A Toolkit for Virtual Reality Software Development - Investigating Challenges, Developers, and Users

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Takala, Tapio, Prof., Aalto University, Department of Computer Science, Finland
dc.contributor.author Takala, Tuukka M.
dc.date.accessioned 2016-12-29T10:01:32Z
dc.date.available 2016-12-29T10:01:32Z
dc.date.issued 2017
dc.identifier.isbn 978-952-60-7244-9 (electronic)
dc.identifier.isbn 978-952-60-7245-6 (printed)
dc.identifier.issn 1799-4942 (electronic)
dc.identifier.issn 1799-4934 (printed)
dc.identifier.issn 1799-4934 (ISSN-L)
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/24034
dc.description.abstract Possibilities of virtual reality (VR) technology have gained considerable attention recently due to technical advances in affordable head-mounted displays. Yet the use of VR technology has not become mainstream, and there still does not exist a "killer application" for VR. One reason for this situation could be the inherent difficulty of VR software development. This thesis investigates challenges specific to VR software development, and explores methodology for such research. The thesis includes some of the earliest quantitative analysis on VR software development challenges, identifies the most severe development issues, and proposes solutions to them. This has implications on how VR software development could be eased. The analysis is based on data collected from 132 developers of VR application programs, which forms the backbone of the research. The thesis introduces RUIS, a software toolkit for facilitating hobbyist innovation by simplifying the development of VR application programs that rely on immersive displays and spatial interaction devices. Case studies employing VR application programs created with RUIS are included, describing different ways how 3D user interfaces can affect the experience and performance of VR software users. Methodology for benchmarking VR toolkits is presented, RUIS is contrasted with other toolkits, and multiple VR application programs created by students with RUIS are juxtaposed. The results demonstrate the importance of the chosen VR toolkit for the development process in two ways: 1) by presenting several comparisons that show how different VR toolkits can significantly affect the experienced development challenges, and 2) by highlighting the quantifiable distinctions in VR application programs created with different toolkits. Additionally, this thesis features an extensive survey on the developers of 3DUI application programs, revealing their demographics, the software and the hardware that they use, and an overview of the 3DUI application programs that they create. The survey also points out those development challenges that particularly affect inexperienced developers, and illustrates that the reuse of high-level 3D user interface features is low. Potential solutions to these issues are proposed in the thesis. en
dc.description.abstract Virtuaalitodellisuuden mahdollisuudet ovat viime aikoina saaneet huomattavasti julkisuutta johtuen teknisistä edistysaskelista edullisten virtuaalilasien saralla. Virtuaalitodellisuusteknologian käyttö ei ole kuitenkaan yleistynyt laajasti, ja vielä ei ole olemassa virtuaalitodellisuuden läpimurtosovellusta. Eräs syy tälle tilanteelle voi olla virtuaalitodellisuuden ohjelmistokehityksen vaikeus, ja siihen kuuluvat erityisongelmat. Tässä väitöskirjatyössä tutkitaan virtuaalitodellisuuden ohjelmistokehitykselle ominaisia haasteita ja tarkastellaan aiheeseen liittyvää tutkimusmetodologiaa. Väitöskirja sisältää ensimmäisten joukossa tehtyä kvantitatiivista analyysiä virtuaalitodellisuuden ohjelmistokehityksen haasteista, identifioi kaikista vaikeimmat ongelmat, ja ehdottaa ratkaisuja niihin. Tulokset antavat viitteitä siitä miten virtuaalitodellisuuden ohjelmistokehitystä voi helpottaa. Tehty analyysi perustuu kyselytutkimukseen, johon on vastannut 132 ohjelmistokehittäjää, mikä muodostaa väitöskirjatyön kulmakiven. Väitöskirja esittelee RUIS-ohjelmistoalustan, joka on tarkoitettu edistämään harrastelijakehittäjien innovaatioita yksinkertaistamalla immersiivistä teknologiaa käyttävien virtuaalitodellisuussovellusten kehittämistä. RUIS:lla toteutettujen sovellusten case-tutkimuksia käydään läpi, kuvaten eri tapoja, joilla kolmiulotteiset käyttöliittymät voivat vaikuttaa käyttäjien kokemuksiin ja suorituskykyyn. Väitöskirjassa lanseerataan menetelmiä virtuaalitodellisuuden ohjelmistoalustojen vertailemiseksi, RUIS:ia tarkastellaan muihin ohjelmistoalustoihin nähden, ja useita opiskelijoiden RUIS:lla kehittämiä virtuaalitodellisuussovelluksia verrataan keskenään. Saadut tulokset havainnollistavat ohjelmistoalustojen merkityksen virtuaalitodellisuussovellusten kehitysprosessille kahdella tapaa: 1) esittämällä kuinka käytetty ohjelmistoalusta voi vaikuttaa tilastollisesti merkitsevästi kehitystyössä koettuihin haasteisiin, ja 2) korostamalla kvantitatiivisia eroja virtuaalitodellisuussovelluksissa, jotka on toteutettu eri ohjelmistoalustoilla. Lisäksi väitöskirjatyö sisältää laajan selvityksen kolmiulotteisia käyttöliittymiä hyödyntävien sovellusten kehittäjistä, paljastaen heidän taustansa, käytetyt ohjelmistot sekä laitteet, ja yleisnäkymän kehitetyistä sovelluksista. Selvitys tuo ilmi erityisesti kokemattomia ohjelmistokehittäjiä vaivaavat haasteet, sekä osoittaa että korkean abstraktiotason kolmiulotteisten käyttöliittymäkomponenttien uudelleenkäyttö on harvinaista. Näihin ongelmiin ehdotetaan mahdollisia ratkaisuja.    fi
dc.format.extent 83 + app. 83
dc.format.mimetype application/pdf en
dc.language.iso en en
dc.publisher Aalto University en
dc.publisher Aalto-yliopisto fi
dc.relation.ispartofseries Aalto University publication series DOCTORAL DISSERTATIONS en
dc.relation.ispartofseries 6/2017
dc.relation.haspart [Publication 1]: Takala, Tuukka. 2014. RUIS – A Toolkit for Developing Virtual Reality Applications with Spatial Interaction. In: Proceedings of the 2nd Symposium on Spatial User Interaction (SUI'14), Honolulu, USA, October 4–5, 2014. ACM. Pages 94–103. DOI: 10.1145/2659766.2659774
dc.relation.haspart [Publication 2]: Takala, Tuukka; Rauhamaa, Päivi; Takala, Tapio. 2012. Survey of 3DUI Applications and Development Challenges. In: Proceedings of the Symposium on 3D User Interfaces (3DUI 2012), Orange County, USA, March 4–5, 2012. IEEE. Pages 89–96. DOI: 10.1109/3DUI.2012.6184190
dc.relation.haspart [Publication 3]: Takala, Tuukka; Malmi, Lauri; Pugliese, Roberto; Takala, Tapio. 2016. Empowering Students to Create Better Virtual Reality Applications: Longitudinal Study of a VR Capstone Course. Informatics in Education, Volume 15, No. 2, 2016. Pages 287–317. DOI: 10.15388/infedu.2016.15
dc.relation.haspart [Publication 4]: Takala, Tuukka; Hämäläinen, Perttu; Matveinen, Mikael; Simonen, Taru; Takatalo, Jari. 2015. Enhancing Spatial Perception and User Experience in Video Games with Volumetric Shadows. In: T. Wyeld, P. Calder & H. Shen (Eds.), Computer-Human Interaction. Cognitive Effects of Spatial Interaction, Learning, and Ability. Springer LNCS. Pages 91-113. ISBN: 978-3-319-16939-2. DOI: 10.1007/978-3-319-16940-8_5
dc.relation.haspart [Publication 5]: Takala, Tuukka; Mäkäräinen Meeri; Hämäläinen, Perttu. 2013. Immersive 3D modeling with Blender and off-the-shelf hardware. In: Proceedings of the Symposium on 3D User Interfaces (3DUI 2013), Orlando, USA, March 16–17, 2013. IEEE. Pages 191–192. DOI: 10.1109/3DUI.2013.6550243
dc.relation.haspart [Publication 6]: Takala, Tuukka; Pugliese Roberto; Rauhamaa, Päivi; Takala, Tapio. 2011. Reality-based User Interface System (RUIS). In: Proceedings of the Symposium on 3D User Interfaces (3DUI 2011), Singapore, March 19–20, 2011. IEEE. Pages 141–142. DOI: 10.1109/3DUI.2011.5759245
dc.subject.other Computer science en
dc.title A Toolkit for Virtual Reality Software Development - Investigating Challenges, Developers, and Users en
dc.title Ohjelmistoalusta virtuaalitodellisuussovellusten kehitykseen: Katsaus haasteisiin, ohjelmistokehittäjiin, ja käyttäjiin fi
dc.type G5 Artikkeliväitöskirja fi
dc.contributor.school Perustieteiden korkeakoulu fi
dc.contributor.school School of Science en
dc.contributor.department Tietotekniikan laitos fi
dc.contributor.department Department of Computer Science en
dc.subject.keyword virtual reality en
dc.subject.keyword 3D user interface en
dc.subject.keyword human-computer interaction en
dc.subject.keyword spatial user interaction en
dc.subject.keyword software toolkit en
dc.subject.keyword software development en
dc.subject.keyword virtuaalitodellisuus fi
dc.subject.keyword kolmiulotteiset käyttöliittymät fi
dc.subject.keyword HCI fi
dc.subject.keyword keholliset käyttöliittymät fi
dc.subject.keyword ohjelmistoalustat fi
dc.subject.keyword ohjelmistokehitys fi
dc.identifier.urn URN:ISBN:978-952-60-7244-9
dc.type.dcmitype text en
dc.type.ontasot Doctoral dissertation (article-based) en
dc.type.ontasot Väitöskirja (artikkeli) fi
dc.contributor.supervisor Takala, Tapio, Prof., Aalto University, Department of Computer Science, Finland
dc.opn Kruijff, Ernst, Prof., Bonn-Rhein-Sieg University of Applied Sciences, Germany
dc.rev Billinghurst, Mark, Prof., University of South Australia, Australia
dc.rev Pulli, Petri, Prof., University of Oulu, Finland
dc.date.defence 2017-01-27


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account