A new version of this entry is available:
Loading...
Doctoral Thesis
2025
Exploring the potential of immersive virtual reality for social science research
Exploring the potential of immersive virtual reality for social science research
Abstract (English)
Immersive Virtual Reality (IVR) holds out the promise of laboratory‐grade experimental control while preserving much of the richness of real world experience, yet several issues remain unresolved. The central theme of this dissertation is spanned around the idea of using IVR as a tool to help researchers conducting empirical studies in the domain of social sciences.
To address the question, the thesis incorporates five related studies. Paper 1 introduces the main areas of concern in a typical research process and offers guidance where IVR toolkits might be a valuable addition. Based on those identified areas of concern, the paper suggests solutions such as automation workflows in order to reduce the human‐error (i.e. using predefined scenes that already offer different basic standard methods in order to track all changes in the virtual world). Paper 2 examines seven open‐source IVR toolkits, demonstrating how to standardize modular scene setup, participant sensing, and data export. The analysis clarifies the features currently available in different toolkits and provides a basis for researchers to decide which features and toolkits offer the greatest benefits. We also discuss novel features such as AI‐based analysis which is not present in most toolkits. Based on this we provide guidance for future IVR‐based research software development. Paper 3 offers a PRISMA guided systematic scoping review of 56 publications, mapping the field of studies that compare either IVR with the real world or IVR with 2D screens. In short, the review finds that there are more similarities than differences between IVR and the real world. However, between IVR and 2D screens, more findings show differences between the two environments than similarities. Paper 4 provides an empirical test of transferability: the mere‐exposure effect was successfully replicated in the original study setup (n = 70 m; 49 f) as well as within IVR (n = 39 m; 24 f). Overall, the studies demonstrate the efficacy and practicality of employing IVR to induce effects analogous to those observed in a real‐world context in the case of the mere exposure effect. Finally, Paper 5 introduces asymmetric normalization, a novel manipulation that decouples self‐perception from how others see a participant in social IVR, thereby expanding the experimental design space with the possibility to reduce bias. This may concern various attributes such as size or age, as well as other visual or spatial characteristics. Pilot data from 40 participants shows that this technique reliably alters interpersonal‐distance preferences, opening a new design space for social science research.
This dissertation advances research in the social sciences by showcasing the capabilities of IVR toolkits and illustrating how they can be integrated into established research processes. It further demonstrates that a cognitive‐affective mechanism (mere exposure) also is present in IVR. Moreover, it introduces asymmetric normalization as a novel manipulation technique that expands the experimental design space beyond what is feasible in physical laboratories.
For research practice, the papers within the dissertation lower the barriers to entry for non‐technical scholars, provide a decision matrix for selecting and extending IVR toolkits. Together, they shift IVR from a technological novelty to a mature, shareable, and cost‐effective platform for conducting experiments in the social science domain.
Abstract (German)
Immersive virtuelle Realität (IVR) verspricht Laborbedingungen mit höchster experimenteller Kontrolle, ohne dabei den Reichtum realweltlicher Erfahrung einzubüßen, doch sind noch einige entscheidende Fragen offen. Der rote Faden dieser Dissertation besteht darin, das Potenzial von IVR als Werkzeug für Forschende in den Sozialwissenschaften zu evaluieren.
Zur Beantwortung dieser Frage vereint die Arbeit fünf zusammenhängende Studien. Paper 1 stellt einen automatisierten IVRWorkflow vor, der menschliche Fehler minimiert und Areas of Concern entlang eines herkömmlichen Ablaufs der wissenschaftlichen Prozesspipeline darstellt. Auf Basis dieser Problempunkte werden unter anderem Lösungen vorgeschlagen, wie etwa vordefinierte Szenen mit standardisierten Tracking‐Methoden, um sämtliche Änderungen in der virtuellen Welt nachvollziehbar zu machen. Paper 2 untersucht sieben IVR Research Toolkits und zeigt, wie modulare Szenenerstellung, Teilnehmererfassung und Datenexport standardisiert werden können. Die Arbeit stellt den Funktionsumfang verschiedener Toolkits dar, liefert Entscheidungshilfen für Forschende und skizziert fehlende Features wie bsp. KI‐basierte Analysen, die als Orientierung für die künftig möglichen und notwendigen Entwicklungen dienen. Paper 3 präsentiert ein PRISMA‐geleitets systematic Scoping‐Review über 56 Publikationen, die IVR entweder mit der realen Welt oder mit 2D Bildschirmen vergleichen. In Kürze zeigen sich zwischen IVR und Realität mehr Gemeinsamkeiten als Unterschiede; beim Vergleich IVR versus 2D‐Screens hingegen überwiegen die Differenzen. Paper 4 überprüft die Übertragbarkeit empirisch: Der Mere‐Exposure‐Effekt wurde sowohl im ursprünglichen Setting (n = 70 m; 49 f) als auch in IVR (n = 39 m; 24 f) erfolgreich repliziert. Paper 5 führt Asymmetric Normalization ein—eine neuartige Manipulation, die Selbstwahrnehmung und Fremdwahrnehmung eines Teilnehmenden in Social‐IVR entkoppelt. Dies kann sich auf verschiedene Aspekte wie Größe oder Alter oder weitere visuelle oder räumliche Aspekte beziehen. Ein Pilotexperiment mit 40 Personen deutet darauf hin, dass sich die Wahrnehmung hinsichtlich interpersoneller Distanzen damit systematisch verändern lassen und so ein neues Untersuchungsfeld entsteht.
Diese Dissertation trägt zur sozialwissenschaftlichen Forschung bei, indem sie die Möglichkeiten von IVR‐Toolkits aufzeigt und veranschaulicht, wie diese in etablierte Forschungsprozesse integriert werden können. Darüber hinaus wird gezeigt, dass ein kognitiv‐affektiver Mechanismus (Mere‐Exposure‐Effekt) auch in IVR wirksam ist. Zudem wird mit der asymmetric normalization eine neuartige Manipulationstechnik eingeführt, die den experimentellen Gestaltungsraum über das hinaus erweitert, was in physischen Laborumgebungen möglich ist. In der Forschungspraxis helfen die Arbeiten Einstiegshürden für Fachkolleg* innen zu senken und bieten eine Entscheidungsmatrix zur Auswahl und Erweiterung von IVR‐Toolkits. Durch diese Beiträge entwickelt sich IVR insgesamt von einer technischen Neuheit zu einer teilbaren und möglicherweise kosteneffizienteren Plattform für sozialwissenschaftliche Experimente.Immersive virtuelle Realität (IVR) verspricht Laborbedingungen mit höchster experimenteller Kontrolle, ohne dabei den Reichtum realweltlicher Erfahrung einzubüßen, doch sind noch einige entscheidende Fragen offen. Der rote Faden dieser Dissertation besteht darin, das Potenzial von IVR als Werkzeug für Forschende in den Sozialwissenschaften zu evaluieren.
Zur Beantwortung dieser Frage vereint die Arbeit fünf zusammenhängende Studien. Paper 1 stellt einen automatisierten IVRWorkflow vor, der menschliche Fehler minimiert und Areas of Concern entlang eines herkömmlichen Ablaufs der wissenschaftlichen Prozesspipeline darstellt. Auf Basis dieser Problempunkte werden unter anderem Lösungen vorgeschlagen, wie etwa vordefinierte Szenen mit standardisierten Tracking‐Methoden, um sämtliche Änderungen in der virtuellen Welt nachvollziehbar zu machen. Paper 2 untersucht sieben IVR Research Toolkits und zeigt, wie modulare Szenenerstellung, Teilnehmererfassung und Datenexport standardisiert werden können. Die Arbeit stellt den Funktionsumfang verschiedener Toolkits dar, liefert Entscheidungshilfen für Forschende und skizziert fehlende Features wie bsp. KI‐basierte Analysen, die als Orientierung für die künftig möglichen und notwendigen Entwicklungen dienen. Paper 3 präsentiert ein PRISMA‐geleitets systematic Scoping‐Review über 56 Publikationen, die IVR entweder mit der realen Welt oder mit 2D Bildschirmen vergleichen. In Kürze zeigen sich zwischen IVR und Realität mehr Gemeinsamkeiten als Unterschiede; beim Vergleich IVR versus 2D‐Screens hingegen überwiegen die Differenzen. Paper 4 überprüft die Übertragbarkeit empirisch: Der Mere‐Exposure‐Effekt wurde sowohl im ursprünglichen Setting (n = 70 m; 49 f) als auch in IVR (n = 39 m; 24 f) erfolgreich repliziert. Paper 5 führt Asymmetric Normalization ein—eine neuartige Manipulation, die Selbstwahrnehmung und Fremdwahrnehmung eines Teilnehmenden in Social‐IVR entkoppelt. Dies kann sich auf verschiedene Aspekte wie Größe oder Alter oder weitere visuelle oder räumliche Aspekte beziehen. Ein Pilotexperiment mit 40 Personen deutet darauf hin, dass sich die Wahrnehmung hinsichtlich interpersoneller Distanzen damit systematisch verändern lassen und so ein neues Untersuchungsfeld entsteht.
Diese Dissertation trägt zur sozialwissenschaftlichen Forschung bei, indem sie die Möglichkeiten von IVR‐Toolkits aufzeigt und veranschaulicht, wie diese in etablierte Forschungsprozesse integriert werden können. Darüber hinaus wird gezeigt, dass ein kognitiv‐affektiver Mechanismus (Mere‐Exposure‐Effekt) auch in IVR wirksam ist. Zudem wird mit der asymmetric normalization eine neuartige Manipulationstechnik eingeführt, die den experimentellen Gestaltungsraum über das hinaus erweitert, was in physischen Laborumgebungen möglich ist. In der Forschungspraxis helfen die Arbeiten Einstiegshürden für Fachkolleg* innen zu senken und bieten eine Entscheidungsmatrix zur Auswahl und Erweiterung von IVR‐Toolkits. Durch diese Beiträge entwickelt sich IVR insgesamt von einer technischen Neuheit zu einer teilbaren und möglicherweise kosteneffizienteren Plattform für sozialwissenschaftliche Experimente.
File is subject to an embargo until
This is a correction to:
A correction to this entry is available:
This is a new version of:
Other version
Notes
In reference to IEEE copyrighted material which is used with permission in this thesis, the IEEE does not endorse any of university of hohenheim's products or services. Internal or personal use of this material is permitted. If interested in reprinting/republishing IEEE copyrighted material for advertising or promotional purposes or for creating new collective works for resale or redistribution, please go to http://www.ieee.org/publications_standards/publications/rights/rights_link.html to learn how to obtain a License from RightsLink.
Publication license
Publication series
Published in
Other version
Faculty
Faculty of Business, Economics and Social Sciences
Institute
Institute of Communication Science
Examination date
2025-12-15
Supervisor
Cite this publication
Hepperle, D. (2025). Exploring the Potential of Immersive Virtual Reality for Social Science Research. https://doi.org/10.60848/13669
Edition / version
Citation
DOI
ISSN
ISBN
Language
English
Publisher
Publisher place
Classification (DDC)
300 Social sciences, sociology, and anthropology
Collections
Original object
University bibliography
Free keywords
Standardized keywords (GND)
Sustainable Development Goals
BibTeX
@phdthesis{Hepperle2025,
url = {https://hohpublica.uni-hohenheim.de/handle/123456789/18740},
author = {Hepperle, Daniel},
title = {Exploring the Potential of Immersive Virtual Reality for Social Science Research},
year = {2025},
}