Eksperymentalne badania pilotów dronów
telewizyjnych: metody gromadzenia,
wizualizacji i analizy danych dotyczących
ruchu oka i głowy pilota w czasie lotu
z widocznością drona
Monika Kożdoń-Dębecka
Uniwersytet Warszawski m.kozdon@uw.edu.pl ORCID: 0000-0002-5967-2608Sebastian Strzelecki
Uniwersytet Warszawski s.strzelecki@uw.edu.pl ORCID: 0000-0003-0214-0106 STRESZCZENIEObraz rejestrowany przez drony telewizyjne, włączany do materiałów reporterskich i relacji live, rozszerza możliwości informacyjne współczesnych telewizji. Ponieważ technologia ta wykorzy-stywana jest w przemyśle telewizyjnym od niedawna, badania dotyczące pilotów telewizyjnych dronów są jeszcze stosunkowo skromne. Kwerenda literatury wskazuje, że naukowcy stale po-szukują najbardziej efektywnych metod badań pracy pilotów dronów telewizyjnych, m.in. w celu poprawy parametrów używanych przez tych pilotów kontrolerów lotu dronów. Cel: stworzenie i przetestowanie eksperymentalnej metody badawczej wykorzystującej techniki realizacji obra-zu wideo, która, w zestawieniu z innymi metodami stosowanymi w badaniach medioznawczych (eyetracking i badania deklaratywne), pozwoli na uzyskanie komplementarnych danych doty-czących ruchów głowy i oka pilota drona umożliwiających obserwację drona i ekranu kontrolera drona. Metody badań: pomiary biometryczne: eyetracking, eksperymentalna metoda technik
realizacji i analizy obrazu wideo, metoda sędziów kompetentnych, badanie ankietowe. Wyniki
i wnioski: potwierdzono przydatność przyjętych metod w prowadzeniu badań dotyczących
ob-serwacji drona i jego kontrolera w czasie lotu z widocznością drona.Wartość poznawcza:
za-stosowanie przyjętej metody eksperymentalnej pozwoliło na wyodrębnienie współczynnika lotu VLOS (lot z widocznością drona), którego wartość może wskazywać na poziom bezpieczeństwa i efektywności fi lmowania dronem. W wymiarze praktycznym współczynnik ten może być przy-datny m.in. przy projektowaniu szkoleń dla pilotów dronów telewizyjnych oraz w ocenie ryzyka lotu w danej przestrzeni powietrznej.
SŁOWA KLUCZOWE
bezpieczeństwo lotu dronem, drony w telewizji, fi lmowanie dronem, metoda wideoanalityczna, mobilny okulograf
W
przekazach polskich i światowych telewizji informacyjnych, wśród obrazów realizo-wanych przez bezzałogowe statki powietrzne szczególnie widoczne są te rejestrowane z dużej wysokości. Zróżnicowanie obrazowej narracji telewizyjnej konstruowanej przy użyciu dronów możliwe jest dzięki lotom na niższych wysokościach. Na wyższych pułapach 50–120 metrów (bądź jeszcze wyżej) powstają najczęściej ujęcia opisowe, zwiększające różnorodność wizualną przekazu telewizyjnego. Na wysokości 3–30 metrów łatwiej jest tworzyć ujęcia istotne dla przebiegu narracji obrazem, w tym otwierające lub zamykające daną scenę czy wątek. Wy-konywanie lotów na niższych wysokościach, wskazane z punktu widzenia potrzeb reporterów i wydawców programów telewizyjnych oraz – przede wszystkim – odbiorców mediów audio-wizualnych, jest jednak, ze względu na przeszkody terenowe, które mogą stać się istotnymi ele-mentami kadru, zadaniem trudniejszym. Masowe wykorzystanie zdjęć realizowanych na niskich pułapach, na przykład do relacji live, zależy przede wszystkim od umiejętności pilota drona, a także od zaawansowania technologicznego i parametrów urządzeń wspomagających pilota podczas lotu drona (m.in. kontrolera drona1).W wyniku przeprowadzonego eksperymentu autorzy zaproponowali łączne wykorzysta-nie metod biometrycznych, w tym wypadku eyetrackingowych badań percepcji wzrokowej pilotów dronów, oraz metod realizacji i analizy obrazu wideo. Pozwoli to uzupełnić obraz aktywności wzrokowej pilota drona i motoryki ruchów jego głowy. Badania motoryki pi-lotów dronów podczas korzystania z kontrolera drona mogą natomiast przyczynić się do rozwoju narracji fi lmowej w materiałach reporterskich ekip telewizyjnych. Bogata doku-mentacja fotografi czna i grafi czna umieszczona na końcu tekstu, opatrzona szczegółowymi opisami metod i technik badawczych, pozwoli na pełniejsze zrozumienie technicznych i me-todologicznych aspektów tego badania.
1 Kontroler drona to urządzenie do zdalnego sterowania dronem. Na kontrolerze można zamontować
moni-tor odglądowy, na którym wyświetla się obraz z kamery drona i interfejs aplikacji do lotów dronem. Monimoni-torem może być tablet lub telefon z zainstalowaną aplikacją. Monitor może być skonstruowany przez producenta dro-na, dzięki czemu osiąga odpowiednią jasność podczas lotów w plenerze. Taki monitor może być zintegrowany z kontrolerem lub dostępny osobno. Podczas eksperymentu na kontrolerze drona zainstalowany był specjalny monitor stworzony przez producenta drona. Dzięki temu obraz z tego monitora mógł zostać przechwycony przez interfejs HDMI, w który monitor był wyposażony (por. fot. 7 i 8).
Kontekst teoretyczny
Dla zrozumienia celu przeprowadzonego badania niezbędne jest przedstawienie prawnych defi nicji rodzajów operacji lotniczych z użyciem dronów, które obowiązują na terenie Polski. W trakcie prowadzonego przez badaczy eksperymentu telewizyjni operatorzy dronów poruszali się w rygorze lotu VLOS (ang. Visual Line of Sight – lot z widocznością drona). Były to operacje powietrzne wykonywane w zasięgu widoczności wzrokowej drona, podczas których:
„operator lub przynajmniej jeden obserwator utrzymuje kontakt wzrokowy nieuzbrojonym okiem z bezzałogowym statkiem powietrznym lub modelem latającym w celu określenia jego położenia względem operatora i w przestrzeni powietrznej oraz zapewnienia bezpiecznej odległości od innych statków powietrznych, przeszkód, osób lub zwierząt” (Polska Agencja Żeglugi Powietrznej, b.d., „Zasady wykonywania lotów bezzałogowymi statkami powietrznymi i modelami latającymi (RPA)”, acc. 3).
Polskie prawo lotnicze wyodrębnia także drugi rodzaj lotu dronem określany mianem BVLOS (ang. Beyond Visual Line of Sight – loty bez widoczności drona), czyli operacje po-wietrzne, w trakcie których:
„operator bezzałogowego statku powietrznego nie utrzymuje bezpośredniego kontaktu wzrokowego z bezzałogowym statkiem powietrznym. Loty tego typu mogą wykonywać jedynie osoby posiadające świadectwo kwalifi kacji operatora bezzałogowego statku powietrznego” (Polska Agencja Żeglugi Powietrznej, b.d., „Zasady…”, acc. 5).
Badania percepcji pilotów dronów telewizyjnych w locie VLOS wpisują się we współczesne pola i zakresy badań nad mediami. Przy czym percepcja rozumiana jest tu jak u Pokropskiego (2013, s. 215) jako system izomorfi cznych modalności, a więc, w przekonaniu autorów, jako system ujednoznacznionych w akcie percepcji zmian w sygnałach pochodzących od zmysłów.
Lisowska-Magdziarz (2013, s. 28) umieszcza badania technologii komunikacyjnych i me-diów jako technologicznych środków komunikowania obok takich tematów badań medio-znawczych jak oddziaływanie mediów w sferze zdolności i możliwości pomedio-znawczych ludzi czy wpływ mediów na zachowania ludzkie, w wymiarze zarówno indywidualnym, jak i zbiorowym. Prezentowane w niniejszym tekście badanie można zakwalifi kować zarówno do pierwszego, jak i – po uznaniu drona za medium mobilne – do drugiego z tych wymiarów. Jak pisze o me-dioznawstwie Lisowska-Magdziarz (2013): „Brak wielkiej teorii i metodologicznej odrębności może być traktowany jako niedostatek, współcześnie stanowi raczej siłę dyscypliny: umożliwia badaczowi swobodne wędrówki ponad granicami różnych nauk, […] pozwala na tworzenie mul-tidyscyplinarnych projektów badawczych” (s. 27).
W międzynarodowej literaturze medioznawczej znaleźć można publikacje, które defi niują rolę dronów jako mediów mobilnych. Dla przykładu Hildebrand (2019) opisuje wieloaspektowo drony jako mobilne media, które pomagają uzyskać dostęp do fi zycznych, cyfrowych i społecz-nych przestrzeni, a także nadawać im kształt. Analizując badania aktywności wzrokowej pilotów dronów prowadzone za pomocą pomiarów eyetrackingowych, należy zauważyć, że kwerenda literatury przedmiotu, nie tylko tej medioznawczej, wskazuje na brak równowagi między ba-daniami okulografi cznymi pilotów załogowych oraz bezzałogowych statków powietrznych (te ostatnie w literaturze anglojęzycznej określane są skrótowcem UAV, Unmanned Aircraft
Vehic-le). Badania okulografi czne pilotów załogowych statków powietrznych były wielokrotnie
przed-miotem zainteresowania naukowców, o czym świadczą dwie przeglądowe i komplementarne wobec siebie publikacje: Ziva (2016) oraz Peissl, Wickensa i Baruah (2018). Zarazem pierwsza z tych prac nie zawiera nawet podrozdziału dotyczącego pilotów bezzałogowych statków
po-wietrznych, w drugiej zaś, przedstawiającej wnioski z kwerendy w bazach PsycINFO and Web of Science, obejmującej okres od 1976 do 2017 roku, znaleźć można zaledwie cztery – na 79 – artykuły poświęcone badaniu okulografi cznemu pilotów dronów.
Tvaryanas (2004) opisuje, w jaki sposób piloci dronów pobierali wzrokowo informacje z wy-świetlacza/kontrolera lotu drona RQ1 Predator, i zauważa, że dane na wyświetlaczu kontrolera pojawiały się w ramkach poruszających się liniowo w górę i w dół ekranu. Według Tvarynasa skupianie wzroku przez pilota drona było z tego względu zbyt obciążające dla narządu wzro-ku pilota. Opisuje on metodę prezentowania informacji na wyświetlaczu/kontrolerze lotu drona jako kognitywnie nieskuteczną, jako że nie została ona zaprojektowana z uwzględnieniem moż-liwości ludzkiej percepcji.
Z kolei Hoepf, Middendorf, Epling i Galster (2015) analizują pracę oka pilota w czasie lotu dronem. Dane związane z ruchem gałki oka (częstotliwość mrugania, czas trwania mrugnięcia, rozmiar średnicy źrenicy) wskazują na znaczne obciążenie wzroku w trakcie pilotażu. Wysoki nakład pracy wzrokowej miał odzwierciedlenie w niższej częstotliwości mrugania, krótszym czasie trwania mrugnięcia oraz rozszerzonej źrenicy. Zdaniem autorów dobrze byłoby wprowa-dzić zautomatyzowany system monitorowania zmian fi zjologicznych (ruchów oka oraz tętna), zdolny do wykrywania zbliżającego się spadku wydajności pracy pilota w warunkach wytężonej pracy wzrokowej.
Dodatkowo McIntire, McKinley, McIntire, Goodyear i Nelson (2013) wykazali, że okulo-grafi a może być używana do monitorowania zmian w czujności pilotów dronów. Słaba uwaga w czasie realizacji przez nich zadania wymagającego czujności objawiała się zwiększeniem licz-by mrugnięć, dłuższym czasem mrugnięć i dłuższym czasem zamknięcia oka. Autorzy wskazy-wali, że nie zostały dotąd opublikowane żadne prace naukowe, które porównywałyby strategię skanowania oka między pilotami dronów a pilotami załogowych statków powietrznych.
Peissl i współpracownicy (2018) zauważają, że wyświetlacze dronów w większości nie są projektowane zgodnie z podstawowymi potrzebami ludzkiej percepcji. Odglądy kontrolerów lotów nie prezentują informacji w sposób łatwo rozpoznawalny i interpretowalny.
Najbardziej aktualne badanie przedmiotowe, przeprowadzone przez Wanga i współpracowników (2019), pokazuje, że naukowcy dostrzegają potrzebę weryfi kowania sposobów projektowania sprzę-tu dla pilotów dronów, tak aby był on nakierowany na ludzkie potrzeby, oraz łączenia metod badaw-czych skanujących aktywność wzrokową pilota drona. Badanie, w którym wzięło udział 12 pilotów dronów, miało na celu ocenę ergonomii kontrolera lotu lub wyświetlacza przy wykorzystaniu pomia-ru aktywności wzroku za pomocą eyetrackingu oraz ewaluacji eksperckiej.
W swoich badaniach z zakresu lotniczej psychologii inżynieryjnej Łomow i Płatonow (1984) formułują istotne wnioski ogólne dotyczące projektowania systemów sterowania załogowymi statkami powietrznymi, które to wnioski można odnieść także do systemów sterowania bezza-łogowcami:
„Przeprowadzone badania wykazały, że w tym przypadku, gdy człowiek jest traktowany jako pasywne ogniwo prostego systemu sterowania […] efektywność i niezawodność sterowania jest niezbyt wysoka. I odwrotnie w wypadku, gdy system »człowiek-maszyna« jest tak zaprojektowany, że gwarantuje człowiekowi możliwość aktywnego działania, pozwala czuć się człowiekowi gospodarzem maszyny, efektywność i niezawodność osiągają najwyższy poziom” (Łomow & Płatonow, 1984, s. 32).
W podobnym duchu wypowiada się Adamski (2016), stwierdzając, że „pilot-operator w trak-cie wykonywania swoich zadań powinien być traktowany jako integralny element systemu ste-rowania lotem bezzałogowca” (s. 45).
Na podstawie badań okulografi cznych Łomow i Płatonow (1984) zwracają również uwagę na problemy z zastosowaniem przez pilotów wyuczonych schematów przemieszczania się wzro-ku podczas pilotowania samolotu:
„Różnorodność reżimów pilotowania, złożoność wpływów środowiska zewnętrznego, zmienność w ciągu jednego lotu charakterystyk stateczności i sterowności samolotu – wszystko to nie pozwala na zastosowanie wyuczonego schematu przemieszczania się wzroku na przyrządach efektywnego dla określonych (lub dokładniej dla większości) warunków lotu” (Łomow & Płatonow, 1984, s. 114–115).
Ustalenia Łomowa i Płatonowa mają także interesujące konsekwencje dla terminologii sto-sowanej w opisie wyników badań okulografi cznych i wideoanalitycznych pilotów dronów. Ba-dacze wprowadzają rozróżnienie na informację korekcyjną i informację kontrolną, obie wyko-rzystywane przez pilotów załogowych statków powietrznych. Informacje kontrolne wiążą się z krótkimi spojrzeniami na drona w przestrzeni powietrznej, informacje korekcyjne powstają w wyniku obserwacji ekranu drona, w szczególności brzegów kadru. Na podstawie informacji korekcyjnych pilot drona koryguje jego kurs.
Podsumowując: kwerenda przedmiotowa wskazuje na potrzebę dopasowywania rozwiązań grafi cznych stosowanych na kontrolerach dronów do możliwości ludzkiego oka, ukazuje także możliwości zestawiania metod badawczych służących pomiarowi aktywności wzrokowej pilo-tów dronów. Przegląd literatury dowodzi również, że zagadnienie wykorzystania dronów jako mediów mobilnych dopiero od niedawna stanowi przedmiot zainteresowania nauk o mediach; na przestrzeni ostatnich kilkunastu lat przeprowadzono niewiele badań okulografi cznych pilo-tów dronów w warunkach nielaboratoryjnych, w Polsce tego typu badania mają charakter wręcz nowatorski. Kwerenda wskazuje również, że pilot drona powinien być traktowany jako integral-ny element systemu sterowania lotem bezzałogowca (Adamski, 2016) (co podkreślają Łomow i Płatonow w odniesieniu do lotów załogowych). Badania systemów załogowych prowadzą do wniosku, że jedną z prawdopodobnych przyczyn braku powtarzalności wzorca efektywnego przemieszczania się wzroku pilota drona jest różnorodność reżimów pilotowania i złożoność wpływów środowiska zewnętrznego.
Cele badania i hipoteza badawcza
Autorzy badania, na etapie jego projektowania, szukali sposobu na wyselekcjonowanie wła-ściwych ujęć fi lmowych, analizowanych następnie za pomocą pomiaru okulografi cznego. Dla przeprowadzenia tej selekcji niezbędne okazało się stworzenie narzędzia opartego na metodzie technik realizacji i analizy obrazu.
Pierwszym celem badania stało się zatem przetestowanie zaprojektowanej przez autorów metody technik realizacji obrazu wideo (metody wideoanalizy), komplementarnej względem metody badań okulografi cznych prowadzonych w środowisku nielaboratoryjnym. Drugim celem było zestawienie wyników aktywności wzrokowej pilotów pozyskanych z mobilnego okulogra-fu z pomiarami motoryki głowy pilotów uzyskanych za pomocą technik realizacji obrazu wi-deo, co miało prowadzić do potwierdzenia bądź odrzucenia tezy o komplementarności obu tych metod. Zestawienie tych metod było szczególnie istotne również ze względu na to, że badania były prowadzone w warunkach nielaboratoryjnych (z czym wiązały się potencjalne zmiany po-ziomu nasłonecznienia twarzy pilota bądź wyświetlacza wpływające na percepcję respondenta, odmienny charakter ruchów głowy respondentów itp.). Zastosowanie metody technik realizacji obrazu wideo pozwoliło zatem wzmocnić kontrolę warunków atmosferycznych podczas bada-nia. Trzecim celem badania było uzyskanie danych ankietowych dotyczących oceny ergonomii kontrolera drona oraz poziomu trudności i przebiegu eksperymentu.
Po ustaleniu celów badawczych autorzy dążyli do zweryfi kowania hipotezy, zgodnie z którą badanie czynności komplementarnych pilotów dronów telewizyjnych (operowania i fi lmowania dronem) w locie VLOS jest możliwe i efektywne przy zastosowaniu metody eyetrackingowej w połączeniu z metodą realizacji i analizy obrazu wideo (metodą wideoanalityczną).
Metody i narzędzia
W trakcie badania piloci poruszali się w rygorze lotu VLOS na niskich wysokościach w otoczeniu przeszkód terenowych, takich jak budynki, drzewa i anteny telewizyjne. Materiał badawczy – zapis okulografi czny i zapis wideo – powstał 8 i 9 czerwca 2019 roku. Eksperyment przeprowadzono za pomocą mobilnego okulografu Tobii Pro Glasses 2, kamery Sony X70, monitora nagrywającego Blackmagic VideoAssist, drona DJI Mavic oraz monitora dotykowego DJI Crystal Sky. Próbę ba-dawczą tworzyło ośmiu pilotów dronów telewizyjnych podzielonych na dwie grupy – zaawansowaną oraz początkującą. Kryterium podziału na grupy stanowiła liczba godzin spędzonych na pilotażu drona, zadeklarowana przez pilotów przed rozpoczęciem eksperymentu.
Wybór miejsca eksperymentu był wynikiem szczególnie starannych zabiegów autorów. Ponieważ musiało ono spełniać kryterium natury prawnej, wybrano plac przy ulicy Ka-mionkowskiej w warszawskiej dzielnicy Praga, gdzie nie obowiązują ograniczenia prawne dotyczące lotów bezzałogowych statków powietrznych podobne do tych, które, ze względu na koncentrację państwowych urzędów centralnych, obejmują znaczny obszar lewobrzeżnej Warszawy.
Drugim ważnym kryterium wyboru miejsca był poziom zacienienia w czasie startu dronów. W celu zachowania takich samych warunków oświetleniowych w trakcie eksperymentu, danego dnia mogły w nim wziąć udział tylko cztery osoby. Każda z grup została poddana takiemu same-mu badaniu w kolejne, następujące po sobie dni, w tym samym przedziale czasowym, między 10:00 a 13:30. Ostatecznie poziom zacienienia w przypadku wszystkich pilotów był bardzo po-dobny mimo zmieniającej się na widnokręgu pozycji Słońca.
W przypadku każdego pilota, dzięki wykorzystaniu aplikacji pogodowej UAV Forecast, monito-rowano warunki atmosferyczne, w szczególności siłę wiatru i temperaturę powietrza. Zarchiwizowa-ne zapisy UAV Forecast świadczą o tym, że warunki te okazały się dla wszystkich ośmiu pilotów bardzo podobne, nie mogły zatem wpłynąć na zniekształcenie wyników eksperymentu.
Badanie właściwe zostało poprzedzone badaniem pilotażowym, przeprowadzonym przez auto-rów miesiąc wcześniej, w maju 2019 roku. Pozwoliło ono na zidentyfi kowanie ryzyk związanych z przeprowadzeniem eksperymentu w warunkach nielaboratoryjnych (ingerencja osób postronnych, konieczność izolowania kolejnych uczestników eksperymentu przed jego rozpoczęciem, problemy wynikające z krótkiego czasu pracy wykorzystywanych do badania urządzeń zasilanych bateryjnie). Uzyskano także informację na temat prawidłowego ustawienia kamery rejestrującej obraz. Założono, że metoda technik realizacji i analizy obrazu wideo powinna w możliwie najmniejszym stopniu ab-sorbować uwagę pilota, tak aby nie wpłynęło to na wyniki eksperymentu.
Rozpoczynając właściwe badanie, każdy z pilotów, po krótkim locie próbnym pozwalają-cym na zapoznanie się ze sprzętem okulografi cznym oraz specyfi ką telewizyjnego drona, otrzy-mywał wytyczne dotyczące realizacji ujęcia. Pilotowi prezentowano fi lmowe ujęcie wzorcowe (zob. https://tinyurl.com/yyfpf5ay), zrealizowane przez współautora tekstu, po czym proszono go o powtórzenie zaprezentowanego ujęcia w określonym przedziale czasowym co najmniej trzykrotnie. Ujęcie wzorcowe było ujęciem przestrzeni głębokiej2 realizowanym wśród licznych
2 Według Blocka (2010) „przestrzeń głęboka jest iluzją świata trójwymiarowego na powierzchni
(wy-przeszkód terenowych z wykorzystaniem jazdy na wprostze zmianą na jazdę z kąta 3/4 i ponow-ną zmiaponow-ną na szybszy najazd ze wznoszeniem na wysokość neonu zamontowanego na szczycie budynku. To skomplikowane ujęcie, realizowane początkowo na wysokości ok. 3 m, zakończo-ne na 22 m, wymagało zastosowania licznych technik realizacji zdjęć lotniczych z drona. Po-szczególne elementy tego ujęcia są reprezentatywne dla realizacji wielu typów ujęć stosowanych w telewizji informacyjnej i fi lmie.Przestrzeń, w której piloci realizowali ujęcia, nazywano na użytek eksperymentu przestrzenią eksperymentalną.
Ostatni badany pilot (P8) nie zdołał w pełni powtórzyć ujęcia wzorcowego, w związku z czym jego działania nie zostały poddane analizie, a do próby badawczej zakwalifi kowanych zostało siedem, a nie osiem nagrań okulografi cznych i nagrań wideo. Każdy z badanych pilotów miał za zadanie wykonać ujęcie minimum trzykrotnie, jednakże analizę okulografi czną przepro-wadzono na siedmiu ujęciach fi lmowych uznanych przez sędziów kompetentnych3 za najlepsze,
tzn. najbardziej zbliżone do ujęcia wzorcowego (podobny przebieg czasowy i wizualny). Z wy-branych siedmiu ujęć sędziowie kompetentni wskazali dodatkowo dwa najlepsze, oznaczone w tabeli 1 skrótem NU.
Aby sędziowie kompetentni mogli dokonać wyboru ujęcia najbardziej zbliżonego do wzor-cowego, wykorzystano autorską metodę technik realizacji i analizy obrazu wideo. W tym celu na ekranie komputera zestawiono materiał fi lmowy zarejestrowany przez okulograf z dwoma materiałami fi lmowymi rejestrowanymi przez bezzałogowy statek powietrzny oraz z ujęciami wykonywanymi przez kamerę Sony X70 rejestrującą zachowanie pilota drona. Metoda technik realizacji i analizy obrazu polegała zatem na zestawieniu i zmontowaniu na ekranie czterech zsynchronizowanych czasowo zapisów wideo i ustaleniu momentu początku i końca każdego z realizowanych przez pilotów ujęć. Początek i koniec ujęcia został oznaczony poprzez wpro-wadzenie cyfry na środku ekranu (zob. fot. 8). Dzięki zastosowaniu opisanej metody możliwe było uzyskanie informacji na temat motoryki ruchów głowy pilotów dronów w trakcie badania
eyetrackingowego, a co za tym idzie na temat czasu, w którym piloci nie śledzili wzrokiem
drona w powietrzu. Rejestracja motoryki ruchów głowy pilota zestawiona z zapisem badań
eyetrackingowych pozwoliła zatem na pozyskanie dodatkowych informacji dotyczących
sposo-bów korzystania z wyświetlacza/kontrolera drona.
Autorzy badania jako podstawę jego przeprowadzenia przyjęli metodę eksperymentu ba-dawczego. W badaniach Łomowa i Płatonowa (1984) z zakresu psychologii, fi zjologii i bezpie-czeństwa lotów załogowych statków powietrznych „można wyodrębnić dwa najbardziej typowe i uniwersalne modele eksperymentalnych sytuacji skomplikowanych lotu” (s. 348). Pierwszy z nich to modelowanie warunków czynności komplementarnych, przy których uwaga rozłożona jest między dwa istotne zadania wymagające aktywnej percepcji i działania. Drugi typ to mo-delowanie sytuacji awaryjnych wywołanych odmową działania techniki, dopływem informacji niepełnej lub nieokreślonej (s. 348). Zdaniem badaczy:
„W prostych warunkach lotu pilot włada nieuruchomionymi rezerwami i to pozwala na kompensowanie niektórych niedoskonałości oprzyrządowania […] Badanie wpływu sytuacji
sokość, szerokość, głębokość), mimo że głębokość ta jest tylko iluzoryczna. Tak naprawdę głębia nie istnieje, ponieważ ekran, na którym obraz jest pokazywany, jest tylko dwuwymiarowy” (s. 18).
3 Metoda sędziów kompetentnych – jedna z metod obiektywizacji ocen zebranych w trakcie badań
jako-ściowych, gdy grupa osób, w założeniu kompetentnych w danej dziedzinie, ocenia materiał badawczy (Gorba-niuk, 2016, acc. 3). W prezentowanym badaniu w analizie materiału badawczego wzięło udział trzech sędziów kompetentnych. Kompetencje sędziów wiązały się z faktem ich zatrudnienia w Laboratorium Badań Telewi-zyjnych i Filmowych WDIB UW.
skomplikowanej na pilota daje wiedzę o właściwościach działania pilota w sytuacji awaryjnej, na temat zmian struktury czynności, charakterystyk procesu intelektualno-spostrzeżeniowego, pozwala określić, co jest krytycznym komponentem działania, co szczególnie zaburza współdziałanie pilota z samolotem, jaki komponent działania należy wyćwiczyć w procesie treningu lub wspomóc go za pomocą środków technicznych” (Łomow & Płatonow, 1984, s. 348–349).
Aby piloci nie mogli kompensować niedoskonałości systemu do lotów z widocznością dro-na poprzez wykorzystanie swoich rezerw percepcyjnych, zaprojektowano zadanie o zdro-nacznym stopniu trudności, możliwe jednak do realizacji przez pilotów dronów telewizyjnych. Planując eksperyment, przyjęto pierwszy model eksperymentalny sytuacji skomplikowanej lotu – mode-lowanie warunków czynności komplementarnych (fi lmowania i lotu dronem).
W badaniu wykorzystano metodę deklaratywną w postaci ankiet przeprowadzanych bezpo-średnio po lotach eksperymentalnych. Mimo że ostatni pilot (P8) nie ukończył wyznaczonego zadania fi lmowego, wyniki jego ankiety zostały włączone do badania deklaratywnego.
Wyniki badania deklaratywnego potwierdziły, że zarówno piloci zaawansowani, jak i ci po-czątkujący mieli problemy z powtórzeniem ujęcia wzorcowego. I pilotowi zaawansowanemu (P1), i pilotowi początkującemu (P8) problem sprawiło fi lmowanie z dwukrotnie zawężonym kadrem (dwukrotnym zoomem), utrudniające nawigację dronem na podstawie obrazu wideo. Dla trzech początkujących pilotów (P3, P4, P8) kłopotliwa okazała się ograniczona przestrzeń manewrowa między budynkami. Dwóch pilotów początkujących (P7, P8) zadeklarowało, że trudności przy realizacji ujęcia wynikały z ich własnych ograniczonych kompetencji.
Wyniki badań okulografi cznych i wideoanalitycznych
Wyniki analizy zapisu wideo ujęć siedmiu pilotów pokazują, że zarówno piloci początkujący, jak i ci zaawansowani nie patrzyli na drona przez ponad połowę czasu realizacji ujęcia (lot bez widoczności drona: >50%) – średni czas lotu poza widocznością drona wyniósł 77% czasu realizacji ujęcia w przy-padku pilotów zaawansowanych i 67% w przyprzy-padku pilotów początkujących. Z danych wynika za-tem, że również piloci początkujący przez ponad połowę czasu realizacji ujęcia nie patrzyli na drona. Mimo dość wąskiego korytarza powietrznego, w ramach którego dron mógł bezpiecznie manewro-wać, piloci więcej czasu poświęcili na obserwację obrazu z drona niż na obserwację samego drona.
Analiza okulografi czna dostarczyła danych na temat liczby pełnowartościowych skupień/ fi ksacji wzroku w interesującym badaczy obszarze (AOI), w tym wypadku na ekranie dotyko-wym kontrolera drona. Na podstawie analizy ruchów głowy pilota zarejestrowanych za pomocą kamery wideo, obliczono liczbę spojrzeń pilota w dół, na interfejs drona. Wyniki eksperymentu pozwalają porównać motorykę ruchów głowy w dół (liczbę ruchów głowy) z liczbą pełnowar-tościowych fi ksacji wzroku skierowanych na ekran wyświetlacza, wykonywanych przez pilota drona w trakcie trwania ujęcia (tabela 1). W tym miejscu należy zauważyć, że w świetle badań deklaratywnych przeprowadzonych wśród pilotów już po przeprowadzonym eksperymencie, ru-chy głowy wykonywane przez operatorów dronów mogą zaburzać percepcję widoczności drona – następuje wtedy chwilowa utrata widoczności drona po spojrzeniu na interfejs wyświetlacza. Pilot (P1) (zaawansowany), który wykonał zdecydowanie więcej pełnowartościowych skupień wzroku w obszarze AOI w stosunku do ruchów głowy, deklarował, że miał duże problemy z re-alizacją ujęcia. Jednak zgodnie z oceną sędziów kompetentnych jego ujęcie należało do najlep-szych spośród wszystkich analizowanych.
Z danych zaprezentowanych w tabeli 1 wynika również, że liczba skupień wzroku pilotów na interfejsie drona (w obszarze AOI) jest w każdym z badanych siedmiu przypadków wyższa niż liczba spojrzeń na drona w przestrzeni powietrznej.
Uzyskane dane, oprócz zestawienia wyników obu tych aktywności pilotów dronów niezbęd-nych przy realizacji obrazu wideo tworzonego na potrzeby telewizji, pozwalają na wyodrębnie-nie (ustanowiewyodrębnie-nie) współczynnika lotu VLOS określającego bezpieczeństwo lotu w sytuacji eks-perymentalnej i wynikającego ze stosunku liczby ruchów głowy pilota drona umożliwiających nakierowanie wzroku na drona w przestrzeni powietrznej (L2) do liczby pełnowartościowych skupień wzroku na ekranie kontrolera drona (obszar AOI) (L1). Wartość procentową współ-czynnika bezpieczeństwa lotu VLOS w przestrzeni eksperymentalnej można uzyskać poprzez pomnożenie wartości bezwzględnej współczynnika przez 100.
Tabela 1. Zestawienie wyników badań okulografi cznych i badań opartych na metodzie technik realizacji i analizy obrazu wideo dotyczących liczby fi ksacji wzroku w obszarze interfejsu kon-trolera lotu drona telewizyjnego (AOI).
Numer pilota oraz poziom zaawansowania zawodowego pilota Liczba pełnowartościowych spojrzeń/fi ksacji pilota w badany obszar AOI (interfejs kontrolera drona) w trakcie wykonywanego ujęcia. Dane: Revisits-G (Revisits). Dane uzyskane w badaniu okulografi cznym (L1). Liczba ruchów głowy pilota umożliwiających mu obserwację drona w przestrzeni powietrznej w trakcie wykonywanego ujęcia. Dane uzyskane na podstawie badań technik realizacji obrazu wideo (L2).
Współczynnik lotu VLOS dla określonej przestrzeni fi lmowej. Współczynnik określający bezpieczeństwo lotu VLOS w przestrzeni eksperymentalnej – stosunek liczby ruchów głowy pilota umożliwiających obserwację drona (L2) do liczby pełnowartościowych skupień wzroku na ekranie kontrolera drona (AOI) (L1). Współczynnik lotu VLOS = L2 : L1 x 100. Skrót NU oznacza najlepsze w ocenie sędziów kompetentnych ujęcie zrealizowane przez pilota, tzn. ujęcie o najbardziej zbliżonym do ujęcia wzorcowego przebiegu czasowym i wizualnym. Pilot 1 zaawansowany 28 NU 9 32% Pilot 2 zawansowany 12 11 91% Pilot 3 początkujący 17 12 70% Pilot 4 początkujący 18 NU 15 83% Pilot 5 zaawansowany 13 10 76% Pilot 6 zaawansowany 38 8 21% Pilot 7 początkujący 18 11 61% Pilot 6 zaawansowany (ujęcie, w trakcie którego doszło do kolizji drona z koroną drzewa) 21 3 14%
Współczynnik lotu VLOS powinien opisać optymalną pracę układu oko – głowa – interfejs podczas lotu VLOS. W toku dalszych badań należałoby określić wartości krytyczne współczyn-nika dla bezpiecznego lotu w różnych przestrzeniach fi lmowych. Autorzy zakładają, że przy wykorzystaniu zaproponowanych metod (badanie okulografi czne i analiza obrazu wideo) moż-liwe będzie wyznaczenie wartości krytycznej współczynnika lotu, poniżej której efektywność i bezpieczeństwo lotu VLOS spada.
Analiza obrazu wideo przygotowanego w ramach metody wideoanalitycznej (podział na czte-ry okna w obrębie ekranu) wykazała dodatkowo, że spojrzenia na drona mają przede wszystkim charakter kontrolny – dostarczają informacji na temat odległości drona od możliwych przeszkód terenowych. Natomiast obserwacja obrazu z drona dostarcza pilotowi informacji korekcyjnej, umożliwiającej odpowiednie korekty kursu drona i przekładającej się bezpośrednio na ruchy ste-rów. Korekty kursu pozwalają zaś zachować odpowiedni przebieg wizualny ujęcia. Informacja korekcyjna nie wynika jednak z obserwacji przyrządów, a z obserwacji obrazu z kamery drona.
W trakcie realizacji jednego z ujęć – przez zawansowanego pilota (P6) – doszło do kolizji drona z koroną drzewa. Współczynnik bezpieczeństwa lotu podczas realizacji tego ujęcia wyno-sił zaledwie 14%. W czasie realizacji kolizyjnego ujęcia pilot spojrzał na drona tylko trzykrot-nie i wykonał aż 21 pełnowartościowych spojrzeń na interfejs kontrolera drona. Potrzykrot-nieważ pilot próbował nawigować dronem, patrząc jedynie na ekran, zabrakło mu informacji pochodzących z bezpośredniej obserwacji drona, umożliwiających korektę jego lotu. Co prawda pilot kontro-lnie spoglądał na drona, jednak trzy spojrzenia (do momentu niespodziewanej kolizji z koroną drzewa) to za mało, aby móc nim bezpiecznie nawigować w przestrzeni eksperymentalnej. Po kolizji z drzewem pilot zdołał jednak opanować maszynę w powietrzu. Niski współczynnik bez-pieczeństwa lotu VLOS wskazuje na nieefektywne i niebezpieczne sterowanie dronem w prze-strzeni eksperymentalnej w trakcie realizacji trzeciego ujęcia przez zaawansowanego pilota. Pilot ten przecenił zatem możliwości nawigacji poza widzialnością drona w przestrzeni ekspe-rymentalnej.
W ocenie sędziów kompetentnych najlepsze ujęcia wykonali pilot zaawansowany (P1) i pilot początkujący (P4)4; wyższy współczynnik bezpieczeństwa lotu – 83% –charakteryzował jednak
realizację ujęcia przez pilota początkującego (P4), wobec 32% w przypadku pilota zaawanso-wanego (P1).
Zestawienie wyników analizy obrazu wideo oraz wyników okulografi cznych pozwala na stworzenie nowych wskaźników (współczynnik lotu VLOS) oraz pozyskanie dodatkowych, uję-tych w uję-tych wynikach, informacji. Zebrane dane wydają się zatem potwierdzać postawioną we wcześniejszej części tekstu hipotezę.
Dyskusja
Zaprezentowane wyniki pozwalają porównać liczbę ruchów głowy pilotów z liczbą pełnowarto-ściowych fi ksacji w badanym obszarze, co dla pracy operatora fi lmowego drona posługującego się kontrolerem lotu ma fundamentalne znaczenie ze względu na sygnalizowane w badaniu de-klaratywnym problemy z kontrolą drona w czasie zmiany fi ksacji wzroku z interfejsu/kontrolera
4 Początkujący pilot P4 nie wcisnął dokładnie przycisku record na ekranie dotykowym i ujęcie nie zostało
nagrane. W dwunastej minucie lotu eksperymentalnego na nagraniach widać intencję naciśnięcia ikony record, kamera drona nie weszła jednak w zapis, nagrana została natomiast reakcja interfejsu na dotyk. Pilot wyjaśnił po eksperymencie, że zamierzał zrealizować wszystkie loty wchodzące jednorazowo w zapis podczas realizacji pierwszego ujęcia. Ujęcie mogło zatem zostać poddane analizie przez sędziów kompetentnych, ponieważ zare-jestrowany został obraz transmitowany z kontrolera drona bezpośrednio na ekran zapisujący wideo.
drona na drona w przestrzeni powietrznej. Wyniki badań okulografi cznych nie stoją w sprzecz-ności z wynikami analizy wideo, ponieważ liczba pełnowartościowych fi ksacji jest zawsze więk-sza od liczby ruchów głowy.
Zestawienie wyników motoryki głowy pilota oraz liczby pełnowartościowych skupień wzro-ku pilota weryfi wzro-kuje metodę wideoanalizy. Należy podkreślić zastosowanie triangulacji metod w badaniach nad percepcją pilotów dronów, polegającej na połączeniu komputerowych metod obliczeniowych (mobilny okulograf) z analizą materiału wideo oraz metodą sędziów kompetent-nych. Zaprezentowane wieloaspektowe podejście metodologiczne nie było dotąd powszechnie stosowane przez badaczy aktywności wzrokowej pilotów dronów. Łączenie metod badawczych, w tym ewaluacji eksperckiej, przy badaniu percepcji pilotów dronów proponowali jedynie Wang i współpracownicy (2019).
Na podstawie danych uzyskanych w ramach przeprowadzonych badań można wysnuć wnio-ski dotyczące nowych rozwiązań projektowych przeznaczonych dla kontrolerów lotu dronów oraz aplikacji do fi lmowania i lotu dronem. Filmowanie dronem podczas lotu VLOS wiąże się z koniecznością chwilowej utraty widoczności drona w trakcie obserwacji obrazu na monito-rze kontrolera drona. Piloci sygnalizowali w ankietach, że odnalezienie drona na horyzoncie, po spojrzeniach na monitor, może być problematyczne. Odpowiednie umiejscowienie odglądu z drona na wysokości oczu operatora telewizyjnego może zredukować konieczność radykalnej zmiany kąta widzenia z drona na monitor odglądowy podczas lotu w zasięgu wzroku. Wyniki ba-dań mogą w związku z tym stanowić przyczynek do dyskusji, czy istnieje potrzeba zastosowania okularów przeziernych i rozwijania technologii rozszerzonej rzeczywistości (augmented reality) w pracy operatorów dronów telewizyjnych.
Perspektywy badawcze
Przedstawione wyniki dowodzą, że poszukiwanie komplementarnych metod badawczych w ra-mach nauk o mediach jest możliwe i może dawać dobre rezultaty – przy założeniu, że badacze dysponują szerokimi umiejętnościami badawczymi oraz dostępem do technologii z zakresu re-alizacji, edycji i analizy obrazu wideo. Stosowanie technik realizacji obrazu wideo jako metody badawczej powinno iść w parze z refl eksją nad wykorzystaniem w badaniach wizualnych efek-tów specjalnych. Przykładem prostego efektu specjalnego jest zastosowany w eksperymencie podział ekranu na cztery części w celu wyboru i analizy danych.
Dzięki wykorzystaniu technologii plug-in-ów, czyli tzw. podprogramów, możliwe jest zaim-plementowanie do właściwych programów montażowych lub grafi cznych wstępnych schema-tów realizacji określonych efekschema-tów wizualnych. Dzięki temu proces tworzenia efekschema-tów specjal-nych mających pełnić funkcję badawczą może zostać częściowo zautomatyzowany, stając się łatwiejszym dla badaczy niemających kompetencji z zakresu grafi ki komputerowej. Odpowiedni podział ekranu wraz z odpowiednim rozmieszczeniem danych na obrazie (patrz fot. 8) może zostać zaproponowany przez program, umożliwiając przy tym użytkownikowi własne modyfi -kacje w ramach przyjaznego interfejsu. Plug-in-y wykorzystywane współcześnie przez grafi ków komputerowych mogą znaleźć zatem zastosowanie przy projektowaniu badawczych efektów specjalnych5.
Jak pisze Lisowska-Magdziarz (2013, s. 29), po wielu latach mniejszego zainteresowania, na powrót niezwykle istotne okazują się badania nad technologicznymi aspektami mediów i
komu-5 Przykładem podprogramu wykorzystywanego współcześnie przez grafi ków komputerowych jest plug-in
Duik, który usprawnia animację postaci w programie do postprodukcji i efektów specjalnych Adobe After Effects.
nikowania, samo medioznawstwo zaś w pewnym stopniu wraca do deterministycznej perspek-tywy McLuhana i Innisa, we współczesnym świecie nowych nowych mediów o wiele bardziej wielowymiarowej. W tej sytuacji autorzy postanowili podjąć próbę wypracowania i skorelowa-nia metod badawczych umożliwiających aktywność naukową na tym polu.
Autorzy dziękują: inż. Witoldowi Baszyńskiemu i mgr. Mariuszowi Kalukinowi z Labora-torium Badań Telewizyjnych i Filmowych Wydziału Dziennikarstwa, Informacji i Bibliologii UW – za pomoc przy realizacji badania; dr. hab. Tomaszowi Gackowskiemu i Adamowi Bal-cerzakowi z Laboratorium Badań Medioznawczych WDIB UW – za udostępnienie mobilnego okulografu; kierownikowi działu zdjęciowego TVN24 Tomaszowi Śmigielskiemu oraz Marko-wi Osiecimskiemu z Refugium Production – za wypożyczenie pozostałego sprzętu niezbędnego do realizacji eksperymentu.
Bibliografi a
Adamski, M. (2016). Modelowanie i badania procesu sterowania bezzałogowymi statkami powietrznymi. Radom: Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji – PIB.
Block, B. (2010). Opowiadanie obrazem. Tworzenie wizualnej struktury w fi lmie, telewizji i mediach cyfro-wych. Warszawa: Wydawnictwo Wojciech Marzec.
Dziennik Ustaw, 2016, poz. 1317. Pobrane 20 marca 2020 z prawo.sejm.gov.pl/isap.nsf/DocDetails.xsp?i-d=WDU20160001317
Gorbaniuk, O. (2016). Wykorzystywanie procedury sędziów kompetentnych w naukach społecznych i moż-liwości jej oceny psychometrycznej za pomocą narzędzi dostępnych w Statistica. Pobrane 15 stycznia 2020 z media.statsoft.pl/pdf/czytelnia/wykorzystywanie_procedury_sedziow_kompetentnych.pdf Hildebrand, J.M. (2019). Consumer Drones and Communication on the Fly. Mobile Media &
Communica-tion, 7(3). DOI: 10.1177/2050157919850603.
Hoepf, M., Middendorf, M., Epling, S., & Galster, S. (2015). Physiological Indicators of Workload in a Remotely Piloted Aircraft Simulation. Proceedings of the 18th International Symposium on Aviation Psychology, 428–433. Dayton, Ohio, USA: Curran Associates, Inc.
Khamis, M., Kienle, A., Alt, F., & Bulling, A. (2018). GazeDrone: Mobile Eye-Based Interaction in Public Space Without Augmenting the User. Proceedings of the 4th ACM Workshop, 66–71. New York, NY, USA: Association for Computing Machinery. DOI: 10.1145/3213526.3213539.
Lisowska-Magdziarz, M. (2013). Metodologia badań nad mediami – nurty, kierunki, koncepcje, nowe wy-zwania. Studia Medioznawcze, 53(2), 27–44.
Łomow, B.F., & Płatonow, K.K. (Red.). (1984). Eksperymentalna psychologia lotnicza. Warszawa: Pań-stwowe Wydawnictwo Naukowe.
McIntire, L., McKinley, R.A., McIntire, J., Goodyear, C., & Nelson, J. (2013). Eye Metrics: An Alterna-tive Vigilance Detector for Military Operators. Military Psychology, 25(5), 502–513. DOI: 10.1037/ mil0000011.
Peissl, S., Wickens, Ch., & Baruah, R. (2018). Eye-Tracking Measures in Aviation. A Selective Literature Rewiev. The International Journal of Aviation in Psychology, 28(3–4). DOI: 10.1080/24721840.2018.1514978. Pokropski, M. (2013). Cielesna geneza czasu i przestrzeni. Warszawa: Wydawnictwo IFiS PAN.
Polska Agencja Żeglugi Powietrznej. (b.d). Zasady wykonywania lotów bezzałogowymi statkami po-wietrznymi i modelami latającymi (RPA). Pobrane 10 września 2019 z pansa.pl/index.php?menu_le-we=ops_drony&lang=_pl&opis=OPS/ops_rpa_vlos
Wang, Y., Gu, B., Guo, X., Xiong, D., Bai, Y., Du, J., & Liu, Q. (2019). Validation of Ergonomics Evalua-tion Method Based on Eye Tracking Technology in Unmanned Aerial System. In S. Long & B. Dhillon (Eds.), Man–Machine–Environment System Engineering (pp. 793–801). Singapore: Springer. DOI: 10.1007/978-981-13-8779-1.
Ziv, G. (2016). Gaze Behavior and Visual Attention: A Review of Eye Tracking Studies in Aviation. The International Journal of Aviation in Psychology, 26(3–4). DOI: 10.1080/10508414.2017.1313096.
Dokumentacja fotografi czna badania wraz ze szczegółowym opisem
technicznych i metodologicznych aspektów eksperymentu
Fot. 1. Użycie mobilnego okulografu możliwe jest po poprzednim skalibrowaniu urządzenia. Ka-libracja wymaga zazwyczaj kilku prób. W przypadku nieudanej próby badacze proponowali pilo-tom chwilową przerwę w celu „rozluźnienia” wzroku. W kalibracji pomagało odrywanie wzroku od środka okręgu i powrót spojrzenia. Ci operatorzy telewizyjni, którzy na co dzień używają oku-larów, przed rozpoczęciem eksperymentu zostali poproszeni o ich zamianę na szkła kontaktowe.
Źródło zdjęcia: Jarek Królikowski, JerryTheRabbit.com
Fot. 2. Monitor dotykowy pilota drona (po lewej stronie) został tak ustawiony, aby przez wyjście HDMI podać obraz z drona razem z interfejsem. Dodatkowy monitor nagrywający (po prawej stronie) przejmował przez wejście HDMI obraz, który wraz ze wszystkimi elementami interfej-su widzi pilot drona. Na czas lotu monitor nagrywający umieszczony został w małej torbie od
miksera przewieszonej przez ramię pilota. Monitor nagrywający był w stanie przejąć obraz w 30 klatkach na sekundę. Ze względu na spójność kodu czasowego, nagrania z drona również zostały realizowane w 30 klatkach na sekundę.
Źródło zdjęcia: Jarek Królikowski, JerryTheRabbit.com
Fot. 3. Przed rozpoczęciem lotów eksperymentalnych każdy z pilotów miał 5 minut na wyko-nanie lotu próbnego, polegającego na przelocie po okręgu nad czterema pachołkami. Lot miał na celu sprawdzenie, czy kamera okulografu obejmuje interfejs drona w momentach, w których pilot na niego patrzy. Lot próbny pozwalał pilotowi zapoznać się z reakcjami drona na ruchy sterami oraz z ustawieniami kamery drona.
Źródło zdjęcia: Jarek Królikowski, JerryTheRabbit.com
Fot. 4. Pilot był fi lmowany przy pomocy kamery Sony X70 z długim zoomem, zainstalowanej ok. 6 metrów od niego, w takim miejscu, aby jak najmniej ingerować w jego zachowanie. Pod-czas lotu próbnego piloci byli fi lmowani w planie średnim (kadrowanie od pasa w górę),
pod-czas lotu eksperymentalnego – w półzbliżeniu (kadrowanie powyżej łokci). Do kamery podpięty został odbiornik mikroportu, który pilot miał zamontowany na sobie, w celu nagrania dźwięku drona słyszanego przez pilota oraz ewentualnych komunikatów i wypowiedzi pilota. W trakcie lotu próbnego badacze dysponowali czasem na skorygowanie ustawień kamery i sprawdzenie dźwięku. Obraz został nagrany w jakości HD.
Źródło zdjęcia: Jarek Królikowski, JerryTheRabbit.com
Fot. 5. W badaniu wykorzystano dron Mavic o parametrach: wymiary (po złożeniu): 83 mm x 83 mm x 198 mm
przekątna (bez śmigieł): 335 mm waga (z baterią i śmigłami): 734 g
maks. prędkość wznoszenia: 5 m/s w trybie Sport maks. prędkość opadania: 3 m/s
maks. prędkość: 65 km/h w trybie Sport, przy zerowym wietrze maks. wysokość n.p.m.: 5000 m
maks. czas lotu: 27 minut, w warunkach laboratoryjnych maks. czas zawisu: 24 minut, przy zerowym wietrze
średni czas lotu: 21 minut (normalny lot, zużycie baterii na poziomie 15%) maks. zasięg: 13 km, przy zerowym wietrze
temperatura pracy: 0–40°C tryb GPS: GPS/GLONASS
Fot. 6. Po wykonaniu lotu próbnego pilotom zaprezentowano na ekranie smartfona ujęcie wzor-cowe (zob. https://tinyurl.com/yyfpf5ay) zrealizowane przez autorów badania (długość nagrania: 50 sekund). Zadanie pilotów polegało na powtórzeniu tego ujęcia. Ze względu na zastosowanie trudnego manewru, wynikające z realizacji ujęcia na niskim pułapie lotu między budynkami, ujęcie wzorcowe było trudne do powtórzenia. Dodatkowo ujęcie wzorcowe zrealizowane zosta-ło przy zastosowaniu dwukrotnego zoomu cyfrowego w kamerze drona, co utrudniazosta-ło pilotom prowadzenie nawigacji na podstawie obrazu z kamery drona. Konieczność obserwowania drona podczas lotu była w tym wypadku rzeczywistym uwarunkowaniem lotu z widocznością dro-na (VLOS). Wszyscy piloci biorący udział w eksperymencie posiadali świadectwa kwalifi kacji upoważniające do planowanego lotu wybranym modelem drona, różnili się jednak stopniem zaawansowania umiejętności pilotażowych.
Źródło zdjęcia: Jarek Królikowski, JerryTheRabbit.com
Fot. 7. Po wystartowaniu pilot dysponował 10 minutami i przynajmniej trzema próbami na zrealizowanie ujęcia wzorcowego. Zapas baterii (częściowo zużytej na lot próbny) starczał na
kilkanaście minut lotu. W kamerze ustawionej pod kątem ok. 20 stopni względem osi wzroku pilota badacze rejestrowali obraz wideo i dźwięk z mikroportu. Kamera mobilnego okulografu rejestrowała obraz (i dźwięk) z punktu widzenia pilota. Monitor nagrywający, podłączony do monitora dotykowego pilota, rejestrował postrzegany przez pilota obraz wraz z interfejsem. Pi-lot posługiwał się klasycznym interfejsem do fi lmowania dronem, składającym się z kontrolera drona (Mavic) i ekranu dotykowego (Crystal Sky).
Źródło zdjęcia: Jarek Królikowski, JerryTheRabbit.com
Fot. 8. Za pomocą programów montażowych zainstalowanych na komputerze (Final Cut i Pre-miere) ujęcia zostały zsynchronizowane i skomponowane w ramach podziału na cztery okna. W celach badawczych obraz z okulografu, obraz z drona wraz z interfejsem oraz obraz pilota drona zostały połączone w ramach jednego kadru. Dodatkowo w czwartym oknie pojawiał się obraz z drona (z metadanymi) w tych momentach, w których pilot nacisnął record na interfejsie drona.
Górne lewe okno: obraz z okulografu.
Górne prawe okno: obraz z drona wraz z interfejsem. Lewe dolne okno: obraz pilota drona.
Prawe dolne okno: obraz z drona wraz z metadanymi.
Tak skomponowany materiał badawczy pozwalał m.in. wyznaczyć początek i koniec ujęcia oraz policzyć ruchy głowy operatora w trakcie jego realizacji. Początek i koniec ujęcia był sygnali-zowany przez pomarańczową cyfrę wyświetlającą się na środku ekranu w trakcie ujęcia, wpro-wadzoną do materiału wideo w programie montażowym zainstalowanym na tablecie (Pinnacle Pro). Zastosowany efekt umożliwia wieloaspektową analizę obrazu wideo przy pomocy progra-mu edycyjnego lub montażowego.
Rys. 1. Za pomocą aplikacji DroneRadar ba-dacze sprawdzili dostępność przestrzeni po-wietrznej dla lotów dronem w miejscu wybra-nym do przeprowadzenia eksperymentu.
Źródło: opracowanie własne.
Rys. 2. Korzystając z aplikacji mobilnej Sun-Calc, badacze sprawdzili, czy w wybranej przez nich przestrzeni fi lmowej rozkład świateł i cieni pozostanie stały przez cały czas trwania eksperymentu.
Rys. 3. Aplikacja DroneRadar pozwoliła na kontrolowanie warunków atmosferycznych w ciągu dwóch dni eksperymentu.
