Autentiška fokusavimo sistema „pigiai“ papildytai realybei

Elektros ir elektronikos inžinierių instituto (IEEE) mokslininkai sukūrė metodą, leidžiantį padidinti nebrangių, projekcijomis pagrįstų papildytosios realybės įrenginių autentiškumą per specialius akinius, dėl kurių projektuojami 3D vaizdai sufokusuojami ir sufokusuojami tuo pačiu metu. taip, kaip būtų, jei objektai būtų tikri, įveikiant kritinę suvokimo kliūtį praktiškai naudojant projekcijų sistemas kontroliuojamoje aplinkoje.

IEEE sistema atkuria gylio plokštumas projektuotiems realiems ir CGI vaizdams, kurie bus dedami į kambarius. Šiuo atveju trys CGI Stanfordo zuikiai yra uždėti toje pačioje gylio plokštumoje kaip trys realaus pasaulio objektai, o jų neryškumą kontroliuoja žiūrinčiojo žvilgsnis ir fokusavimas. 3D projektoriai gali perkelti filmuotą medžiagą ant fiksuotų paviršių, judančių paviršių ar net sudėtingos geometrijos, siūlydami plačią aprėptį, kurią sunku atkurti dėl didelių AR sistemų, pvz., HoloLens, apdorojimo apribojimų. Šaltinis: https://www.youtube.com/watch?v=I8DGTQnxm38

Sistema naudoja į žiūrovo akinius įtaisytus elektriniu fokusavimu reguliuojamus lęšius (ETL), kurie bet kuriuo atveju yra būtini, kad du vaizdo srautai būtų atskirti įtikinamai, integruotai 3D potyriui), ir kurie susisiekia su projekcijos sistema, kuri vėliau automatiškai pasikeičia. žiūrinčiojo matomo projektuojamo vaizdo neryškumo lygis.

ETL objektyvai pateikia informaciją apie vartotojo fokusavimą ir nustato neryškumo lygį kiekvienai plokštumai, kad būtų pateikta projektuojama geometrija. Sistemos kūrimas aprašytas pridedamame vaizdo įraše, įdėtame šio straipsnio pabaigoje.

Šios popierius, pavadintas Daugiažidinis stereoskopinis projekcijos žemėlapis, siūlo naują naudojimo lygį sričiai, kurią ribojo integracijos trūkumas su tuo, kaip vartotojai sutelkia dėmesį į skirtingus objektus, ir kuri žada įveikti problemas, su kuriomis tokios sistemos susidūrė, kai kyla konfliktas su prisitaikymu (VAC) – sindromas, kai suvokiamas atstumas tarp objekto neatitinka jo loginio fokusavimo atstumo, todėl objektas neįtikinamai staigiai „plaukia“ ten, kur jis turėtų būti defokusuotas jo padėties kontekste.

AR aplinkose, pvz., „Microsoft HoloLens“, naudojamas foveated perteikimas sutelkti apdorojimo galią, pateikti detales ir sutelkti dėmesį į tai, kur žiūri ir kur fokusuoja įrenginį nešiojantis vartotojas. Tačiau nešiojamos AR sistemos, tokios kaip „HoloLens“ funkcija, turi daug didesnę aparatinės įrangos apkrovą, nes jos iš tikrųjų turi pateikti 3D vaizdą žiūrovui.

Prognozuojamos papildytos realybės pranašumas

Priešingai, akiniai su ETL tiesiog siunčia židinio informaciją kaip papildomą kintamąjį į nuotolinius CGI vamzdynus, o tai gali pakeisti projektuojamų vaizdų židinį greičiau nei židinio informacija, kurią turi atlikti nešiojamame AR įrenginyje (ty fokusavimo informacija > išsiųsta į nuotolinį procesorių > pateikta > išsiųsta atgal naudotojui), gerinant delsą, kuri savaime yra a galima žiūrovo dezorientacijos priežastis AR sistemose.

Tiesą sakant, pavaizduotas atvaizdavimas naudojamas tiek norint pritaikyti ribotus turimus išteklius, tiek suteikti vartotojui autentišką pagrindinę patirtį, kai HoloLens stiliaus sistemose sunku pasiekti didelius uždengtų vaizdų plotus, o „pašto dėžutės atvaizdavimas“ yra ribotas ir nestabilūs kraštai nuoseklus skundas.

Iš SIGGRAPH 98 – išplėstinės realybės biuro aplinkoje vizija, cituojama naujame dokumente. Šaltinis: https://www.youtube.com/watch?v=I8DGTQnxm38 ir https://web.media.mit.edu/~raskar/UNC/Office/

Straipsnyje pastebima keletas žinomų pranašumų, kuriuos turi stereoskopinis projekcinis žemėlapis (PM), palyginti su modernesniais papildytos realybės diegimais, kurie priklauso nuo sunkios ir intensyvios kūno nešiojamos įrangos, kaip pažymi autoriai*:

Pirma, matymo laukas (FOV) gali būti kuo platesnis, padidinus projektorių skaičių, kad jis apimtų visą aplinką. Antra, naudojami aktyvaus užrakto akiniai paprastai yra daug lengvesni, todėl jų fizinė apkrova yra mažesnė nei HMD. Trečia, keli vartotojai gali dalytis ta pačia AR patirtimi, jei jų požiūriai yra pakankamai arti vienas kito. Dėl šių pranašumų mokslininkai nustatė, kad stereoskopinis PM tinkamas įvairioms reikmėms, įskaitant, bet tuo neapsiribojant. muziejaus gidai, architektūros planavimas, produkto dizainas, medicininis mokymas, formą keičiančios sąsajosir telekonferencijos.

Vieną iš tokių diegimų 2012 m. sukūrė „Microsoft Research“, kol įmonė pastaraisiais metais sutelkė dėmesį į AR įrenginiuose:

IEEE tyrėjai teigia, kad naujoji fokusavimo įvesties sistema yra pirmoji, kuri sprendžia VAC, valdydama daugiafokusines plokštumas, taip pat pirmoji, išsprendusi šią problemą bendru ir plačiai taikomu būdu, nereikalaujant brangios specializuotos projektavimo įrangos.

Į fokusuotą atvaizdavimo vamzdyną, kurį sukūrė tyrėjai, įtraukiama židinio informacija, gauta iš žiūrovo ETL akinių pačioje atvaizdavimo proceso pradžioje, o ne reikalaujama, kad pagrindinis kompiuteris atvaizduotų ir tada sulietų. Priklausomai nuo įgyvendinimo, tai gali dar labiau sutaupyti apdorojimo išteklių ir pagerinti delsą, kai žiūrinčiojo žvilgsnis klaidžioja po virtualius elementus.

Pranešama, kad ši technika puikiai tinka įvairiems galimiems projekcijos paviršiams, įskaitant plokščius, neplokštus (ty lenktos arba sudėtingos geometrijos, pvz., manekenus, ant kurių galima uždėti medicininius rentgeno vaizdus) ir judančius paviršius.

Mišrios realybės manekenas, kuriame naudojama 3D projekcija, sukurta medicinos mokymo aplinkai, cituojama straipsnyje. Source: https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-1-4614-0064-6_23

Tokio tipo projekcijos sistemoms reikalinga tamsi aplinka, pvz., muziejaus nustatymai, o ETL sistema sumažina prieinamą žiūrovo žiūrėjimo kampą, nors mokslininkai teigia, kad tendencija didinti ETL įrangos diafragmos dydį laikui bėgant sušvelnins šį apribojimą. Nors autoriai taip pat pažymi, kad sistemai reikalingas didelės spartos projektorius, kad būtų pakankamai kadrų, kad būtų galima atskirti į du srautus, jie naudojo jau parduodamą projektorių.

*Mano įterptųjų citatų konvertavimas į hipersaitus.