Aitous Aitomaisuusjärjestelmä ’Halvalle’ Lisättyyn Todellisuuteen

Tutkijat Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) -järjestöstä ovat kehittäneet menetelmän, jolla voidaan lisätä edullisten, projektoripohjaisten lisättyjen todellisuuden asennusten aitoutta, erityisillä laseilla, jotka saavat projektioidut 3D-kuvat tarkentumaan ja epätarkentumaan samalla tavalla kuin ne tekisivät, jos objektit olisivat aitoja, voittaen kriittisen havainnon esteen käytännön projektorijärjestelmien käytölle säädetyissä ympäristöissä.

IEEE-järjestelmä luo syvyyden tasot projektioiduille kuville, jotka yhdistetään huoneisiin. Tässä tapauksessa kolme CGI-Stanford-kaniinia yhdistetään samalle syvyyden tasolle kuin kolme maailmanlaista esinettä, ja niiden epätarkkuus säädellään sen mukaan, mihin katsoja katsoo ja tarkentaa. 3D-projektorit voivat asettaa kuvia kiinteisiin pinnoihin, liikkuvien pinnojen tai jopa monimutkaisiin geometrioihin, tarjoten laajan kattavuuden, jota on vaikea jäljitellä AR-järjestelmien, kuten HoloLensin, voimakkaissa prosessointirajoituksissa. Lähde: https://www.youtube.com/watch?v=I8DGTQnxm38

Järjestelmä käyttää sähköisesti tarkennettavia linssien (ETL) katsojan laseissa (joita on joka tapauksessa tarpeen erottamaan kaksi kuvavirtaa vakuuttavaksi, yhdistetyksi 3D-kokemukseksi), ja jotka viestivät projektorijärjestelmän kanssa, joka sitten automaattisesti muuttaa projektioidun kuvan epätarkkuutta katsojan näkökulmasta.

ETL-linssit palauttavat tietoa katsojan tarkennuskeskuksesta ja säätävät epätarkkuuden tasoa kuvan tasolla projektioidun geometrian renderöinnissä. Järjestelmän kehitys on esitetty liitteenä olevassa videossa, joka on upotettu tämän artikkelin loppuun.

Artikkeli, jonka otsikko on Monifokaalinen stereoskooppinen projektorikarttaus, tarjoaa uuden tason käytettävyyttä alalle, joka on ollut rajoitettu sen kyvyttömyyden vuoksi integroida katsojan tarkennus tapaan, jolla hän kohdistaa huomionsa eri objekteihin, ja joka lupaa voittaa ongelmat, joita tällaiset järjestelmät ovat kohdanneet vergence–accommodation-konfliktin (VAC) – oireyhtymän kanssa – oireyhtymä, jossa kohteen havaittu etäisyys ei vastaa sen loogista tarkennusetäisyyttä, aiheuttaen kohteen “leijumisen” epävakuuttavasti terävänä, kun se pitäisi olla epätarkka sen sijoittumisen vuoksi.

Lisättyissä todellisuuksissa, kuten Microsoftin HoloLensissä, foveated rendering käytetään keskittämään prosessointitehoa, renderöintätarkkuutta ja fokusta sen mukaan, mihin laitteen käyttäjä katsoo ja tarkentaa. Kuitenkin wearable AR-järjestelmien, kuten HoloLensin, ominaisuus on paljon suurempi kuormitus laitteessa, koska ne joutuvat toimittamaan 3D-kuvan katsojalle.

Lisätyn Todellisuuden Edut

Toisaalta, ETL-käyttöinen lasit lähettävät vain tarkennustietoa muuttujana etäisiin CGI-piippureihin, jotka voivat muuttaa projektioidun kuvan fokusta nopeammin kuin silmän tarkennustiedon kiertomatka, joka on itse mahdollinen syy katsojan desorientoitumiselle AR-järjestelmissä.

Vaikutuksesta, foveated rendering käytetään yhtä paljon sopeutumaan rajoitettuihin resursseihin kuin tarjoamaan aidon fokuskokemuksen käyttäjälle, suurten alueiden superimponoiduista kuvista vaikeasti saavutettavissa HoloLens-tyyppisissä järjestelmissä, ja rajoitettu “kirjekuorirenderöinti” ja epävakaat reunat yleinen valitus.

SIGGRAPH 98:stä – lisätyn todellisuuden näkymä toimistoympäristössä, joka on mainittu uudessa artikkelissa. Lähde: https://www.youtube.com/watch?v=I8DGTQnxm38 ja https://web.media.mit.edu/~raskar/UNC/Office/

Artikkeli huomauttaa useita tunnettuja etuja, joita stereoskooppinen projektorikarttaus (PM) tarjoaa verrattuna moderneihin lisättyjen todellisuuksien toteutuksiin, jotka perustuvat raskaisiin ja intensiivisiin kehon mukana kannettaviin laitteisiin, kuten kirjoittajat toteavat*:

Ensinnäkin, näkökenttä (FOV) voidaan tehdä niin laajaksi kuin mahdollista lisäämällä projektorien määrää kattaakseen koko ympäristön. Toiseksi, aktiivisilla suojalaseilla on yleensä paljon vähemmän fyysistä rasitusta kuin HMD:illä. Kolmanneksi, useat käyttäjät voivat jakaa saman AR-kokemuksen, jos heidän näkökulmansa ovat riittävän lähellä toisiaan. Kiitoksia näistä etuoikeuksista, tutkijat ovat löytäneet stereoskooppisen PM:n soveltuvan laaja-alaiseen soveltamiseen, kuten museo-opaat, arkkitehtuuri, tuotesuunnittelu, lääketieteellinen koulutus, muodonmuuttuvat käyttöliittymät ja telekonferenssit.

Yksi tällainen toteutus keksittiin Microsoft Researchissa vuonna 2012, ennen kuin yhtiö keskittyi laitteiston sisäiseen AR:ään viime aikoina:

IEEE-tutkijat väittävät, että uusi fokus-tietojärjestelmä on ensimmäinen, joka ratkaisee VAC:n hallitsemalla monifokusta, ja se on myös ensimmäinen, joka ratkaisee tämän ongelman yleisesti ja laajasti sovellettavalla tavalla, ilman kalliiden, erikoistuneiden projektorilaitteiden tarvetta.

Fokus-keskeinen renderöintiputki, jonka tutkijat ovat kehittäneet, sisältää fokustietoa, jonka katsojan ETL-lasit lähettävät renderöintiprosessin alussa, eikä vaadi perus-tietokoneen renderöintiä ja sitten sumennusta. Riippuen toteutuksesta, tämä voi vielä säästää prosessointiresursseja ja parantaa viivettä, kun katsojan fokusliike liikkuu virtuaalisten elementtien ympärillä.

Tekniikka toimii hyvin erilaisilla projektoripinnoilla, mukaan lukien tasaiset, epätasaiset (eli kaarevat tai monimutkaiset geometriat, kuten medical x-ray-kuvia varten tehtyjä dumppuja) ja liikkuvat pinnat.

Lisätty todellisuusmannekiini, joka käyttää 3D-projektiota, on suunniteltu lääketieteelliseen koulutusympäristöön, joka on mainittu artikkelissa. Lähde: https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-1-4614-0064-6_23

Projektorijärjestelmät, kuten tämä, vaativat tummia ympäristöjä, kuten museosäätöjä, ja ETL-järjestelmä vähentää katsojan saatavissa olevaa katselukulmaa, vaikka tutkijat toteavat, että ETL-laitteiden aukkojen kasvu tulee helpottamaan tätä rajoitusta ajan myötä. Vaikka kirjoittajat myös toteavat, että järjestelmä vaatii nopean projektorin tarjoamaan riittävästi kehysnopeutta erottamaan kaksi virtaa, he ovat käyttäneet kaupallisesti saatavilla olevaa, valmiina olevaa projektoria toteutuksessaan.

*Minun muunnokseni sisäisten viittausten hyperlinkkeihin.