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Die Erfindung betrifft ein Virtual-Reality-System und ein Verfahren zum Betreiben eines Virtual-Reality-Systems.
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Virtual-Reality-Brillen, mittels welchen eine virtuelle Realität angezeigt werden kann, sind an sich bekannt. Bei einer Virtual-Reality-Brille handelt es sich um ein am Kopf getragenes visuelles Ausgabegerät. Es präsentiert beispielsweise Bilder auf einem augennahen Bildschirm oder projiziert sie auch direkt auf die Netzhaut. Eine Virtual-Reality-Brille hat üblicherweise noch Sensoren zur Bewegungserfassung des Kopfes. Damit kann die Anzeige einer virtuellen Umgebung an die Bewegungen des Trägers der Virtual-Reality-Brille angepasst werden. Durch die körperliche Nähe wirken jeweilige Displayflächen von Virtual-Reality-Brillen erheblich größer als die freistehender Bildschirme und decken teilweise sogar das gesamte Sichtfeld des Trägers der Virtual-Reality-Brille ab. Eine besondere Herausforderung bei der Verwendung von Virtual-Reality-Brillen besteht darin, ein virtuelles Objekt oder auch eine virtuelle Umgebung besonders realitätsnah darzustellen.
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Die
US 2010/277468 A1 zeigt ein Verfahren zum Anzeigen eines virtuellen Objekts. Mittels mehrerer Kameras wird eine Aufzeichnung von einem Verkaufsraum erstellt. Das virtuelle Objekt wird in die Aufzeichnung des Verkaufsraums montiert und mittels eines Beamers angezeigt.
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Die
US 2008/071559 A1 sowie die
US 2012/120113 A1 zeigen jeweils ein Verfahren, bei welchem mittels einer Kamera eines Smartphones ein Teilbereich eines Raums erfasst und mittels eines Displays des Smartphones angezeigt wird. Zudem wird eine Abbildung von einem Produkt, beispielsweise einer Sitzgelegenheit, zusätzlich im erfassten Teilbereich des Raums mittels des Displays des Smartphones eingeblendet.
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Die Veröffentlichung „A real-time reconstructed 3D environment augmented with virtual objects rendered with correct occlusion” (elektronische ISBN: 978-1-4799-7546-4) beschreibt ein Verfahren, bei welchem infrarotstrahlenbasiert Hand- und Fingergesten eines an einem Tisch sitzenden Trägers einer Virtual-Reality-Brille erfasst werden. Eine an der Virtual-Reality-Brille angebrachte Tiefenerkennungskamera dient dazu, die Hände des Trägers der Virtual-Reality-Brille zu rekonstruieren und in einer mittels der Virtual-Reality-Brille dargestellten virtuellen Umgebung darzustellen. Der Träger der Virtual-Reality-Brille sieht dadurch virtuelle Abbilder seiner Hände und kann infolgedessen besonders einfach mittels der Virtual-Reality-Brille angezeigte virtuelle Objekte durch Finger- oder Handbewegungen manipulieren.
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Die
EP 2 613 296 A1 zeigt ein Verfahren, bei welchem eine reale Umgebung mittels einer omnidirektionalen Kamera aufgezeichnet wird. Die aufgezeichnete Umgebung wird an einen Server übertragen. Mittels einer Virtual-Reality-Brille, welche über ein Netzwerk mit dem Server verbunden ist, wird die Aufzeichnung der realen Umgebung abgerufen und angezeigt. Des Weiteren wird mittels der Virtual-Reality-Brille ein virtuelles Objekt angezeigt, sodass es innerhalb der Aufzeichnung der realen Umgebung eingebettet erscheint.
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Die Veröffentlichung ”Image-based construction of 3D virtual environments from a sequence of omnidirectional images” (ISBN: 0-7803-6456-2) beschreibt ein Verfahren, bei welchem mittels einer sich fortbewegenden omnidirektionalen Kamera eine reale Umgebung aufgezeichnet wird. Eine bestimmte Anzahl von derart aufgezeichneten Bildern wird zwischengespei- chert. Mittels einer Virtual-Reality-Brille werden diese zwischengespeicherten Bilder angezeigt, wobei eine jeweilige Perspektive auf die aufgezeichnete Umgebung in Abhängigkeit von einer erfassten Verschwenkposition der Virtual-Reality-Brille vorgegeben wird.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Virtual-Reality-System sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Virtual-Reality-Systems bereitzustellen, mittels welchen eine besonders realitätsnahe Darstellung eines virtuellen Objekts ermöglicht wird.
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Diese Aufgabe wird durch ein Virtual-Reality-System sowie durch ein Verfahren zum Betreiben eines Virtual-Reality-Systems mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Virtual-Reality-System umfasst eine Virtual-Reality-Brille, eine Aufnahmevorrichtung zum Erfassen einer Aufnahme von einem eine Begehungsfläche umfassenden Raum, in welchem sich ein Träger der Virtual-Reality-Brille befindet, und eine Steuereinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, die Virtual-Reality-Brille derart anzusteuern, dass mittels der Virtual-Reality-Brille ein innerhalb der mittels der Aufnahmevorrichtung erstellten Aufnahme des Raums angeordnetes virtuelles Objekt angezeigt wird.
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Mittels der Aufnahmevorrichtung kann also ein realer Raum, in welchem sich ein Träger der Virtual-Reality-Brille befindet, aufgenommen und mittels der Virtual-Reality-Brille angezeigt werden. Dabei kann ein virtuelles Objekt, beispielsweise ein virtuelles Kraftfahrzeug, in diese Aufnahme des Raums, in welcher sich der Träger der Virtual-Reality-Brille befindet, hineinmontiert und mittels der Virtual-Reality-Brille angezeigt werden. Ein Träger der Virtual-Reality-Brille hat somit das Gefühl, dass das von ihm begutachtete virtuelle Objekt sich tatsächlich in derselben realen Umgebung befindet, in der er sich aufhält.
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Unter dem Begriff Raum im Sinne der Erfindung kann dabei ein Zimmer oder ein Teilbereich eines Zimmers verstanden werden, in welchem sich der Träger der Virtual-Reality-Brille befindet. Unter Raum im Sinne der Erfindung kann aber auch ein Teilbereich, also ein Teilvolumen, eines Außenbereichs verstanden werden. Beispielsweise ist es mittels des erfindungsgemäßen Virtual-Reality-Systems möglich, dass eine Person an einem Messestand die Virtual-Reality-Brille aufsetzt. Der Messestand oder ein Teil des Messestands wird mittels der Aufnahmevorrichtung erfasst und mittels der Virtual-Reality-Brille eingeblendet. Sobald der Träger der Virtual-Reality-Brille diese also aufgesetzt hat, wird ihm mittels der Virtual-Reality-Brille seine reale Umgebung in Form der Aufnahme angezeigt. Dabei kann ein virtuelles Objekt, beispielsweise ein dreidimensionale Abbildung eines virtuellen Kraftfahrzeugs, in die Aufnahme des Messestands hineinprojiziert bzw. innerhalb von dieser Umgebung mittels der Virtual-Reality-Brille angezeigt werden. Der Träger der Virtual-Reality-Brille kann also beispielsweise in einem bestimmten Bereich des Messestands mit aufgesetzter Virtual-Reality-Brille umhergehen und das virtuelle Kraftfahrzeug aus verschiedensten Perspektiven virtuell begutachten. Dadurch, dass mittels der Virtual-Reality-Brille die reale Umgebung, in welcher sich der Träger der Virtual-Reality-Brille tatsächlich befindet, angezeigt wird, wird eine besonders realitätsnahe Darstellung des virtuellen Objekts, beispielsweise in Form des besagten virtuellen Kraftfahrzeugs, ermöglicht. Die Aufnahme von dem besagten Raum kann dabei auch sämtliche beweglichen und unbeweglichen Objekte umfassen, welche sich gerade in dem Raum befinden. Beispielsweise können Möbel, andere Personen, Bilder an Wänden und dergleichen Teil der Aufnahme und somit auch Teil der mittels der Virtual-Reality-Brille dargestellten virtuellen Realität sein. Mittels des erfindungsgemäßen Virtual-Reality-Systems wird also eine besonders hohe Immersion ermöglicht.
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Die Aufnahme des realen Raums, in welchem sich der Träger der Virtual-Reality-Brille befindet, kann dabei mittels der Virtual-Reality-Brille im Maßstab 1:1 dargestellt werden. Das zusätzlich eingeblendete virtuelle Objekt, beispielsweise in Form des virtuellen Kraftfahrzeugs, wird dabei ebenfalls im Maßstab 1:1 in die Aufnahme hinein montiert.
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Zudem ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Aufnahmevorrichtung zentral in dem Raum angeordnet und dazu ausgebildet ist, die Aufnahme in Form von einer Rundumaufnahme des Raums zu erstellen. Die Aufnahmevorrichtung kann aufgrund ihrer zentralen Anordnung im Raum an ein und derselben Stelle des Raums verbleiben, um die 360°-Aufnahme des Raums zu erstellen. Bei der Aufnahmevorrichtung kann es sich beispielsweise um ein Kamerasystem mit einer Mehrzahl von Kameras handeln, so dass eine Rundumaufnahme des gesamten Raums erstellt werden kann.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Aufnahmevorrichtung dazu ausgebildet ist, die Aufnahme in Form einer zweidimensionalen oder dreidimensionalen Aufnahme zu erstellen. Im Falle einer dreidimensionalen Aufnahme kann die Aufnahmevorrichtung beispielsweise mehrere einzelne Kameras aufweisen, deren jeweilige Aufnahmen derart überlagert werden, dass für jeweilige Teilbereiche des Raums dreidimensionale Aufnahmen bereitgestellt werden können. Im Falle der dreidimensionalen Aufnahme des Raums kann eine besonders realitätsnahe Darstellung des Raums mittels der Virtual-Reality-Brille erfolgen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Aufnahmevorrichtung dazu ausgebildet ist, die Aufnahme in Form von einer Videoaufnahme zu erstellen. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass die Aufnahmevorrichtung dazu ausgebildet ist, die Aufnahme in Form von einer Fotoaufnahme zu erstellen. Falls gewünscht, kann also fortlaufend eine Videoaufnahme von dem Raum erstellt werden. Sollten sich Dinge in dem Raum, wie beispielsweise sich dort aufhaltende Personen, bewegen, so können diese Veränderungen unmittelbar mittels der Virtual-Reality-Brille dargestellt werden. Dadurch kann eine besonders realitätsnahe Darstellung des virtuellen Objekts innerhalb der Aufnahme des Raums ermöglicht werden. Wird hingegen die Aufnahme in Form einer Fotoaufnahme mittels der Aufnahmeeinrichtung erstellt, so kann diese unter Umständen besonders hochauflösend sein, da es sich um kein dynamisches, andauernd zu aktualisierendes Abbild des Raums handelt. Auch dadurch kann ermöglicht werden, dass der reale Raum, in welchem sich der Träger der Virtual-Reality-Brille gerade befindet, mittels der Virtual-Reality-Brille besonders realitätsnah, da besonders hochauflösend, dargestellt werden kann. In Folge dessen kann ebenfalls die Immersion beim Betrachten des mittels der Virtual-Reality-Brille angezeigten virtuellen Objekts gesteigert werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, eine virtuelle Perspektive, aus welcher die Aufnahme des Raums und das virtuelle Objekt angezeigt werden, in Abhängigkeit von einer erfassten Anordnung der Virtual-Reality-Brille innerhalb des Raums vorzugeben. Mit Anordnung ist dabei sowohl die Position als auch die Ausrichtung der Virtual-Reality-Brille gemeint. Das Virtual-Reality-System kann entsprechende Erfassungsmittel bzw. Sensoren aufweisen, welche dazu ausgelegt sind, die Positionierung der Virtual-Reality-Brille innerhalb des Raums und auch die Ausrichtung der Virtual-Reality-Brille, insbesondere relativ zum Raum, zu erfassen. Unter der virtuellen Perspektive ist dabei die virtuelle Blickrichtung und die virtuelle Beobachtungsposition zu verstehen, aus welcher die Virtual-Reality-Brille die Aufnahme des Raums und auch das innerhalb der Aufnahme des Raums angeordnete virtuelle Objekt anzeigt. Bewegt sich der Träger der Virtual-Reality-Brille also translatorisch innerhalb des Raums, so bewegt er sich innerhalb der virtuellen Umgebung, welche die Aufnahme des Raums und das darin angeordnete virtuelle Objekt umfasst, ebenfalls entsprechend translatorisch. Verschwenkt der Träger der Virtual-Reality-Brille seinen Kopf, so wird seine Blickrichtung innerhalb der virtuellen Umgebung, welche die Aufnahme des Raums und das darin angeordnete virtuelle Objekt umfasst, ebenfalls korrespondierend dazu verändert. Der Träger der Virtual-Reality-Brille kann sich also virtuell innerhalb des realen Raums, in welchem er sich tatsächlich befindet, bewegen und auch seinen Blick durch diesen Raum und das darin angeordnete virtuelle Objekt schweifen lassen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben des erfindungsgemäßen Virtual-Reality-Systems oder einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Virtual-Reality-Systems wird mittels der Aufnahmevorrichtung eine Aufnahme von einem eine Begehungsfläche umfassenden Raum, in welchem sich ein Träger der Virtual-Reality-Brille befindet, erstellt und die Virtual-Reality-Brille mittels der Steuereinrichtung derart angesteuert, dass mittels der Virtual-Reality-Brille ein innerhalb mittels der Aufnahmeeinrichtung erstellten Aufnahme des Raums angeordnetes virtuelles Objekt angezeigt wird. Zudem wird die Aufnahmevorrichtung zentral in dem Raum angeordnet, wobei mittels der Aufnahmevorrichtung die Aufnahme in Form einer Rundumaufnahme des Raums erstellt wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Virtual-Reality-Systems sind dabei als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen, wobei das Virtual-Reality-System insbesondere Mittel zur Durchführung der Verfahrensschritte aufweist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische Darstellung eines Virtual-Reality-Systems, welches eine Aufnahmevorrichtung, eine Virtual-Reality-Brille und eine Steuereinrichtung zum Ansteuern der Virtual-Reality-Brille umfasst;
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2 eine schematische Darstellung eines Raums, in welchem sich ein Träger der Virtual-Reality-Brille aufhält; und in
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3 eine schematische Darstellung einer mittels der Virtual-Reality-Brille angezeigten virtuellen Umgebung, wobei die virtuelle Umgebung eine Aufnahme des in 2 gezeigten Raums sowie ein darin angeordnetes virtuelles Kraftfahrzeug umfasst.
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Ein insgesamt mit 10 bezeichnetes Virtual-Reality-System ist in einer schematischen Darstellung in 1 gezeigt. Das Virtual-Reality-System umfasst eine Aufnahmevorrichtung 12, eine Steuereinrichtung 14 sowie eine Virtual-Reality-Brille 16.
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In 2 ist schematisch ein Raum 18 dargestellt, in welchem sich ein Träger 20 der Virtual-Reality-Brille 16 gerade aufhält. Der Raum 18 umfasst dabei eine Begehungsfläche 22, auf welcher sich der Träger 20 bewegen kann. Wie zu erkennen, ist die schematisch angedeutete Aufnahmevorrichtung 12 zentral in dem Raum 18 angeordnet. Die Aufnahmevorrichtung 12 ist dazu ausgebildet, eine Aufnahme von dem Raum 18 zu erstellen. Durch die zentrale Anordnung der Aufnahmevorrichtung 12 ist diese besonders gut dazu geeignet, eine Rundumaufnahme des Raums 18 zu erstellen. Die Aufnahmevorrichtung 12 kann beispielsweise dafür eine Vielzahl von hier nicht dargestellten einzelnen Kameras aufweisen, deren Objektive in unterschiedlichste Richtungen ausgerichtet sind, so dass eine Rundumaufnahme des Raums 18 erstellt werden kann. Die Aufnahmevorrichtung 18 ist dabei dazu ausgebildet, die Aufnahme in Form von einer zweidimensionalen oder auch in Form von einer dreidimensionalen Aufnahme zu erstellen. Ferner kann der Raum 18 mittels der Aufnahmevorrichtung 12 in Form von einer fortlaufenden Videoaufnahme oder auch in Form von einer einzelnen Fotoaufnahme erstellt werden.
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Bei dem Raum 18 kann es sich beispielsweise um einen Teilbereich eines Messestands handeln. Alternativ kann es sich bei dem Raum 18 auch um ein Zimmer in einem Gebäude handeln. Zudem ist es auch möglich, dass es sich bei dem Raum 18 um einen Teilbereich einer Außenumgebung handelt.
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Sobald der Träger 20 die Virtual-Reality-Brille 16 aufgesetzt hat, kann die Aufnahme des Raums 18 mittels der Virtual-Reality-Brille 16 angezeigt werden. Der Träger 20 befindet sich dadurch also virtuell in dem Raum 18, in dem er sich auch tatsächlich aufhält.
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In 3 ist eine virtuelle Umgebung 24 schematisch dargestellt, welche mittels der Virtual-Reality-Brille 16 angezeigt wird. Die virtuelle Umgebung 24 umfasst dabei die besagte Aufnahme 26 des realen Raums 18, in welcher sich der Träger 20 der Virtual-Reality-Brille 16 befindet. Darüber hinaus umfasst die virtuelle Umgebung 24, welche mittels der Virtual-Reality-Brille 16 angezeigt wird, im vorliegend gezeigten Fall noch ein virtuelles Kraftfahrzeug 28, welches innerhalb der Aufnahme 26 des realen Raums 18 positioniert worden ist. Wie zu erkennen, ist eine Pflanze 30, welche sich im realen Raum 18 befindet, ebenso innerhalb der virtuellen Umgebung 24 mittels der Virtual-Reality-Brille 16 dargestellt.
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Es wird also mittels der Aufnahmevorrichtung 12 eine Aufnahme von dem die Begehungsfläche 22 umfassenden Raum 18 und den darin angeordneten Objekten erstellt. Die im Raum 18 angeordnete Aufnahmevorrichtung 12 kann beispielsweise nachträglich aus der Aufnahme entfernt werden. Die die Virtual-Reality-Brille 16 wird mittels der Steuereinrichtung 14 derart angesteuert, dass mittels der Virtual-Reality-Brille 16 das innerhalb der mittels der Aufnahmevorrichtung 12 erstellten Aufnahme 26 des Raums 18 angeordnete virtuelle Kraftfahrzeug 28 angezeigt wird.
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Die Steuereinrichtung 14 ist dabei dazu ausgebildet, eine virtuelle Perspektive, aus welcher die Aufnahme 26 des Raums 18 und das virtuelle Kraftfahrzeug 28 angezeigt werden, in Abhängigkeit von einer erfassten Anordnung der Virtual-Reality-Brille 16 innerhalb des Raums 18 vorzugeben. Unter der Anordnung der Virtual-Reality-Brille 16 ist dabei sowohl die Positionierung der Virtual-Reality-Brille 16 als auch die Ausrichtung der Virtual-Reality-Brille 16 zu verstehen. Das Virtual-Reality-System 10 kann dafür entsprechende Mittel aufweisen, welche dazu ausgebildet sind, die Positionierung und Ausrichtung der Virtual-Reality-Brille 16 zu erfassen. Unter der virtuellen Perspektive ist dabei sowohl die virtuelle Blickrichtung als auch die virtuelle Beobachtungsposition zu verstehen, aus welcher die virtuelle Umgebung 24 mittels der Virtual-Reality-Brille 16 angezeigt wird.
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Zu Illustrationszwecken ist der Träger 20 auch innerhalb der virtuellen Umgebung 24 dargestellt. Die in 3 gezeigte Perspektive auf die virtuelle Umgebung 24 entspricht dabei nicht der von dem Träger 20 der Virtual-Reality-Brille 16 wahrgenommenen Perspektive. Vielmehr ist die Person 20 innerhalb der virtuellen Umgebung 24 nur dazu eingezeichnet, die virtuelle Position des Trägers 20 innerhalb der virtuellen Umgebung 24 zu verdeutlichen. Verschwenkt der Träger 20 der Virtual-Reality-Brille 16 seinen Kopf, so wird korrespondierend mit der Verschwenkbewegung des Kopfes, und somit auch mit der Verschwenkbewegung der Virtual-Reality-Brille 16, die virtuelle Blickrichtung, aus welcher die Virtual-Reality-Brille 16 die virtuelle Umgebung 24 anzeigt, entsprechend angepasst. Verschwenkt der Träger 20 seinen Kopf beispielsweise nach rechts, so wandert seine virtuelle Blickrichtung innerhalb der virtuellen Umgebung 24 ebenfalls nach rechts. Bewegt sich der Träger 20 der Virtual-Reality-Brille 16 innerhalb des realen Raums 18, so bewegt er sich korrespondierend dazu auch innerhalb der Aufnahme 26 des Raums 18, also entsprechend innerhalb der mittels der Virtual-Reality-Brille 16 angezeigten virtuellen Umgebung 24.
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Mittels des erläuterten Virtual-Reality-Systems 10 ist es also möglich, verschiedenste virtuelle Objekte, wie beispielsweise das virtuelle Kraftfahrzeug 28, eingebettet in eine Aufnahme von einer realen Umgebung, in welcher sich der Träger 20 der Virtual-Reality-Brille 16 gerade befindet, anzuzeigen. Dadurch kann eine besonders realitätsnahe Darstellung von virtuellen Objekten erzielt werden.
