwindigkeit des visuellen Flusses erwartet. Die Analyse mit linearen gemischten Modellen ergab keinen signifikanten Haupteffekt der Geschwindigkeit des visuellen Flusses auf die wahrgenommene Anstrengung oder die affektiven Zustände. Die Herzfrequenz war in der ersten und dritten Studie bei langsamem Fluss signifikant höher. Die Bewertungen von Handlungsfähigkeit und Präsenz stiegen bei schnellem visuellen Fluss in Studie 2 an. Kadenz und Radfahrgeschwindigkeit nahmen mit zunehmender Flussgeschwindigkeit in den Studien 2 und 3 ab.
Die vorliegenden Ergebnisse deuten darauf hin, dass Manipulationen der visuellen Flussgeschwindigkeit in der virtuellen Realität verschiedene Parameter der körperlichen Aktivität beeinflussen können. Die Voraussetzungen und Moderatoren solcher Effekte müssen jedoch weiter untersucht werden. Einige Ergebnisse stimmen mit früheren Erkenntnissen aus verwandten Bereichen überein, andere sind widersprüchlich. Die vorliegenden Studien zeigen einige methodische und theoretische Aspekte auf, die in der zukünftigen Forschung berücksichtigt werden sollten. Es werden Unterschiede zwischen Avataren und visuellem Fluss, Radfahren und Gehen sowie die Auswirkungen eines Entfernungsziels auf die Wahrnehmung des visuellen Flusses diskutiert. Alles in allem wird visueller Fluss als ein besonderer Stimulus beschrieben, der für verschiedene Einflüsse anfällig ist, aber dennoch in weiteren Untersuchungen zu mediengestützter Bewegung betrachtet werden sollte.

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