DE102017219468A1 - Method and device for using a virtual reality device - Google Patents
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- B60K2360/167—
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- B60K2360/176—
Abstract
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Nutzung der Virtual-Reality-Funktion einer Virtual-Reality-Einrichtung durch einen Nutzer in einem Fahrzeug führt die folgenden Schritte aus:- Ermittlung der Eigenbewegung des Fahrzeugs,- Ermittlung der Position und der Orientierung des Kopfes des Nutzers im Fahrzeug,- Einblenden optischer visueller Merkmale in den von der Virtual-Reality-Einrichtung erzeugten virtuellen Raum, wobei die optischen visuellen Merkmale mit der Eigenbewegung des Fahrzeugs sowie der Position und der Orientierung des Kopfes des Nutzers im Fahrzeug korrespondieren.A method and a device for using the virtual reality function of a virtual reality device by a user in a vehicle performs the following steps: determining the self-motion of the vehicle, determining the position and orientation of the user's head in the vehicle Vehicle, - visual optical features in the virtual space generated by the virtual reality device, wherein the optical visual features correspond to the self-motion of the vehicle and the position and orientation of the head of the user in the vehicle.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzung einer Virtual-Reality-Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine entsprechende Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11.The invention relates to a method for using a virtual reality device according to the preamble of
Im Zuge automatischer Fahrfunktionen und der zunehmenden Verbreitung von Virtual-Reality-Einrichtungen, wie beispielsweise einer Virtual- Reality-Brille, abgekürzt VR-Brille, bekommt die Nutzung solcher VR-Brillen auch in Fahrzeugen eine zunehmende Bedeutung. Insassen und Fahrer können während der Fahrt eine solche Brille nutzen, die andere Inhalte als die tatsächliche Umgebung des Fahrzeuginnenraums abbildet.In the course of automatic driving functions and the increasing use of virtual reality devices, such as a virtual reality glasses, abbreviated VR glasses, the use of such VR glasses in vehicles is also becoming increasingly important. Inmates and drivers can use such glasses while driving, the other contents than the actual environment of the vehicle interior maps.
Es ist bekannt, dass Kopfbewegungen und damit verbundene Beschleunigungs- und Drehreize, die dem Nutzer nicht durch die visuelle Darstellung zurückgemeldet werden, in sehr kurzer Zeit, teilweise innerhalb weniger Sekunden, zu sehr unangenehmen körperlichen Wahrnehmungen führen können. Hierzu gehören Schwindel und Übelkeit bis hin zu Desorientierung, Kopfschmerzen und Kreislauferscheinungen. Nach dem heutigen Stand der Forschung wird die Ursache in eben den auf den Körper wirkenden Beschleunigungsreize vermutet, zu denen ein visuelles Feedback fehlt.It is known that head movements and associated acceleration and rotation, which are not reported back to the user by the visual presentation, in very short time, sometimes within a few seconds, can lead to very unpleasant physical sensations. These include dizziness and nausea through to disorientation, headache and circulatory symptoms. According to the current state of research, the cause is assumed to be the acceleration stimuli acting on the body, for which there is no visual feedback.
Erschwerend zur Situation im Fahrzeug kommt hinzu, dass zusätzlich zu den eigenen Körperbewegungen über die Bewegung des Fahrzeugs weitere Beschleunigungskräfte auf den Nutzer einwirken.To complicate the situation in the vehicle is added that in addition to the own body movements on the movement of the vehicle further acceleration forces acting on the user.
Zur Milderung des auftretenden Schwindelgefühls in unbewegten Umgebungen sind zahlreiche Erkenntnisse verfügbar, was sowohl die Gestaltung der dargebotenen virtuellen Umgebungen, die Verarbeitung von Benutzereingaben als auch Vorrichtungen zur Erzeugung von zusätzlichen Inhalten, die dem Nutzer eine visuelle Rückmeldung passend zu den von ihm wahrgenommenen Reizen bieten, betrifft. Darunter findet sich ein Verfahren, das ein dünnes Koordinatennetz in die virtuelle Welt einblendet, das vom Nutzer jederzeit zur Orientierung genutzt werden kann.To mitigate dizziness in still environments, numerous discoveries are available, including both the design of the presented virtual environments, the processing of user inputs, and additional content creators that provide the user with visual feedback matching the stimuli they perceive. concerns. Among them is a method that fills a thin network of coordinates in the virtual world, which can be used by the user at any time for orientation.
Die Druckschrift
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Nutzung der Reality-Funktion einer Virtual-Reality-Einrichtung, insbesondere eine Virtual-Reality-Brille, zu schaffen, die dem Nutzer die Wahrnehmung körperlicher Unannehmlichkeiten bzw. Unpässlichkeiten erspart oder diese zumindest verringert.The invention is therefore an object of the invention to provide a method and apparatus for using the reality function of a virtual reality device, in particular a virtual reality glasses, which saves the user from the perception of physical inconvenience or inconvenience or this at least reduced.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by a method having the features of
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Nutzung der Virtual-Reality-Funktion einer Virtual-Reality-Einrichtung durch einen Nutzer in einem Fahrzeug führt die folgenden Schritte aus:
- - Ermittlung der Eigenbewegung des Fahrzeugs,
- - Ermittlung der Position und Orientierung des Kopfes des Nutzers im Fahrzeug,
- - Einblenden optischer visueller Merkmale in den von der Virtual-Reality-Einrichtung erzeugten virtuellen Raum, wobei die optischen visuellen Merkmale mit der Eigenbewegung des Fahrzeugs und der Position sowie der Orientierung des Kopfes des Nutzers im Fahrzeug korrespondieren.
- Determination of the proper motion of the vehicle,
- Determination of the position and orientation of the user's head in the vehicle,
- - Fading visual visual features in the generated by the virtual reality device virtual space, wherein the visual visual features correspond to the intrinsic motion of the vehicle and the position and orientation of the head of the user in the vehicle.
Durch das visuelle Feedback werden die unangenehmen körperlichen Wahrnehmungen zumindest gemildert, im optimalen Fall verhindert. Dabei bezieht sich das Feedback sowohl auf die Eigenbewegung des Fahrzeugs als auch auf die Position und die Orientierung des Kopfes des Nutzers.Through the visual feedback, the unpleasant physical sensations are at least alleviated, in the best case prevented. Here, the feedback refers both to the self-motion of the vehicle as well as the position and orientation of the user's head.
Vorzugsweise umfasst die Eigenbewegung des Fahrzeugs die Geschwindigkeit einschließlich der Fahrtrichtung und die Beschleunigung des Fahrzeugs einschließlich messbarer Wankbewegungen, Rollbewegungen und Nickbewegungen. Es wird daher das visuelle Feedback als Funktion der genannten Größen erzeugt, so dass der Nutzer in seiner virtuellen Umgebung Signale von der auf ihn einwirkenden realen Umgebung erhält.The self-motion of the vehicle preferably includes the speed including the direction of travel and the acceleration of the vehicle including measurable rolling movements, rolling movements and pitching movements. Therefore, the visual feedback is generated as a function of the variables mentioned, so that the user in his virtual environment receives signals from the real environment acting on him.
Weiter bevorzugt wird die Virtual-Reality-Einrichtung durch eine vom Nutzer getragene Virtual-Reality-Brille verwirklicht, die in einer automotiven Umgebung zum Einsatz kommen soll.More preferably, the virtual reality device is realized by a user-worn virtual reality glasses to be used in an automotive environment.
Weiter bevorzugt wird aus der Position und der Orientierung des Kopfes des Nutzers die Blickrichtung des Nutzers bestimmt, so dass die Blickrichtung bei der Einblendung der visuellen optischen Merkmale berücksichtigt wird. Ferner können auch die Ableitungen der Orientierung nach der Zeit berücksichtigt werden. Mit anderen Worten, bei den eingeblendeten optischen Merkmalen wird die zeitliche Änderung der Blickrichtung berücksichtigt, da die zeitliche Änderung der Blickrichtung des Nutzers einen Einfluss auf das körperliche Befinden des Nutzers haben kann, wenn dieser eine Virtual-Reality-Einrichtung benutzt.More preferably, the viewing direction of the user is determined from the position and the orientation of the user's head so that the viewing direction is taken into account when the visual optical features are superimposed. Furthermore, the derivations of the orientation by time can also be taken into account. In other words, in the displayed optical features, the temporal change of the viewing direction is taken into account, since the temporal change of the viewing direction of the user can have an influence on the physical condition of the user, if he uses a virtual reality device.
Weiter bevorzugt werden die optischen visuellen Merkmale durch ein Partikelfeld gebildet, welches sich korrespondierend zur Eigenbewegung des Fahrzeugs im virtuellen Raum fließend fortbewegt. Auf diese Weise kann dem Nutzer die Eigenbewegung des Fahrzeugs vermittelt werden.More preferably, the optical visual features are formed by a particle field, which moves corresponding to the proper motion of the vehicle in the virtual space fluently. In this way, the user can be taught the proper motion of the vehicle.
Weiter bevorzugt werden die messbaren Wankbewegungen, Rollbewegungen und Nickbewegungen auf ein visuelles Modell in dem virtuellen Raum übertragen, wobei das visuelle Modell durch die optischen visuellen Merkmale gebildet wird.More preferably, the measurable rolling motions, rolling motions and pitching motions are transmitted to a visual model in the virtual space, the visual model being formed by the visual visual features.
Weiter bevorzugt können die optischen visuellen Merkmale durch ein sich im virtuellen Raum bewegendes Ensemble beziehungsweise Feld von Pfeilen, Strichen und/oder Punkten gebildet werden. Dabei können die optischen visuellen Merkmale in ihrer Art, Anzahl, Strichstärke, Transparenz und Farbe an die Eigenbewegung des Fahrzeugs sowie an die Position und die Orientierung des Kopfes des Nutzers angepasst sein.More preferably, the optical visual features can be formed by an ensemble or field of arrows, lines and / or points moving in virtual space. The optical visual features may be adapted in their type, number, line width, transparency and color to the proper motion of the vehicle as well as to the position and orientation of the user's head.
Weiter bevorzugt wird durch die Eigenbewegung des Fahrzeugs die Beobachterposition in dem virtuellen Raum beeinflusst. Ferner kann die Eigenbewegung des Fahrzeugs in der virtuellen Umgebung abgebildet werden. Mit anderen Worten, die Beobachterposition wird durch die Eigenbewegung verändert und/oder die Eigenbewegung spiegelt sich in der virtuellen Umgebung, beispielsweise in den Objekten, wieder.More preferably, the observer position in the virtual space is influenced by the proper movement of the vehicle. Furthermore, the Self-motion of the vehicle can be mapped in the virtual environment. In other words, the observer position is changed by the proper movement and / or the proper motion is reflected in the virtual environment, for example in the objects.
Weiter bevorzugt können Teile der ermittelten Eigenbewegung auf die optischen visuellen Merkmale abgebildet werden, während weitere Teile der ermittelten Eigenbewegung in die virtuellen Objekte und in die virtuelle Szene abgebildet werden können. Dies könnte so ausgeführt werden, dass globale niedrigfrequente Bewegungen des Fahrzeugs auf die künstlichen Merkmale moduliert werden, während sprunghafte Erschütterungen zusätzlich auch auf die Objekte in der Szene abgebildet werden. Auch eine umgekehrte Anwendung kann sich je nach Situation als vorteilhaft erweisen.Further preferably, parts of the determined proper motion can be mapped onto the optical visual features, while further parts of the determined proper motion can be mapped into the virtual objects and into the virtual scene. This could be done so that global low-frequency movements of the vehicle are modulated onto the artificial features, while sudden vibrations are additionally mapped to the objects in the scene. Even a reverse application may prove advantageous depending on the situation.
Entwickler von Virtual-Reality-Anwendungen können solche Objekte und Inhalte der künstlichen Umgebung an einer Schnittstelle besonders dafür ausweisen, dass diese geeignet sind, solche Beschleunigungsmessungen abzubilden. So könnte beispielsweise für eine Anwendung, in der man in einem virtuellen Raum sitzt und durch Fenster die äußere Umgebung betrachtet, das Objekte welches den fernen Himmel abbildet, den sogenannten Skydome, entsprechende Beschleunigungsmessungen als Bewegungen abbilden. Durch den sich bewegenden Himmel würde für den Benutzer in der virtuellen Umgebung wiederum ein visueller Eindruck entstehen, der gut zu seinen Wahrnehmungen passt.Developers of virtual reality applications can identify such objects and contents of the artificial environment at an interface especially for being able to map such acceleration measurements. Thus, for example, for an application in which one sits in a virtual space and views the external environment through windows, the objects which depict the distant sky, the so-called skydome, could map corresponding acceleration measurements as movements. The moving sky would in turn create a visual impression for the user in the virtual environment that fits well with his perceptions.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Nutzung der Virtual-Reality-Funktion einer Virtual-Reality-Einrichtung durch einen Nutzer in einem Fahrzeug, wobei die Vorrichtung zur Durchführung des im Vorangegangenen erläuterten Verfahrens eingerichtet und ausgelegt ist, umfasst:
- - eine Virtual-Reality-Einrichtung,
- - eine Einrichtung zur Ermittlung der Eigenbewegung des Fahrzeugs,
- - eine Einrichtung zur Bestimmung der Position und der Orientierung des Kopfes des Nutzers, und
- - eine Einrichtung zur Erzeugung optischer visueller Merkmale und deren Einblendung in den von der Virtual-Reality-Einrichtung erzeugten virtuellen Raum, wobei die optischen visuellen Merkmale eine Funktion der Eigenbewegung des Fahrzeugs sowie der Position und Orientierung des Kopfes des Nutzers sind.
- - a virtual reality facility,
- a device for determining the proper motion of the vehicle,
- a device for determining the position and orientation of the user's head, and
- a device for generating optical visual features and their superimposition in the virtual space generated by the virtual reality device, the optical visual features being a function of the vehicle's own motion and of the position and orientation of the user's head.
Der Gegenstand der Erfindung betrifft zusammenfassend ein System, das die Eigenbewegung und auftretende Beschleunigungen des Fahrzeugs sehr genau misst und dem Nutzer der VR-Brille kombiniert mit dem verfügbaren Wissen über die Position und die Orientierung seines Kopfes im Fahrzeugreferenzsystem geeignete visuelle Inhalte darbietet, anhand derer der Nutzer passende Reize wahrnimmt, die mit den wahrgenommenen Beschleunigungen geeignet korrespondieren.The object of the invention in summary relates to a system that measures the proper motion and occurring accelerations of the vehicle very accurately and offers the user of the VR glasses combined with the available knowledge about the position and orientation of his head in the vehicle reference system suitable visual content, based on which User perceives appropriate stimuli that correspond appropriately with the perceived accelerations.
Dabei sind diverse Ausgestaltungen möglich. So könnte das Fahrerleben durch einen visuellen Effekt in der virtuellen Umgebung derart repräsentiert werden, dass den Betrachter scheinbar ein Partikelfeld umgibt, das sich korrespondierend zur Fahrzeugbewegung sowie der Blickrichtung des Nutzers fließend fortbewegt.Various configurations are possible. Thus, the driver's life could be represented by a visual effect in the virtual environment such that the viewer seems to surround a particle field that moves in a manner corresponding to the vehicle movement and the viewing direction of the user fluently.
Es könnte aber auch von einer Fließbewegung Abstand genommen werden und rein das messbare Wanken, Rollen und Nicken der Fahrzeugkabine auf ein statisches visuelles Modell in der virtuellen Umgebung übertragen werden, beispielsweise ein dünn gezeichnetes Koordinatengitter, wobei gegebenenfalls sich die restlichen Inhalte der virtuellen Umgebung entsprechend mitbewegen können.However, it could also be taken away from a flow movement and purely the measurable rolling, rolling and nodding of the vehicle cab be transferred to a static visual model in the virtual environment, such as a thin drawn coordinate grid, possibly with the rest of the contents of the virtual environment move accordingly can.
Ferner könnte das System so ausgestaltet sein, dass es von den sensorisch erfassten Beschleunigungen abgeleitet visuelle Reize darbietet, aber die Beschleunigungen nicht originalgetreu wiedergibt, sondern in abgewandelter Form, die nachweislich ebenso zu einer Milderung des nachteiligen Effektes führt, aber gleichzeitig den Betrachter nicht so stark visuell fordert.Further, the system could be designed to provide visual stimuli derived from sensory accelerations, but not to faithfully reproduce the accelerations, but in a modified form that has been shown to also mitigate the adverse effect, but not so much to the viewer visually calls.
Die Vorteile der Lösung liegen insbesondere darin, dass virtuelle Umgebungen während der Fahrt genutzt werden können, ohne dass durch die von außen zugeführte Beschleunigungsreize nachteilige Effekte beim Benutzer entstehen.The advantages of the solution are, in particular, that virtual environments can be used while driving without adversely affecting the user due to the externally supplied acceleration stimuli.
Der Benutzer erhält intuitiv erfahrbare visuelle Rückmeldungen über den Bewegungszustand des Fahrzeugs, wie Stillstand, Anfahren oder Fahrt, ohne die Immersion in die virtuelle Umgebung aufgeben zu müssen.The user receives intuitively experienceable visual feedback on the state of motion of the vehicle, such as standstill, start or drive, without having to give up immersion in the virtual environment.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Dabei zeigt
-
1a zwei in Fahrtrichtung sitzende Personen in einem Fahrzeug mit VR-Brillen, -
1b die Personen der1a mit nicht mit der Fahrtrichtung übereinstimmenden Sitzrichtungen, -
1c die Personen der1b mit visuellen Hinweisen im Virtual-Reality-Raum, -
2a eine virtuelle Arbeitsumgebung ohne visuelle Merkmale im Virtual-Reality-Raum, -
2b eine virtuelle Arbeitsumgebung mit visuellen Merkmalen im Virtual-Reality-Raum, und -
3 eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur Nutzung der Virtual-Reality-Funktion einer Virtual-Reality-Einrichtung.
-
1a two persons sitting in the direction of travel in a vehicle with VR glasses, -
1b the persons of the1a with seating directions that do not match the direction of travel, -
1c the persons of the1b with visual cues in virtual reality space, -
2a a virtual work environment without visual features in virtual reality space, -
2 B a virtual work environment with visual features in virtual reality space, and -
3 a schematic representation of the device for using the virtual reality function of a virtual reality device.
Durch die Benutzung der VR-Brillen
In
Dabei zeigt
Diese optischen Merkmale
In einer weiteren Variante können die Messungen der Eigenbewegung des Fahrzeugs
Ferner kann durch derartige Messungen der Fahrzeugbewegung sowohl die Beobachterposition in der künstlichen Welt beeinflusst als auch die künstliche virtuelle Umgebung die Bewegungen des Fahrzeugs
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Fahrzeugvehicle
- 22
- Personperson
- 33
- Personperson
- 44
- VR-BrilleVR goggles
- 55
- VR-BrilleVR goggles
- 66
- Blickrichtungline of sight
- 77
- Blickrichtungline of sight
- 88th
- Fahrtrichtungdirection of travel
- 99
- optische Merkmale optical features
- 2020
- Tastaturkeyboard
- 2121
- Handhand
- 2222
- Handhand
- 2323
- Bildschirm mit BildschirminhaltScreen with screen content
- 2424
- Bildschirm mit BildschirminhaltScreen with screen content
- 2525
- Bildschirm mit BildschirminhaltScreen with screen content
- 2626
- Bildschirm mit BildschirminhaltScreen with screen content
- 2727
- Bildschirm mit BildschirminhaltScreen with screen content
- 2828
- Bildschirm mit BildschirminhaltScreen with screen content
- 2929
- Bildschirm mit BildschirminhaltScreen with screen content
- 3030
- Bildschirm mit BildschirminhaltScreen with screen content
- 3131
- eingeblendete Pfeile als optische Merkmalesuperimposed arrows as optical features
- 4040
- Vorrichtung zur Nutzung der Virtual-Reality-EinrichtungDevice for using the virtual reality device
- 4141
- Einrichtung zur Ermittlung der EigenbewegungDevice for determining the proper motion
- 4242
- Einrichtung zur Ermittlung der Position des NutzersDevice for determining the position of the user
- 4343
- Einrichtung zur Erzeugung optischer visueller MerkmaleDevice for generating visual visual features
- 4444
- Virtual-Reality-EinrichtungVirtual reality device
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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