'n Outentieke fokusstelsel vir 'goedkoop' verhoogde werklikheid

Navorsers van die Instituut vir Elektriese en Elektroniese Ingenieurs (IEEE) het 'n metode ontwikkel om die egtheid van laekoste, projeksie-gebaseerde volgemaak realiteit installasies te verhoog, deur spesiale bril wat veroorsaak dat geprojekteerde 3D beelde in en uit fokus in dieselfde gaan. manier wat hulle sou as die voorwerpe werklik was, wat 'n kritieke perseptuele hindernis oorkom vir praktiese gebruik van projeksiestelsels in beheerde omgewings.

Die IEEE-stelsel herskep dieptevlakke vir geprojekteerde werklike en CGI-beelde wat in kamers gesuperponeer sal word. In hierdie geval word drie CGI Stanford-konyne op dieselfde dieptevlak as drie werklike voorwerpe geplaas, en hul vaagheid word beheer deur waar die kyker kyk en fokus. 3D-projektors kan beeldmateriaal op vaste oppervlaktes, bewegende oppervlaktes of selfs komplekse meetkunde plaas, wat wye dekking bied wat moeilik is om te herskep onder die ernstige verwerkingsbeperkings van AR-stelsels soos HoloLens. Bron: https://www.youtube.com/watch?v=I8DGTQnxm38

Die stelsel gebruik elektries fokus-verstelbare lense (ETL) wat in die kyker se bril ingebed is (wat in elk geval nodig is om die twee beeldstrome in 'n oortuigende, geïntegreerde 3D-ervaring te skei), en wat met die projeksiestelsel kommunikeer, wat dan outomaties verander die vlak van vaagheid van die geprojekteerde beeld wat deur die kyker gesien word.

Die ETL-lense rapporteer inligting oor die gebruiker se fokusaandag en stel die vlak van vaagheid op 'n per-vlak basis vir die weergawe van die geprojekteerde geometrie. Ontwikkeling van die stelsel word uiteengesit in 'n meegaande video, ingebed aan die einde van hierdie artikel.

Die papier, getitel Multifokale stereoskopiese projeksiekartering, bied 'n nuwe vlak van bruikbaarheid aan 'n veld wat beperk is deur sy gebrek aan integrasie met die manier waarop gebruikers op verskillende voorwerpe fokus, en wat beloof om die probleme wat sulke stelsels gehad het met vergensie-akkommodasiekonflik te oorkom (VAC) – 'n sindroom waar die waargenome afstand tussen 'n voorwerp nie ooreenstem met sy logiese fokusafstand nie, wat veroorsaak dat die voorwerp op 'n onoortuigend skerp manier 'sweef' waar dit in die konteks van sy plasing gedefokus moet word.

In AR-omgewings, soos Microsoft se HoloLens, foveated weergave word gebruik om verwerkingskrag te konsentreer, detail en fokus weer te gee op grond van waar die toesteldraende gebruiker kyk en fokus. Drabare AR-stelsels soos HoloLens-funksie het egter 'n baie hoër hardewarelading aan boord, aangesien hulle eintlik die 3D-beeld aan die kyker moet lewer.

Die voordeel van geprojekteerde verhoogde werklikheid

Daarteenoor stuur ETL-geaktiveerde brille bloot fokusinligting as 'n bykomende veranderlike na afgeleë CGI-pyplyne, wat die fokus van geprojekteerde beelde vinniger kan verander as die heen-en-weer reis wat fokusinligting in 'n draagbare AR-toestel moet maak (bv. fokusinligting > na afgeleë verwerker gestuur > gelewer > teruggestuur na draer), die verbetering van latensie, wat op sigself a potensiële oorsaak vir kyker disoriëntasie in AR-stelsels.

In werklikheid word foveated-weergawe net soveel gebruik om die beperkte beskikbare hulpbronne te akkommodeer as om 'n outentieke fokuservaring vir die gebruiker te bied, met groot areas van gesuperponeerde beelde wat moeilik bereikbaar is in HoloLens-styl stelsels, en beperkte 'briewebusweergawe' en onstabiele rande 'n konsekwente klag.

Van SIGGRAPH 98 – 'n visie van verhoogde werklikheid in 'n kantooromgewing, aangehaal in die nuwe koerant. Bron: https://www.youtube.com/watch?v=I8DGTQnxm38 en https://web.media.mit.edu/~raskar/UNC/Office/

Die artikel neem 'n aantal bekende voordele waar wat stereoskopiese projeksie kartering (PM) het bo meer moderne implementering van verhoogde werklikheid, wat staatmaak op swaar en intense liggaamsgedra toerusting, soos die skrywers opmerk*:

Eerstens kan die gesigsveld (FOV) so wyd as moontlik gemaak word deur die aantal projektors te vermeerder om die hele omgewing te dek. Tweedens, die aktiewe sluiterbril wat gebruik word, is gewoonlik baie ligter, en dus is hul fisiese las minder as HMD's. Derdens kan veelvuldige gebruikers dieselfde AR-ervaring deel as hul standpunte voldoende naby aan mekaar is. Danksy hierdie voordele het navorsers gevind dat stereoskopiese PM geskik is vir 'n wye reeks toepassings, insluitend maar nie beperk nie tot museumgidse, argitektuurbeplanning, Produk ontwerp, mediese opleiding, vormveranderende koppelvlakke, en telekonferensies.

Een so 'n implementering is in 2012 deur Microsoft Research uitgedink, voor die maatskappy se konsentrasie op in-toestel AR in onlangse jare:

Die IEEE-navorsers voer aan dat die nuwe fokusinvoerstelsel die eerste is wat VAC aanspreek deur multifokusvlakke te beheer, en ook die eerste is om hierdie probleem op 'n generiese en wyd toepaslike manier op te los, sonder die behoefte aan duur, gespesialiseerde projeksietoerusting.

Die fokusgesentreerde weergawe-pyplyn wat deur die navorsers bedink is, inkorporeer fokusinligting wat ontvang is van die kyker se ETL-bril aan die begin van die weergawe-proses, eerder as om te vereis dat die basisrekenaar weergee en dan vervaag. Afhangende van implementering, kan dit verwerkingshulpbronne verder bespaar en latensie verbeter namate die kyker se fokusblik rondom die virtuele elemente ronddwaal.

Daar word gerapporteer dat die tegniek goed werk op 'n verskeidenheid moontlike projeksie-oppervlaktes, insluitend plat, nie-planêr (dws geboë of komplekse geometrie, soos dummies waarop mediese x-straalbeelde opgelê kan word) en bewegende oppervlaktes.

'n Mannequin vir gemengde werklikheid wat 3D-projeksie gebruik, ontwerp vir 'n mediese opvoedingsomgewing, aangehaal in die koerant. Source: https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-1-4614-0064-6_23

Projeksiestelsels van hierdie tipe vereis donker omgewings, soos museuminstellings, en die ETL-stelsel verminder die kyker se beskikbare kykhoek, alhoewel die navorsers beweer dat die neiging na groter diafragmagroottes vir ETL-toerusting hierdie beperking met verloop van tyd sal versag. Alhoewel die skrywers ook daarop let dat die stelsel 'n hoëspoedprojektor benodig om genoeg rame te verskaf om in twee strome te skei, het hulle 'n off-the-rak, kommersieel beskikbare projektor vir die implementering daarvan gebruik.

*My omskakeling van inlyn-aanhalings na hiperskakels.