Procedural city generator for research in the field of restorative environmental design

Abstract

Imagine a future where the urban city environment has been designed and planned to sustain its inhabitants on a psychological level and thus promoting their health and well being. The emerging data-driven methodology of Restorative Environmental Design (RED) has been proposed as a promising answer to bringing in the social and psychological factors that may have been neglected in the planning of compact urban areas in the past. A restorative environment is an environment that helps us renew the physical, psychological and social resources that diminish in meeting everyday demands. If we are unable to restore those lost resources over a prolonged period of time, there can be negative consequences to our health and well being. RED attempts to measure how different environments affect people using controlled studies, where participants are exposed to environmental stimuli. In the past, the stimuli in these studies has mainly consisted of static images and computer generated 3D worlds on a display. However, with recent innovations in virtual reality (VR) these studies can now immerse participants to a much greater degree than previously possible. This raises the need for a specialized tool for creating a variety of urban city environments, compatible with VR presentation, as well as a method for collecting survey data on restoration from study participants. The Cities that Sustain Us research project, dedicated to advancing RED through the use of VR, started developing such tools, but early versions relied too heavily on manual construction. This thesis presents a new application where a new procedural approach automates the construction of large VR-ready cities, where a number of attributes can be controlled, as simple as editing a few layout bitmaps. Data gathering locations can be added to these cities, where study participants interact with restoration data surveys using a VR interface. The application also includes an interactive tutorial environment where participants are instructed on how to move through the cities and interact with the survey interface. Even if these VR environments are both large and complex, they perform very well, and user testing results indicate that reliable restoration data can be gathered from study participants.

Ímyndum okkuar framtíð þar sem borgarumhverfi hefur verið hannað með það að leiðarljósi að styðja sjálfbærni íbúa þess útfrá sálfræðilegu sjónarmiði og styðja þar með aukna vellíðan og heilsu. Gagnadrifin aðferðarfræði "Restorative Environmental Design" (RED) hefur verið lögð fram sem svar við þessum félagslegu og sálfræðilegu þáttum sem ekki hefur verið tekið nægilegt tillit til í skipulagi og hönnun borgarumhverfa fram að þessu. Umhverfi sem styður sálfræðilega endurheimt hjálpar okkur að endurnýja líkamlega, sálræna og félagslega hæfni sem getur tapast í amstri dagsins. Ef við getum ekki endurnýjað þessa hæfni okkar til lengri tíma þá geta afleiðingarnar verið neikvæðar fyrir heilsu okkar og vellíðan. RED reynir að mæla hvernig áhrif mismunandi umhverfis hefur á okkur með kerfisbundinni rannsókn, þar sem þáttakendur upplifa mismunandi umhverfislegt áreiti. Þetta áreiti hefur á árum áður yfirleitt verið í formi ljósmynda og þrívíddarheima á skjám. Vegna örrar þróunar á sýndarveruleikatækni (VR) þá geta þátttakendur nú upplifað þessi umhverfi á mun djúpstæðari máta en var áður mögulegt. Þetta kallar eftir tækni sem gerir rannsakendum kleift að hanna margskonar borgarumhverfi sem er sérsniðið fyrir upplifun í sýndarveruleika, ásamt því að geta safnað gögnum frá þátttakendum um sálfræðilega endurheimt inni í umhverfunum. Í verkefninu "Cities That Sustain Us", sem er tileinkað frekari þróun RED með sýndarveruleikatækni, hefur slík tækni verið þróuð, en smíði umhverfa í eldri útgáfum þeirrar tækni hefur krafist mikillar handavinnu. Í þessari ritgerð er settur fram hugbúnaður þar sem hönnun þessara borgarumhverfa hefur verið sjálfvirknisvædd. Þessi borgarumhverfi eru hönnuð sérstaklega fyrir sýndarveruleika, og þessi tækni býður auk þess upp á þann möguleika að geta stjórnað ákveðnum eiginleikum borganna. Einnig er hægt er að velja ákveðnar staðsetningar inni í þessum sýndarborgarumhverfum þar sem gögnum er safnað frá þátttakendum í gegnum sýndarveruleikaviðmót. Loks inniheldur hugbúnaðurinn líka Þjálfunarumhverfi þar sem þátttakendum er kennt að ferðast gegnum umhverfin og að nota sýndarveruleikaviðmótið. Jafnvel þó þessi borgarumhverfi séu bæði stór og flókin að gerð, þá er samt hægt að birta þau í gagnvirkum sýndarveruleika án nokkurra vandkvæða. Niðurstöður notendaprófana sýna jafnframt fram á að með þessu nýja verkfæri sé mögulegt að safna áreiðanlegum gögnum um sálfræðilega endurheimt.