KR100988338B1 - 생명체용 환경을 생성하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

생명체용 환경을 생성하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 생명체에 대한 실제 환경에서 생명체용 주위를 생성하기 위한 장치에 관한 것으로, 상기 주위는 실제 환경의 적어도 일 부분과 적어도 하나의 현상을 포함하며, 상기 주위의 특성들은 실제 환경에 대한 생명체 또는 그 일부의 위치 및/또는 배향에 따라서 생명체에 의해 체험된다. 상기 장치는 자극을 발생하기 위한 부재와, 발생된 자극을 상기 생명체에 전달하여 상기 생명체에 대해 상기 주위를 실현하기 위한 유닛을 포함하며, 상기 자극 발생 부재는 실제 환경에서의 신호 소스들로부터 입사 광학 신호들을 수신하고 변환기에 대한 상기 수신된 신호들의 상대적 입사 방향들을 기록함으로써 실제 환경에 대한 그 위치 및/또는 배향을 결정하도록 배치되는 변환기, 및 상기 생명체와 상기 변환기를 그 상대적 위치 및/또는 배향이 제한된 인터벌 이내로 배치되도록 연결시키고 상기 변환기의 위치 및/또는 배향과 실제 환경에 대한 정보에 의해 자극을 발생하기 위한 수단을 포함한다.
Figure R1020037016617
실제 환경, 신호 소스, 변환기, 생명체, 전달 유닛

Description

생명체용 환경을 생성하기 위한 장치 및 방법{A DEVICE AND METHOD FOR CREATING AN ENVIRONMENT FOR A CREATURE}
본 발명은 생명체(creature)에 대한 실제 환경(real environment) 안에서 생명체에 대한 주위(milieu for a creature)를 생성하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 상기 주위는 실제 환경의 적어도 일 부분과 적어도 하나의 현상을 포함하며, 상기 주위의 특성들은 실제 환경에 대한 생명체 또는 그 일부의 위치 및/또는 배향에 따라서 생명체에 의해 체험된다. 본 발명은 또한 각각의 장치에 의해 생명체에 대한 실제 환경 안에서 생명체에 대한 주위를 생성하기 위해 네트워크에 연결되는 둘 이상의 장치들을 포함하는 기구, 및 상기 장치의 사용에 관한 것으로, 상기 주위는 실제 환경의 적어도 일 부분과 적어도 하나의 현상을 포함하며, 상기 주위의 특성들은 실제 환경에 대한 생명체 또는 그 일부의 위치 및/또는 배향에 따라서 생명체에 의해 체험된다.
상기 장치 및 방법은 여러가지 목적으로 사용될 수 있지만, 이하에서는 주로 차량들의 산업, 교육, 시뮬레이션 및 주행의 엔터테인먼트 부문에서 가상 세계를 생성하기 위한 수단을 구성하는 특별한 적용 분야(이는 결코 본 발명을 한정하지 않음)에 대해 기술할 것이다.
우선, 본원에서 사용되는 여러가지 용어들이 보다 명확하게 하기에서 설명 및 정의될 것이다. 이와 관련하여, 강조될 것은, 텍스트중의 "생명체", "물체", "현상", "가상(fictitious) 생물체", "가상 물체", "가상 현상", "환경", "특성", "주위(milieu)", "실내", "세미 실내(semi-indoors)", "모델", "위치", "배향(orientation)", "승인", 및 "추상적 스테이션"은 하기의 정의에 따라 매우 넓은 의미로 주어져야 한다는 것이다.
"생명체" 라는 용어는 사람과 동물을 포함한다. 우선적으로 포유류에 속하는 동물들을 의미하지만, 조류, 어류, 양서류, 파충류와 같은 다른 동물과 곤충도 포함된다.
"물체"라는 용어는 물질적인 것들 및 그 생명체 또는 부품을 의미하는 것이다.
생명체 및 물체에 추가적으로, "현상"이라는 용어는 또한 증기, 액체, 그림자, 빛, 음원, 파동, 진동, 움직임, 전파되는 균열, 드래프트, 유동, 와류, 난류, 변색 및 색채, 및 기타 비교가능한 현상들을 포함한다.
"가상 생명체", "가상 물체", "가상 현상" 이라는 용어는 실제로는 명목적으로만 존재하지만 생명체에 의해 진짜처럼 감지되는 생명체, 물체 및 현상을 의미한다.
"환경"이라는 용어는 하나 이상의 물질적인 것들 또는 그 부분들 및 생명체 뿐 아니라 물리적인 한계 표면들을 갖거나 갖지 않는 임의의 체적으로 구성된다. 상기 체적 또는 공간은 하나 이상의 입체물을 포함하거나 기체 및/또는 액체 상태 에 있는 상이한 매체들을 포함할 수 있다. 상기 체적에는 진공이 포함되는 것도 가능하다. 이 환경에서는 고정적이고 이동가능한 물체/현상들이 발생할 수 있다. 오늘날의 환경은 실외 및 실내에 배치될 수 있으며 생명체에 비해 크거나 작은 확장부를 갖는다.
"주위(milieu)"(영어에서는 "확장된 현실"에 대응됨)라는 용어는, 생명체가 체험하는 주위를 의미하며, 이 주위는 실제 환경에 대해 가상의 생명체, 가상 물체 및/또는 가상 현상들을 제공함으로써 상기 생명체가 상기 주위가 이들 명백한 특징들을 갖지 않는 실제 환경에 대한 경우와 다른 특성들을 갖는 체험을 한다는 것을 의미한다. 이런 식으로 그 안에서 생명체가 작용하거나 이용하는 "변경/개선된 현실"에서는 예를 들어 선명도, 색상, 원근감, 소리의 세기, 음악적 피치, 바람의 산들거림, 신체로의 열 등과 같은 현상/특성들이 수정될 수 있다.
"특성"이란 용어는 원칙적으로 기록 및/또는 측정될 수 있는 환경의 모든 특징들을 커버한다. 이는 모든 화학적 및 물리적 상태와 양이 포함됨을 의미하며 또한 제공될 수 있는 외형 및 확장에 관련된 환경의 모든 특징들이 포함됨을 의미한다. 모든 가능한 특성들 중의 몇가지 예를 들면, 물체가 고체 상태로 존재하는 것, 특정 산소 함량이 위치에 존재하는 것, 가스가 어떤 온도를 갖는 것, 물체나 그 일부가 어떤 확장부, 형상, 직조 또는 색조 등을 갖는 것, 자기장, 음장(acoustic field), 유동 등과 같은 위치에 임의의 벡터 특성이 존재하는 것이다.
본 발명은 주로 "실내" 및 "세미-실내"에서 적용되는 것을 의도한다. 실내 라는 용어는 여러가지 종류의 영구적 또는 일시적 빌딩 및 구조물, 또는 거주 집, 공장 부지, 오피스, 텐트, 굴, 터널, 광산과 같은 자연적으로 발생하는 둘러싸는 것들 뿐 아니라 일부 종류의 지붕을 지지하는 벽, 대들보 및/또는 지주가 존재하는 보다 작은 구조물의 내부의 모든 형태의 위치들을 포함한다. 상기 지붕은 현재의 영역을 완전히 커버하거나 또는 그물, 격자 또는 널(batten)로서 설계될 수 있다. 또한, 실내 환경의 카테고리에는 배, 기차, 차, 비행기 및 우주선과 같은 여러가지 종류의 운송수단 내부의 위치들도 포함된다. 세미 실내라는 용어는, 구조물 또는 자연적으로 발생하는 물체 근처에서, 및 벽, 지붕, 지주, 대들보, 전력선, 타워, 벽돌이나 석재로 지어진 벽, 램프-포스트, 교량, 나무, 바위 형성물, 돌, 관목, 긴 계곡 및 언덕, 웅덩이, 해안선, 식물 변종 등의 근처와 같은 실내 환경들의 외측 경계에 근접해서 실외에 배치되는 장소들을 의미한다.
또한 강조되어야 할 것은 "모델"이라는 용어는, 극소수의 통합된 데이타, 그래프, 도면, 지도 등과 같은 매우 간단한 환경 모델에서부터, 이동, 회전, 변형, 변경되거나 임의의 다른 방식으로 예를 들면 컴퓨터에서 처리될 수 있는 보다 발전된 실제 또는 추상적 2차원, 3차원 또는 그 이상의 고차원적인 표시(representation)에 이르기까지 모든 것을 포함하는 것을 의미한다는 것이다. 또한, 모델은 사진같은 정지 화상 및 필름 시퀀스 형태의 동화상을 포함할 수 있다. 모델에서는, 기체 유동과 같은 벡터 양이 화살표로, 화살표의 방향과 길이가 현재 양(quantity)의 방향과 값을 각각 나타내도록 도시될 수 있다. 또한, 매우 빈번히 온도, 조사 강도 등과 같은 등방성 양이 되는 다른 양들은, 체적내 표면으 로서 이 표면을 따라서 현재의 양이 예를 들어 일정한 값을 갖는 표면을 나타내는 상이하게 채색된 투명 표면 형태로 도시될 수 있다. 또한, 예를 들어 상대 공간에 의해 환경을 기술하는 것과 같은 홀로그래픽 방식 재생과 추상적이고 수학적인 캐릭터의 모델들도 포함된다.
또한, "위치" 및 "배향"이라는 용어는 다음과 같은 의미를 갖는다. 3차원 물체, 즉 물리적 물품 또는 생명체는 공간적으로 6 자유도와, 세가지 병진운동 및 세가지 회전운동을 가질 수 있다. 물체의 "위치"는 현 좌표계의 원점에 관한 병진운동을 나타내는 세개의 양에 의해 정의된다. 이것들은 본원에서 x, y, z 로 지칭된다. 그러나, 예를 들어 극좌표계와 같은 다른 좌표계에서는 위치 파라미터 (r,ψ,φ)를 나타낼 수 있다. 물체의 "위치"는 좌표계에서의 물체의 회전 각도를 나타내는 세가지 양에 의해 정의되는 바, 이들은 본원에서 α,β,γ로 지칭된다.
실제로, 물체는 6이하의 여러가지 자유도를 갖는다. 예를 들어 컴퓨터 디스플레이 상의 커서는 통상 2자유도를 갖는다. 그 배향은 일정하고(또는 부적절하고) 그 위치는 두개의 변수에 의해 특징지어진다. 마찬가지로, 3차원 물체는 6자유도보다 훨씬 작은 제한을 가질 수 있다. 예를 들어, 테이블상에서 이동가능한 블록은 3자유도를 갖는 바, 두개의 변수는 테이블 상부에서의 그 위치를 나타내고 하나의 변수는 그 배향, 즉 테이블 상부에 대해 수직한 축에 대한 그 회전 각도를 나타낸다.
가상 물체는 이론적으로 무제한의 자유도 수를 가질 수 있고, 선형 뿐 아니라 비선형 룸과, 불연속적 및 연속적 룸을 포함하는, 임의의 실제적 또는 추상적인 미터식 룸에서 정의될 수 있다. 예로서, 물체들은 차원분열적(fractal) 룸이라고 기재되는 임의의 Hausdorff 룸 내에 정의될 수 있다.
"승인"이란 생명체가 환경내의 특정한 영역/체적에 대한 또는 물체에 대한 입장허가를 갖거나 갖지 않는 것, 또는 어떠한 작용을 수행하기에 허용되어 있거나 허용되어 있지 않음을 의미한다. 이러한 승인을 위해서는 생명체 또는 임의의 다른 것에 의해 수행되어야 하는 소정의 작용이나 특정한 시점과 같은 충족되어야 하는 특별한 조건이 있을 수 있으며, 환경 내에 특수한 상태가 존재하거나, 특정한 사태가 발생했거나 발생하는 조건이 있을 수 있다. 특별히, 허용되거나 허용되어 있지 않은 환경의 면적 및 체적들은 실제 환경에 추가된 가상 물체 및/또는 가상 현상에 의해 정해질 수 있다.
"추상적 스테이션들"은 물리적인 것의 위치 또는 확장부와 반드시 일치할 필요는 없는 환경 내의 선택된 위치 및/또는 배향 세트이지만, 추상적 스테이션은 가상 물체들 및/또는 가상 현상들을 포함할 수 있는 환경의 특성들에 따라서 또는 그와 무관하게 하나 이상의 선택된 위치 및/또는 배향 파라미터에 의해서 그리고 아마도 특정한 시간 간격마다 정해질 수 있다.
본원에서 "가상 물리학"이란 가상 물체가 환경에서 어떻게 작동하는지에 관한 수학적 법칙으로서 정의된다. 따라서, 가상 물리학은 가상 물체들/현상들에 유효한 정해진 세트의 "자연 법칙들"로서 간주될 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 모델에서 정상적인 물리적 법칙들은 볼의 움직임에 대해 유효하지만, 지구상의 중력 상수는 달 표면에서 대응하는 상수로 대체된다. 따라서, 골프공에 대한 주어진 충격 력은 지구의 중력 상수에서 이루어진 것보다 연산 모델에서 훨씬 높고 긴 스트로크를 나타낼 것이다. 그러나, 지적되어야 할 것은, 가상 물리학은 어쨌든 실제 세상에 대응하는 것을 구비하는 그러한 것들만의 모델을 만드는 것에 한정되지 않는다는 것이다. 상기 예를 제공하기 위해서는 예를 들어 다음과 같은 점이 언급되어야 하는 바, 즉 실제 물체였던 것과 같은 정도로 변형되는 가상 물체에 대해서는 물체를 복구할 수 없다는 것이며, "가상 물리학"은 특정한 조건들 하에서 가상 물체가 그 본래의 형상 및/또는 특성을 복구할 수 있음을 의미하는 것으로 정의될 수 있다.
또한, 지적되어야 할 것은, 장치 또는 그 적어도 일부와 환경 사이의 상대적 이동이 장치 자체를 이동시킴으로써 이루어지는 적용 예들이 먼저 후술되지만, 일부 경우에는 고정 장치를 사용하고 대신에 예를 들어 환경이 고정 설치되지 않는 물체에 의해 구성되는 경우에는 환경을 이동시킴으로써 상대적 이동이 달성될 수 있다는 점이다.
여러 분야에서 생명체에 대한 가상 현실 및/또는 변경/복합 현실의 체험들을 얻을 필요가 있다. 이들 필요는 산업의 엔터테인먼트 부문과 체험 산업 뿐 아니라 기타 차량의 산업 디자인, 개발, 생산, 구조 및 운전에서와 같은 다른 분야에 존재한다.
완전한 가상 세계 뿐 아니라 복합 현실의 체험을 생성하기 위한 오늘날의 기술은 벽이나 스크린에 투사된 화상들 또는 컴퓨터 스크린을 상당한 정도로 사용하 고 있다. 보다 진전된 해결책에서는, 상이한 형태의 특수 3차원 안경이 3차원 체험을 생성하기 위한 특수 화상 기술과 조합될 수 있다. 이들 해결책은 이것이 부정확해서 매우 훌륭한 존재감을 주지 못하고, 고정 투사 장비 및/또는 모니터를 위한 특수 룸을 필요로 하며, 예를 들어 헬멧의 위치 및/또는 배향을 결정하기 위한 시스템을 사용해야 하고, 상기 시스템은 헬멧이 임의의 위치 및/또는 배향으로 배치될 수 없게 하거나, 상기 해결책은 예를 들어 항공기의 조종실과 같은 비교적 작은 공간에서 제한적으로 사용된다.
가장 간단한 형태 및 이제까지 가장 상업적으로 중요한 형태의 컴퓨터 게임은 사용자에게 가상 세계를 부여하기 위해 간단한 모니터를 사용한다. 그것이 완전히 가상적인 이벤트이던지 또는 예를 들어 골프 플레이의 시뮬레이션이던지 간에, 이러한 형태의 기술적 해결책은 사용자가 가상 세계에 능동적이고 육체적으로 참여할 수 있게 하는 능력에 있어서 현저하게 실패한다.
오늘날의 기술의 다른 변형예가 예를 들어 항공기 시뮬레이터에서 보여지는 바, 여기에서 전체적인 시뮬레이터는 조종실의 창에 대응하는 스크린 상에 방향-종속적인 화상들이 보이는 것과 동시에 이동될 수 있다. 이 경우에도 해결책은 여러가지 결점들을 갖는 바, 이들 결점은 주로, 시뮬레이터내 사람에 대한 제한된 자유도에 의한 것, 및/또는 사람이 아직 움직일 때 환경은 자연스럽게 적합화될 수 없다는 사실과, 예를 들어 생생한 시차(parallax) 처리가 누락된다는 사실에 의한 것이다.
이러한 주제의 복잡한 변형예가 2001년 중에 미국 플로리다 올랜도 소재의 유니버셜 스튜디오 테마 파크 어드벤처 아일랜드에서 흡인 스파이더맨 형태로 발견되었다. 3D 안경, 사람이 앉는 움직일 수 있는 횡단 차량, 및 3D 체험을 주는 투사되는 화상의 조합이 사용되었다. 이 진전된 케이스에서도, 사람의 고유한 소망에 따라 사람이 가상 세계를 체험하기 위한 가능성과 관련하여 유연성이 낮다. 또한, 이 기술에 의하면 본 실시예에서 동시에 존재하는 두 사람을, 한 사람의 행동이 다른 사람에 대한 환경에 영향을 주는 동안, 각각 세계를 체험하게 할 수 없다.
6자유도의 위치 및 배향 정보를 가능하게 하는 공지된 시스템이 소위 폴헬무스(Polhelmus) 시스템(미국 버몬트 콜체스터에 소재하는 Polhemus Inc.)이다. 이 시스템은 가상 현실뿐 아니라 변경/복합(changed/augmented) 현실을 생성하는데 사용된다. 이 시스템은 3축 자석 쌍극자 소스와 3축 자기장 센서를 사용한다. 전달되는 자기장을 순차적으로 변화시킴으로써 상호 독립적인 세개의 여기 벡터가 달성된다. 센서에 의해 감지되는 상기 세개의 벡터들은 소스에 대한 센서의 위치 및 배향을 결정하기 위한 충분한 정보를 담고 있다. 그러나, 이 시스템은 여러가지 결점이 있다. 그 하나는 환경에서 발생하는 다른 자기장들에 민감하다는 것으로, 이는 예를 들어 엔진 및 기기로부터의 수많은 다양한 자기장이 존재하는 작업장에서의 사용을 보다 어렵게 만든다. 다른 결점은 인접하는 보다 큰 금속 물체들이 시스템의 정확도에 부정적인 영향을 끼치는 것으로, 이는 실제 시스템이 예를 들어 차량 보디의 생산 라인에서 사용될 수 없음을 의미한다. 또 다른 결점은 센서가 자기장 소스에 비교적 가까이 존재해야 한다는 것으로, 이는 동시에 정확성이 요구될 때 작업 면적을 강력하게 경계짓는다. 이러한 결점들은 상기 시스템이 특수한 환경에서만 사용될 수 있게 만든다.
상기 폴헬무스 시스템 및 그와 유사한 시스템들은 오늘날 소위 가상현실 글러브(VR-gloves)의 위치 결정을 위해 사용되고 있다. 또한, 이 경우에는 측정의 정확도와 관련한 결점들 및 그 사용이 특정 환경 형태에 제한된다는 사실이 존재한다.
다른 분야들 중에서, 군사 항공 분야에서는, 사람의 망막에 직접 화상을 생성하기 위한 부재들의 다양한 설계들이 사용된다. 이들 화상은 환경에서 기원하는 화상에 별개로 또는 전체 또는 부분적인 중첩으로 사용된다. 오늘날, 주로 매우 단순화된 정보가 예를 들어 사람의 시선 안의 정보, 기기 세팅, 및 위치 및/또는 배향에 종속적인 기타 정보에 중첩된다. 타겟 및 보다 현실적인 복잡한 화상들에 대한 배향을 포함하기 위해서는 이전에 언급된 경우들보다 훨씬 정확한 위치 및/또는 배향 정보가 요구되며, 따라서 이는 사람이 존재하는 환경에 대해 매우 엄격하고 제한적인 요건을 특징으로 하는 상술한 경우에만 실현된다. 따라서, 오늘날까지 사람이 자유롭게 이동할 수 있는 일반적인 경우에서는, 현실적인 시각 인상들과 보다 복잡한 가상 물체들을 성공적으로 통합하는 것은 불가능하다.
가상 현실 또는 복합 현실 분야에는, 종래 기술을 구성하는 다양한 기술적 해결책을 포함하는 다수의 장치들이 존재한다. 통상적으로, 이들 해결책들은 유연성과 정확성을 동시에 제공하지 못한다. 따라서, 이들 해결책의 각각은 제한되거나 매우 특수화된 적용성을 갖는다. 특히, 이는 지난 수년간 도입되어온 장애인용의 다양한 수단에서 명백하다. 이와 관련하여, 상기 해결책의 일반화는 매우 제한 되어 왔다. 많은 경우에 중요한 것은 협력 스탭 또는 동일 조직의 스탭이 여러가지 형태의 장비를 갖지 않는 것이다. 이는 군사 기구에서 뿐 아니라 민간 기구에서도 그러하다. 특히, 이는 가격/비용이 매우 중요한 사적 이용 분야에서 더욱 그러한데, 상술한 장치는 고객들에게 허용될 수 있는 가격으로 대량 생산 및 판매될 수 있도록 매우 일반적인 방식으로 사용될 수 있어야 한다.
제스처 및 동작의 이용 및 해독은 오늘날, 다른 분야들중에서 장치를 제어하거나 가상 (볼)게임을 플레이하기 위한 여러가지 연구 프로젝트에서 사용되고 있다. 이들 예의 여러가지는 사람이 단일/다수의 카메라에 의해 촬영되고 화상이 분석되는 것을 기초로 하고 있다. 결점은 이들 장치 및 방법이 사용될 카메라에 대해 고정 설치를 요한다는 것이다. 또한, 화상 재료로부터 제스처를 추출하기 위해 종종 진보된 화상 처리가 요구되기도 한다.
본 발명의 첫번째 목적은 서두에 언급한 종류의 장치, 즉 이미 알려진 그러한 장치들의 상기 언급된 문제점들을 현저하게 감소시키는 장치를 제공하는 것이다.
이 목적은, 자극을 발생하기 위한 부재와, 발생된 자극을 상기 생명체에 전달하여 상기 생명체에 대해 주위를 실현하기 위한 유닛을 포함하며, 상기 자극 발생 부재는, 실제 환경에서의 신호 소스들로부터 입사 광학 신호들을 수신하고 수신된 신호들의 변환기에 대한 상대적인 입사 방향들을 기록함으로써 실제 환경에 대한 그 위치 및/또는 배향을 결정하도록 배치되는 변환기, 및 상기 생명체와 상기 변환기를 그 상대적 위치 및/또는 배향이 제한된 인터벌 이내로 배치되도록 연결시키고 상기 변환기의 위치 및/또는 배향과 실제 환경에 대한 정보에 의해 자극을 발생하기 위한 수단을 포함하는 장치에 의해 달성된다. 따라서, 대단히 높은 유연성을 제공하고, 생명체에 소망하는 체험을 주기 위한 여러가지 상이한 적용과 환경에서 사용될 수 있으며, 동시에 생명체에 대한 주위를 실현하기 위해 요구되는 자극들을 발생하기 위한 기초를 형성하기 위해 위치 및/또는 배향을 측정하기 위한 매우 고도한 정확성을 제공하는 장치가 얻어진다.
본 발명의 두번째 목적은 서두에 언급한 종류의 방법, 즉 이미 알려진 그러한 방법들의 상기 논의된 문제점들을 현저하게 감소시키는 방법을 제공하는 것이다.
이 목적은, 생명체에 자극을 발생하기 위한 부재가 제공되고, 상기 자극 발생 부재는 상기 생명체와 변환기의 상대적 위치 및/또는 배향이 제한된 인터벌 이내로 배치되도록 상기 생성물에 연결되는 변환기를 구비하고, 상기 변환기는 실제 환경에서의 신호 소스들로부터의 입사 광학 신호들을 수신하고 수신된 신호들의 상대적인 입사 방향들을 기록함으로서 실제 환경에 대한 그 위치 및/또는 배향을 결정하며, 상기 자극들은 상기 변환기의 위치 및/또는 배향과 상기 실제 환경에 대한 정보에 의해 발생되고, 상기 발생된 자극들은 생명체에 의해 전달되어 상기 생명체에 대한 주위를 실현하는 방법에 의해 달성된다. 따라서, 대단히 높은 유연성을 제공하고, 생명체에 소망하는 체험을 주기 위한 여러가지 상이한 적용과 환경에서 사용될 수 있으며, 동시에 생명체에 대한 주위를 실현하기 위해 요구되는 자극들을 발생하기 위한 기초를 형성하기 위해 위치 및/또는 배향을 측정하기 위한 매우 고도한 정확성을 제공하는 방법이 얻어진다.
본 발명의 세번째 목적은 서두에 언급한 종류의 기구, 즉 둘 이상의 생명체가 실제 현상과 가상 현상을 포함하는 공통의 주위에 동시에 참여하거나 동작하도록, 그리고 특히 이것이 다른 생명체들의 생성된 주위들은 직접 영향을 받지 않은채 각각의 생명체가 여전히 그 자신의 생성된 주위에 어느 정도 참여하고 동작할 수 있는 동안 발생할 수 있도록, 본 발명에 따른 둘 이상의 장치를 조합할 수 있는 기구를 제공하는 것이다.
이 목적은, 상기 기구의 각 장치가, 자극을 발생하기 위한 부재와, 발생된 자극을 상기 생명체에 전달하여 상기 생명체에 대해 상기 주위를 실현하기 위한 유닛을 포함하며, 상기 자극 발생 부재는, 실제 환경에서의 신호 소스들로부터 입사 광학 신호들을 수신하여 수신된 신호들의 변환기에 대한 상대적인 입사 방향들을 기록함으로써 실제 환경에 대한 그 위치 및/또는 배향을 결정하도록 배치되는 변환기, 및 상기 생명체와 상기 변환기를 그 상대적 위치 및/또는 배향이 제한된 인터벌 이내로 배치되도록 연결시키고 상기 변환기의 위치 및/또는 배향과 실제 환경에 대한 정보에 의해 자극을 발생하기 위한 수단을 포함하고, 상기 기구는, 발생되는 주위들에 기초하여, 상기 생물체들에 실현되는 최소 공통 주위를 형성하기 위한 수단을 구비하며, 상기 각각의 생물체는 이들 생물체가 체험하는 특성들을 달성할 수 있는, 본 발명에 의해 달성된다. 따라서, 대단히 높은 유연성을 제공하고, 생명체에 소망하는 체험을 주기 위한 여러가지 상이한 적용과 환경에서 사용될 수 있으 며, 동시에 생명체들에 공통적인 주위를 실현하기 위해 요구되는 자극들을 발생하기 위한 기초를 형성하기 위해 위치 및/또는 배향을 측정하기 위한 매우 고도한 정확성을 제공하는 기구가 얻어진다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 장치의 상이한 사용들에 관한 것이다.
본 발명의 추가적인 장점들 및 유리한 특징들은 후술하는 내용 및 청구범위에 개시되어 있다.
이하에서, 본 발명의 양호한 실시예들을 첨부도면을 참조하여 예로서 기술한다.
도 1은 존재하는 사람이 실현된 주위에서 실제 물체 뿐 아니라 가상 물체를 바라보는 룸 형상의 환경의 사시도.
도 2는 본 발명에 포함되는 변환기와, 환경 내의 신호 소스들에서 기원하는 상기 변환기상의 입사 신호들의 개략 사시도.
도 2a는 광각 렌즈와 검출 표면을 갖는 본 발명에 포함되는 변환기의 사시도.
도 3a 및 3b는 본 발명에 따른 장치들 및 이 장치에 포함될 수 있는 콤포넌트 사이의 통신 라인과 데이타 전환 및 모델 연산의 블록 선도.
도 4는 운전자가 완전히 보호되는 환경에서 운전자에게 시야를 제공하기 위한 본 발명에 따른 장치를 구비한 군용 차량의 도시도.
도 5는 가상 상대방에 대한 환경에서의 가상 테니스 경기의 도시도.
도 6은 청각 기관에 의해 수용된 정보를 전달하기 위한 수단에 포함되는 콤포넌트들의 개략적 도시도.
도 7은 가상 오케스트라의 도시도.
본원에서 언급되는 자극 발생 부재는 그 가장 간단한 실시예에서, 실제 환경에서 신호 소스(9)로부터의 입사 광학 신호들을 수신하기 위한 변환기와, 상기 변환기와 생명체를 상호 연결하기 위한 수단, 및 상기 자극 발생 부재에 의해 발생된 자극들을 상기 생명체에 전달하기 위한 유닛으로 구성된다.
상기 연결 수단은 예를 들어, 아교, 또는 상기 변환기를 운반하기 위한 백 또는 상기 변환기를 수용하는 밴드일 수 있으며, 상기 밴드는 칼라, 팔찌 등과 같은 생명체에 적용되도록 의도된다. 그러나, 상기 연결 수단은 변환기 자체에 포함될 수도 있으며 변환기에 대해 추가적인 콤포넌트를 전혀 사용하지 않은채로 변환기의 설계에 의해 제공될 수 있다는 점이 강조되어야 한다. 예로서, 상기 변환기는 "핸들" 형태의 연결 수단을 구비할 수 있으며, 그로 인해 변환기는 예를 들어 생명체가 변환기를 매우 간단하게 잡거나 문다는 사실에 의해서 생명체에 연결될 수 있다.
또한, 서두에서 정의된 환경이란 용어는, 그 가장 간단한 실시예에서, 변환기가 후술될 위치 및/또는 배향 결정을 위한 신호들을 그로부터 수신하게 되는 신호 소스들만을 포함할 수 있다는 것도 강조되어야 한다.
모든 실시예들에서 상세히 기술되지는 않지만, 본원에 기술된 모든 적용예 및 실시예들에서 환경 내에서의 신호 소스들은 변환기의 위치 및/또는 배향을 결정하기 위한 목적으로 변환기에 의해 수신되는 신호들을 전송, 반사 또는 확산하기 위해 사용된다는 점을 지적해 둔다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐서 유사한 도면부호들은 동일하거나 유사한 부재들을 지칭한다.
도 1에는, 룸(1)과, 상기 룸(1)의 제한된 표면들(2) 일부 및 상기 룸(1)내에 존재하는 여러가지 것들(3, 4)로 구성되는 환경이 도시되어 있다. 이 경우에 상기 환경은 빌딩 내의 개략적으로 도시된 룸이지만, 실제로 상기 환경은 여러가지 상태와 현상들을 갖는 임의의 실내 또는 세미 실내 환경일 수 있다. 본 실시예에서, 상기 환경은 집안의 보통 룸이라고 생각한다. 이 룸에는 가구가 비치된다. 이 경우, 구조 키트로서 제공된 두개의 의자가 룸내에 조립 및 배치될 것이다. 도 1이 나타내는 과정의 순간에서 하나의 의자가 부분적으로 3에 놓여지며 배면(4)은 조립되기 위해 남겨져 있다. 사람의 머리(10)로서만 도 1에 도시되어 있는 생명체(8)가 룸(1)안에 존재하고 있으며, 이는 본 발명에 따른 자극 발생 부재(14)를 구비하는 바, 상기 자극 발생 부재는 실제 환경에 대한 머리의 위치 및/또는 배향을 결정하기 위한 변환기(5)를 포함하며 따라서 단일/다수의 눈(11)의 위치들 및/또는 배향들이 결정되고 전달 유닛에 포함되어 상기 생명체에 시각적 정보를 전달하는 수단(12)의 위치들 및/또는 배향들이 결정된다.
이와 관련하여, 실제 환경(1)에 대한 상기 눈(11)과 상기 시각 정보 전달을 위한 전달 유닛의 수단(12)의 위치 및/또는 배향을 결정하는 것은 흥미로우며, 따라서 이들 위치 및 배향은 상기 환경의 3차원 모델내에 삽입될 수 있고, 상기 모델 은 컴퓨터(18)에 저장된다. 이와 관련하여, 자극 발생 부재에 포함된 제어 및 연산 유닛(17)은, 컴퓨터(18)로부터 취한 모델과, 상이한 시각적 물체들 본 예에서는 의자와 그 부품들을 발생시키는 프로그램들에 의해 상기 제어 및 연산 유닛에 입력되는 사람과 모델의 위치 및 배향으로부터, 상기 전달 유닛의 시각적 인상 전달 수단(12)에 송달될 정보를 연산할 수 있으며, 따라서 가상(fictitious) 현상들의 발생된 화상들은 상당한 정확도로 룸(1)의 실제 화상 정보에 합체될 것이며, 주위는 사람에게 실현된다. 이와 관련하여, 사람(8)은 실제 물체들, 즉 절반 완성된 의자(3)와 아직 조립되지 않은 의자의 배면(4)과, 의자의 배면이 조립되었을 때 어떻게 보일지를 보여주는 가상 물체(6)와 추가 의자가 맞추어졌을 때 보여질 추가 의자 형태의 가상 물체(7)로 구성되는 주위를 보게 될 것이다. 장치의 변환기 및 전달 유닛과, 케이블 및/또는 예를 들어 블루투쓰(bluetooth) 기술과 같은 무선 통신을 포함하는 신호 경로(19)를 갖는 분리 위치된 제어 및 연산 유닛(17)을 연결하기 위한 수단은 이 경우 신호들을 전달하기 위한 장치의 콤포넌트들을 연결한다. 이 특정한 경우에 가상 물체들을 발생하기 위한 모델들은 가구 제조업자들에 의해 만들어지는 것으로 가정된다. 본 예에서, 사람은 마이크(16)를 통해서 상기 제어 및 연산 유닛(17)에 음성 명령을 내림으로써 가상 의자들 또는 그 부품들의 위치 및/또는 배향을 제어한다.
앞서 언급된 전달 유닛은 시각 정보를 전달하기 위한 수단(12)과, 청각에 의해 수용될 정보를 전달하기 위한 헤드폰 및 마이크 형태의 수단(16)을 구비한다. 통상적으로, 상기 변환기(5)와, 상기 두개의 수단(12, 15), 및 마이크(16)는 사용 자가 장비를 편리하게 사용할 수 있도록 소위 헤드셋(13)내에 배치된다. 따라서, 상기 헤드셋(13)은 연결 수단을 구성하며, 상기 연결 수단에 의하면 사람의 머리(10)와 변환기(5)는 사람(3)과 변환기(5)의 상대적 위치들 및 배향들이 제한된 인터벌 이내로 배치되도록 연결된다. 따라서, 상기 변환기(5)의 위치 및/또는 배향에 대한 정보에 의하여, 사람의 머리(10)와 눈(11)의 위치 및/또는 배향이 결정될 수 있다.
또한, 상기 변환기(5)는 환경 내의 신호 소스(9)들로부터 입사 신호를 수신하도록 배치되며, 상기 신호들은 위치 및/또는 배향 정보를 얻기 위해 상기 신호 소스(9)와 변환기(5) 사이에서 직선적으로 전파되고, 상기 변환기(5)는 변환기(5)와 환경이 서로에 대해 이동할 때, 즉 생명체(8)가 이동하거나 머리를 움직일 때, 환경에 대한 그 위치 및/또는 배향을 반복적으로 결정하도록 배치된다. 추가로, 상기 변환기(5)는 그 캐리어에 의해 임의의 좌표계에서의 환경에 의해 자유롭게 이동할 수 있게 배치되고 기계적으로 유도되지 않는다.
본 적용예에서 원에서 물체 또는 생명체의 위치가 결정된다는 표현은, 위치 파라미터(x, y, z)의 적어도 일부가 좌표계에서 공지된 환경에 대하여 알려진다는 것을 의미한다. 본 적용예에서 물체 또는 생명체의 배향이 결정된다는 표현은, 배향 파라미터(α,β,γ)의 적어도 하나가 좌표계에서 공지된 환경에 대하여 알려진다는 것을 의미한다.
생명체의 위치 및/또는 배향에 의한 본 발명의 현 적용에 따라서, 신체(body)의 하나 이상의 특정 부분들의 위치 및/또는 배향이 지정된다. 본 발명 이 사용되는 여러가지 경우에 있어서, 통상적으로 존재하는 시각 기관, 청각 기관, 촉각 기관, 미각 기관, 및 후각 기관을 갖는 생명체의 머리는 아마도 신체의 의도된 부분을 구성할 것이다. 다른 경우에 이는 손, 손가락, 꼬리 또는, 예를 들어 촉각과 같은 감각 기관들 뿐 아니라 체험을 얻기 위해 자극될 동물의 다른 특수한 감각 기관들을 갖는 신체의 다른 부분이 될 것이다. 위치 및/또는 배향 결정에 있어서의 변환기/부재들의 개수 및 생명체에 대한 그 위치 및 소요 정확도는 이들 요구에 대해 상당히 종속적이다. 그러나, 신체중의 자극이 주어질 부분에 변환기가 배치되는 것은 본 적용예에서 항상 필요치 않거나 바람직하지 않은 것은 아니라는 점이 특히 지적되어야 한다.
본 발명에 따른 장치에서 콤포넌트로서 사용될 수 있는 한가지 형태의 변환기(5)가, 스웨덴 베스테라스 SE-721 31 헤쓰뢰가탄 20에 소재하는 MEEQ AB 에 의해 개발되어 시장에서 판매되고 있다.
본원 및 스웨덴 특허 제444530호, 제458427호 및 제506517호에 개시된 측정 방법에 의하면, 고도의 정확도로 측정 수행, 즉 위치 및/또는 배향 결정이 가능하다. 일부 경우에는 위치에 관하여 십분의 일 밀리미터 정도 또는 그 이상, 배향에 관하여 십분의 일 mrad 정도의 정확도를 갖는다. 또한, 입사 신호들의 입사 방향들이 기록된다는 사실에 의해서 그리고 변환기가 "소망의(desired)" 신호 소스들의 위치 뿐만 아니라 그 자신의 위치 및 배향을 알고 있다는 사실에 의해서, 예를 들어 소망되지 않는 신호 소스, 대체 신호 소스 또는 반사된 신호 소스에서 기원되는 "의사 신호(false signal)"를 분류해낼 수 있다. 필요한 최소 갯수 이상의 신호 소스를 사용함으로써 또한 엄폐된 신호 소스 형태의 장해(disturbances)가, 정확성에 상당한 영향을 주지 않으면서 장비에 의해 처리될 수 있다.
본 발명이 적용될 때는 사용자가 장비를 사용하기 전에 변환기(5)가, 환경의 좌표계를 한정하는 적어도 두개의, 양호하게는 세개 또는 네개의 그리고 대개는 다섯개 이상의 신호 소스(9)로부터 신호를 수신하도록 적합하게 이루어지는 바, 이로 인해, 상기 변환기(5)는 신호 소스(9)의 위치들, 즉 사람(8)에 의해 손으로 수행되거나 차량, 자유롭게 이동가능한 로봇 등에 의해 수행될 수 있는, 환경의 좌표계에 대한 충분한 정보를 수신할 때까지 룸(1)의 구석구석에 걸쳐서 이동된다. 또한 연속되는 사용 동안에 길이의 절대 축척을 알아야 한다면, 예를 들어 측정 과정 중에 잘 알려진 치수를 갖는 물체를 환경 내의 기준 게이지로서 배치함으로써 측정 기준을 사용하는 동시에 신호 소스(9)의 측정이 이루어진다.
상기 변환기(5)는 스웨덴 특허 제444530호에 기재된 종류의 2차원 변환기이다. 따라서, 상기 변환기는 본원에서 신호로 지칭되는 "광학 신호"에 의해 작동하는 광학 기기일 수 있으며, 상기 광학 신호는 가시광선 파장 대역 이내 및 이외의 광학 방사선으로 구성되거나 이를 사용한다. 통상적으로 의도되는 파장 범위는 10 내지 15000 nm 의 인터벌 이내에 있다. 적합하게는 200 내지 1600 nm 범위의 파장 범위가 적용될 수 있지만, 본 발명은 어쨌든 이 파장 인터벌에 한정되지 않음이 강조되어야 한다. 예를 들어 발광 다이오드 형태의 다수의 신호 소스(9)가 상기 변환기로부터 및 상호간에 일정 거리 이격되어 배치될 수 있으며, 따라서 변환기의 정상적인 사용에 있어서 적어도 세개, 양호하게는 네개의 신호 소스가 항상 동시에 상기 변환기에 신호를 전달할 수 있다. 서로에 대한 신호 소스들의 위치는 예를 들어 이들 소스에 공통적인 좌표계에서 소스들의 위치를 측정함으로써 알려지며, 상기 측정은 변환기에 의해 이루어질 수도 있다. 일반적인 기준에서의 신호 소스들의 위치의 측정에 관한 것이 스웨덴 특허 제506517호에 개시되어 있다.
도 2에는, 변환기(5)에 입사되는 세개의 신호 소스(9)로부터 신호가 어떻게 변환기(5)에 입사되는지와, 수신된 신호들의 입사각들이 서로 어떻게 관련되는지가 개략 도시되어 있다. 각각의 신호에 대한 입사 방향은 φi 및 θi 로 정의되며, 여기에서 i는 1, 2 또는 3이다. 상기 입사 방향들은 이후 요구되는 배향 및 위치 결정을 연산하기 위한 기초가 된다.
예로서, 도 2a에는, 광각 렌즈(50) 및 신호 검출용 표면(51)이 도시되어 있다. 상기 광각 렌즈상에 입사되는 환경에서의 신호 소스(9)로부터의 신호는 검출기 표면에 있어서, 변환기(5)에 대한 신호의 입사 방향 Φ,θ에 대응하는 위치에 표시되고 있다. 검출기 표면상의 특이 위치, 즉 그 상대적인 x, y 좌표를 검출함으로써, 신호의 입사 방향 Φ,θ이 유도될 수 있는 바, 즉 변환기로부터 전류 신호 소스로의 시선(sight line) 방향이 결정될 수 있다.
간단히 말해서, 이 경우에 배향 및 위치 연산은, 세개의 일반적으로는 네개의 신호 소스(9)가 선택되고, 상기 변환기(5)로부터 이들 신호 소스(9)로의 시선들의 변환기(5)에 대한 방향이 결정되며, 변환기(5)의 위치 및 배향이 시선들의 방향과, 신호 소스(9)의 공지된 위치와 이들 수량 사이의 기하학적 관계를 이용하여 얻어지는 것에 의해, 이루어진다. 신호 소스(9)들의 서로에 대한 위치들은 알려져 있는 것으로 가정된다. 대안적으로, 신호 소스(9)들의 상대적인 위치들은 각 소스의 위치가 좌표계에서 알려져 있는 것을 통해서 직접 알 수도 있다.
유리하게는, 입체각으로 구성되고, 변환기가 상기 신호 소스들로부터의 입사 신호를 그 방향으로 수신하는 신호 수신 방향들의 집합된 양에 의해 형성되는, 상기 변환기의 신호 수신 방향 영역은 적어도 0.2 스테라디안(steradian: 입체각의 단위)이며, 그렇지 않으면 변환기의 축을 따라서 즉 변환기의 메인 방향으로의 결정에 관한 작업을 유지하기 어려우며 따라서 이는 변환기의 두개의 다른 축과 동등하다. 그러나, 통상적으로 상기 신호 수신 방향 영역은 적어도 1 스테라디안이며, 이 영역이 넓을수록 환경에 대한 변환기의 배향 및 위치 결정에서 특정 정확도를 얻기 위해서는 환경에서 보다 적은 갯수의 신호 소스가 요구된다. 환경 내에서 움직이는 물체가 많을 수록, 그리고 예를 들어 돌출하는 박스, 기울어진 모서리 및 기타 방해가 되는 것들로 인해 환경의 형상이 복잡할 수록, 상기 신호 수신 방향 영역은 커야 하며, 다수의 이동하는 부품과 함께하는 작업에서는 4 스테라디안을 넘는 신호 수신 방향 영역을 갖는 것이 유리할 것이며, 변환기에 대한 위치 및 배향 정보의 신뢰할만한 결정을 얻기 위해서는 아마도 100 개 이상의 신호 소스가 환경 내에 필요할 수 있다. 이 경우, 상기 신호 수신 방향 영역은 반드시 필요하지는 않지만 위상적으로 연결되는 것이 바람직하다.
상기 신호 수신 방향 영역은 임의의 형상을 가질 수 있으며, 가상의 입체각 구 위로 확장될 수 있다. 본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 변환기의 신호 수신 영역은 위상적으로 연결되지만, 여기에는 신호 수신 능력이 없는 포위된 방향 영역 을 가질 수 있는 것도 포함된다. 상기 신호 수신 방향 영역은 외력과 무관하며 변화기의 수용 방향에만 관련이 있다. 이는 방향 영역의 외부 차단 형태의 제한이나 신호 소스들의 임의의 부분적 부재에 의해 영향을 받지 않는다.
상기 신호 소스들은 변환기의 신호 수신 방향 영역 내에서 양호하게 확장되는 것이 바람직한데, 이는 환경내의 다수의 신호 소스들이 비교적 낮은 레벨로 유지된다 하더라도 사람, 포크 리프터, 로봇 등에 의한 환경의 일부의 엄폐와 같은 발생되는 장해가 정확한 정보의 달성을 방해하지 않기 때문에 그러하다. 그러나, 그러한 양호한 확장을 이러한 형태의 이전의 공지된 장치들에서처럼 중요하지 않게 만드는 것은, 실제로, 특히 넓은 신호 수신 방향 영역을 갖는, 본 발명에 따른 장치의 설계이다.
상기 신호 수신 방향 영역에 대해서는 하기의 사항이 추가될 수 있다:
0.2 이하의 스테라디안을 갖는 신호 수신 방향 영역은 자연적인 이유로 실제로 사용하기는 곤란한데, 그 이유는 그러한 경우 환경 내에서 차단하는 소수의 물체들이 변화기를 방해하여 그 작동이 이루어지지 않기 때문이다. 또한, 그러한 작은 신호 수신 방향 영역들의 경우에는 환경 내에서의 필요한 신호 소스 숫자가 비현실적으로 크고 이는 실제로 사용자를 구속한다. 또한, 그러한 작은 신호 수신 방향 영역에 의하면 이것이 특히 상호 연결될 경우, 모든 위치 측정 방향에서 동일하게 높은 위치 측정 정확도를 유지하기가 어려울 것이다.
통상적으로, 신호 수신 방향 영역은 1 스테라디안을 초과해야 하며, 따라서 필요한 신호 소스의 갯수는 합리적으로 커지고 그로인해 비교적 균일한 위치 측정 정확도가 얻어질 수 있다.
환경이 기하학적으로 복잡하면, 예를 들어 신호 소스들을 갖지 않는 커다란 물체들의 근처에 많은 그리고 아마도 이동할 수 있는 물체들이 존재하는 바와 같이 환경이 기하학적으로 복잡하면(통상적인 그러한 환경은 다수의 사람, 카메라, 소도구, 사이드-신(side-scenes), 거울 및 차량들이 동시에 존재하는 영화 스튜디오가 될 수 있음), 신호 수신 방향 영역은 2 스테라디안을 초과해야 한다. 넓은 신호 수신 방향 영역에 대한 추가적인 이유는, 변환기가 신호 소스를 갖지 않는 커다란 엄폐된 섹터들로 인해 우선적으로 배향과 관련하여 제한된 작업 범위를 가져서는 안되기 때문이다. 특히, 신호 소스들을 차단하는 대형 물체들이 발생하고 다수의 신호 소스들이 제한되는 복잡한 환경에서는 4 스테라디안을 초과하는 신호 수신 방향 영역이 바람직하다.
작업 범위에 걸친 신호 소스들의 분포는 통상적으로 환경의 상이한 부분들에서의 필요 측정 정확도와 환경의 성질에 적합화될 수 있다. 이는 환경에서 자연적으로 발생하는 신호 소스들을 사용할 가능성을 대단히 용이하게 한다. 신호 소스의 갯수에 대한 필요성은 확실히 상기 언급한 바에 따르면 변환기의 신호 수신 방향 영역에도 종속되는 바, 그 이유는 정상적인 경우에 변환기에 의해 기록되는 신호 소스의 최소 숫자가 4와 동등하거나 이를 초과해야 하기 때문이다. 그러나 증가된 갯수의 신호 소스는 추가적인 장해에 대해 보다 높은 정확도와 개선된 내구성을 제공한다.
변환기의 구조 및 대응하는 연산 회로의 구조와 그 기능은 전술했듯이 상기 스웨덴 특허 제 444 530호에 보다 근접하여 기재되어 있다.
신호 소스(9)는, 그 빛이 맥동화(pulsate)되거나 조절(modulate)될 수 있는 발광 다이오드 등과 같은 능동적 신호 방출 소스, 또는 예를 들어 반사 테이프로 제조되는 반사성 마커(marker)와 같은 수동형 신호 소스(9)일 수 있다. 상기 마커는 평면적 그림이거나, 또는 관측 방향과 무관하게 동일한 형상을 보여주기 위해 반사성 구체(spheres)로 구성될 수 있다. 또한, 상기 마커는 연산 유닛 및 그 신호 처리 회로가 상이한 마커들을 확인하여 분리 유지하는 것을 용이하게 하기 위해 서로에 대해 상이한 형상을 가질 수 있으며, 대안적으로 동일한 목적으로 형상은 동일하지만 크기 및/또는 "색상(color)"은 상이한 마커들이 사용될 수 있는 바, 여기서 "색상"이란 전자기 스펙트럼들의 비가시적인 부분들도 포함한다. 수동형 반사 신호 소스(9)를 사용하는데 있어서, 상기 장치는 반사성 마커들에 의해 반사되도록 의도된 신호들을 전달하기 위한 수단을 구비할 수 있다. 그러한 경우 변환기(5)와 연관하여 적절하게 배치되는 상기 전달 수단은 전류 신호들을 예를 들어 간섭 광원으로부터 분리할 수 있도록 통상 특정 주파수로 맥동화되거나 조절된 적외선을 전달할 수 있다.
대체 실시예에서는 특별하게 배치된 신호 소스가 전혀 필요치 않지만, 환경에 이미 존재하는 적절한 세부항목들(details)이 신호 소스로서 사용된다. 적절한 세부항목들의 예로는 모서리, 구멍 등이 있으며, 이들은 특별한 외관과 잘 한정되고 공지된 위치를 갖는다. 상기 장치가 시작되면 이들 세부항목은 적절한 방식으로 지적 및 확인되며, 그 위치들은 예를 들어 CAD 시스템으로부터 다운로딩을 통해 서 결정 및 저장되거나 변환기에 의해 측정된다. 신호 소스로서 사용되는 세부항목들은 룸 안의 규칙적인 빛으로부터만 조사될 수 있지만, 필요하다면 상기 조명에 필요한 강도 또는 캐릭터를 주기 위해 특별한 광원이 배치될 수도 있다. 확실히, 신호 소스들중 적어도 일부는 예를 들어 어두운 배경에 배치된 광 테이프의 부분들, 패턴들 또는 그림들에 의해 특수하게 배치된 마커들로 구성될 수 있다. 상기 스웨덴 특허 제 458 427호에는 이러한 형태의 변환기의 위치 및 배향이 어떻게 연산될 수 있는지 뿐만 아니라 이러한 연산을 수행하기 위한 장비의 구조 및 기능이 보다 면밀하게 기재되어 있다.
도 3a 에는 본 발명의 일 실시예의 상이한 콤포넌트들과 대응하는 전달 경로를 나타내는 블록 선도가 도시되어 있다. 본 발명의 자극 발생 부재(14)는 변환기(5)와 전달 유닛(36)을 구비한다. 상기 변환기는 상술한 방법에 따라 신호 소스(9)에 의해 환경 내의 위치 및/또는 배향을 결정한다. 상기 위치 및/또는 배향 정보는 예를 들어 케이블(19)을 통해서 직접 전달 유닛에 전달된다. 이러한 매우 간단한 경우에, 간단한 환경에 있어서 위치 및 배향 정보는 아날로그 방식으로 광선(37)으로 변형되고, 이는 생명체의 눈(11)으로 전달된다. 생명체의 눈은 실제 환경에 있는 물체의 화상(3) 형태로 동시에 다른 자극을 수용하는 바, 생명체에는 상기 주위가 실현된다.
도 3b 에는 다른 블록 선도가 도시되어 있으며, 이 선도에서는 본 발명의 추가적인 간단한 실시예의 다른 콤포넌트들 및 대응 전달 경로가 나타나 있다. 이전 예에서 포함된 것에 추가하여, 상기 자극 발생 부재(14)는 본 예에서 제어 및 연산 유닛(17)을 포함한다. 이 유닛은 이 경우 케이블(19)을 통해서 변환기(5)로부터 위치 및 배향 정보를 수용하도록 그리고 본 예에서 또한 외부 컴퓨터(18)로부터 모델 정보를 수용하도록 배치되어 있다. 상기 제어 및 연산 유닛에서 연산은 얻어지는 모델 정보와, 위치 및 배향 정보에 기초하여 이루어진다. 발생된 자극들 형태의 상기 연산의 결과는 전달 유닛(36)으로 전달되며, 전달 유닛은 상기 결과를 광선(37)으로 전환시키고, 이는 생명체의 눈(11)으로 전달된다. 이로 인해 이전 예에서와 동일한 방식으로 생명체에는 상기 주위가 실현된다.
도 4에서, 군용 차량(38)의 운전자(8)는, 운전자에게 외부 환경에 대한 필요한 직접적인 시야를 제공하기 위한 창이나 예를 들어 잠망경과 같은 다른 수단이 전혀 구비되어 있지 않은 방호 판(42)을 특징으로 하는 운전 격실(41)로 구성되는 환경에 앉아 있다. 이러한 장치에 의해, 운전자는 증가되는 물리적 보호에 추가하여 다른 형태의 현혹됨으로부터도 보호된다. 차량(38)의 외부에서, 외부 환경에 대한 경계면에는, 하나 이상의 파장 간격으로 화상 정보 및/또는 음성 정보를 기록하기 위한 수단(39)이 제어가능한 방식으로 향하도록 고정 장착 또는 배치되며, 상기 수단은 본 발명에 따른 장치에서, 신호를 전달하기 위한 차량의 부분인 제어 및 연산 유닛(17)에 연결된다. 상기 유닛에는, 이 경우 스웨덴 특허원 제 000 3373-8호에 기재된 장치에 의해 생성되는, 차량의 운전 격실(41)의 상세한 3차원 컴퓨터 모델이 존재한다. 이들 취득(obtaining) 수단(39)의 위치들 및/또는 배향들은 한정/제어되는 기계적 연결에 의해 이 모델의 좌표계에 대해 양호하게 특정된다.
운전자(8)의 머리(10)에는 헤드셋(13)이 장착되는 바, 이 헤드셋은 머리를 본 발명에 따른 자극 발생 부재(14)에 연결하기 위한 변환기(5)를 포함하는 수단을 구성하며, 이는 머리(8)의 위치 및 배향을 예를 들어 운전 격실(41)과 같은 환경에 대해 전부 6자유도로 결정하며 이 위치 및 배향 정보를 상기 장치에 구비된 제어 및 연산 유닛(17)에 전달하고, 상기 연산 유닛은 분리되어 안전하게 배치된다. 상기 자극 발생 부재는 또한, 각 눈의 관측 방향을 측정하도록 상기 장치에 기계적으로 연결되는 두 개의 취득 수단(각 눈에 하나씩)과, 각 눈의 촛점맞춤(focusing)을 측정하는 두 개의 추가적인 수단(각 눈에 하나씩), 및 각 동공의 개구 크기를 측정하는 두 개의 수단(각 눈에 하나씩)을 구비한다. 이들 측정으로부터의 정보는 제어 및 연산 유닛(17)에 전달된다. 자극 발생 부재(14)에는 자극들을 전달하기 위한 유닛(12)이 추가로 구비되는 바, 이는 스웨덴 린쾨핑 소재의 Saab Future 에 의해 개발된 형태의 망막에 직접 화상을 발생시키는 수단으로 구성되는 두개의 자극 수단을 각 눈에 하나씩 구비하고, 디스플레이의 해상도에서 각 화소에 관하여 빛을 투과 또는 비투과시키는 성능을 갖는 LCD 디스플레이 형태의 수단을 포함한다.
추가로, 상기 제어 및 연산 유닛(17)은 본 예의 가장 간단한 실시예에서, 화상 정보를 얻기 위한 수단으로부터 추출되고 정확한 축척 및 원근을 갖는 방향 및 연장 화상 정보가 운전자에게 직접 또는 화상 처리에 의해 주어질 주위에 도입되어야 하는 것과 관련한 다수의 규칙을 갖는다.
따라서, 외부 환경으로부터의 화상 정보는 주어진 위치에서 차량의 벽에 대응하는 개구, 잠망경 또는 투명 창들이 존재하는 것처럼 전달 유닛에 의해 운전자에게 실현되어야 한다. 따라서, 전달 유닛은 외부 환경(40)에 대한 정확한 축척 및 원근을 갖는 화상 정보(43)와, 운전자의 나머지 환경에 대한 화상으로 하나 이상의 가상 창(44)을 갖는 주위를 실현한다.
이와 관련하여, 외부 취득 수단(39)으로부터, 변환기(5)로부터, 응시방향, 촛점맞춤 및 개구의 크기를 결정하기 위한 수단으로부터의 정보가, 운전 격실의 상세한 모델을 갖는 제어 및 연산 유닛(17)에 고려되어, 상기 전달 유닛의 시각 정보 전달용 수단(12)에 다음과 같은 형태 및 방식으로, 즉, 시각적 인상이 차단되어 망막에 직접 생성된 화상으로 대체되지 않는 시야 부분에서 운전자가 받는 실제 시각적 인상에 망막에 화상을 생성하는 수단에 의한 화상이 직접 삽입되어 연결되는 형태 및 방식으로 전달될 것이다. 따라서, 실현된 주위에 의해 운전자는 자신이 실제 창이 구비된 차량에 앉아서 운전하는 체험을 할 수 있을 것이며, 여기에서 운전자가 이 경우 외부 환경의 가상 창(44)에서 보는 화상들은 실제 환경에서 주입되는 가상 현상의 일부로서 간주되어야 한다. 본 발명에 따른 상기 실시예의 장치는 변환기의 위치 및 배향 결정의 정확성에 의해 주위의 균일한 실제같은 체험을 만들어낼 가능성을 제공하는 바, 이는 결국 운전자 또는 운전자의 머리가 특정한 위치 및/또는 배향으로 배치되도록 또는 그 매우 제한된 인터벌 내에 존재하도록, 상기 한정되는 가상 창들을 볼 수 있도록 제한되지 않는다는 장점을 갖는 운전자의 주위를 생성한다. 또한, 동일 장치는 운전자가 예를 들어 외부 취득 수단이나 엔진을 수리하기 위해 차량 밖으로 나갈 때 물체 교환에 대한 운전자 수용 정보가 도 1과 관련된 예에서와 마찬가지로 중첩된 화상 정보로서 제공된다는 장점을 갖고 운전자에 의해 사용될 수 있다.
이전 예에 따른 군용 차량(38)을 갖는 변형 실시예에서, 운전자(38)에게는 푸시 버튼과 실행 수단으로 이루어지는 휴대용 콤포넌트가 제공되며, 여기에서는 푸시 버튼의 상태에 관한 정보가 본 발명에 따른 장치의 제어 및 연산 유닛(17)에 전달될 수 있다. 이 콤포넌트에 의하여, 운전자는 가상 창(44)에 대한 여러 세트의 모델들 사이에서 선택할 수 있으며, 이들 세트는 제어 및 연산 유닛(17)에서 미리 정해진다. 특히, 가상의 후방 관측 거울 또한 구비하는 가상 창 세트를 생성할 가능성이 언급될 수도 있으며, 따라서 운전자는 일반 차량의 경우에서와 같이 정확하게 머리를 제한된 섹터 내에서 전방으로 향하고 후진이나 정차와 같은 조작을 여전히 행할 수 있다.
군용 차량의 예의 다른 실시예에서, 외부 취득 수단(39)은 야간에 및/또는 안개가 꼈을 때 외부 환경에 대한 정보를 얻기 위한 적외선 카메라를 구비한다. 창이 있는 차량에서의 운전자들도 본 실시예에서의 본 발명에 따른 장치를 유리하게 사용할 수 있음이 지적되어야 한다. 특히, 운전 격실에는 계기들과 제어장치들에 대해 최대한의 명료함을 부여하기 위해, 외부 환경으로부터의 확대된 화상이 운전자의 실제 환경에 도입되는 것과 동시에, 충분한 빛이 사용될 수 있다.
군용 차량의 또 다른 실시예에는, 제어 및 연산 유닛(17)과 함께 컴퓨터 형태의 자극 수단이, 그리고 군용 차량에 부착되는 하나 이상의 외부 위치 및/또는 배향 변환기가 포함되는 바, 장점을 구비한 상기 변환기는 본 발명에 따른 장치에 사용되는 것에 대응하는 구조인 바, 환경이 예를 들어 타운 환경과 같이 세미-실내 형태라면 예를 들어 가상 물체 형태의 다른 시뮬레이팅된 군용 차량에 대한 정보가 본 발명에 따른 장치에 의해 실현되는 주위에 추가될 수도 있다. 특히, 스웨덴 특허원 제000 3373-8호에 기재된 환경에 대한 정보를 얻기 위한 장치가 사용될 수 있으며 따라서 이전에 알려지지 않은 외부 환경이 조사되어 사용될 수 있다. 이 예는 본 발명에 따른 장치가 유사한 해결책에 비해 갖는 보다 큰 유연성과 보다 넓은 유용성을 보여주며 이는 여러가지 상이한 기술적 해결책을 요구할 것이다.
상기 예의 군용 차량이 갖는 한가지 장점은 동일한 유닛 또는 다른 연산 유닛(후자의 경우 통상의 차량내 고속 LAN 을 통해서 연결됨)을 사용하는 본 발명에 따른 유사한 장치들이 운전자에 의해서 뿐 아니라 예를 들어 저격수와 같은 차량에 있는 다른 사람들에 의해서도 사용될 수 있다는 점이다. 저격수 및 운전자와 함께 하는 경우에, 각각의 사람은 그 가상의 창들을 배치할 수 있으며, 이 창은 환경의 형상 및 차량의 내부 설계를 고려하여 각각의 사람에게 맞추어진다. 또한, 차량에 수반되는 승객들은 동일한 장치들을 사용할 수 있으며, 이들은 예를 들어 차량의 근처에서 차량 외부에서의 위탁을 위해 차량을 떠날 때, 다른 종류의 위탁을 수행하기 위해, 본 발명에 따른 장치에 기초하여 이들 환경 및 기타 물체들로부터 실제 주위를 생성하기 위한 동일 장비를 사용할 수 있다. 많은 경우에, 협력하는 스탭 또는 동일 기관내의 스탭에 대해 여러가지 형태의 장비를 갖지 않는 것이 중요하다. 본 발명에 따른 장치는 상기 장비가 동일한 콤포넌트들을 사용하여 여러가지 광범위하게 상이한 적용 분야 용도로 설계될 수 있다는 것이다.
상기 제 1 예 뿐만 아니라 다수의 후술하는 예들을 도시하도록 사용되는 도 5에서는 실제 환경에서의 가상 테니스에 있어서의 매치가 배열되어 있다. 본 발명 의 일 실시예에서의 사람(8), 즉 플레이어(player)는 머리(10)에 소위 헤드셋(13) 형태의 수단을 달고 있는 바, 이에 의하면 플레이어의 머리(10)는 본 발명에 따른 장치에 연결되어 있다. 상기 장치는 본 실시예에서 변환기(5)와, 시각에 정보를 전달하기 위한 두 개의 수단(12)(각각의 눈에 하나씩)과 단일/다수의 청각 기관에 의해 감지될 정보를 전달하기 위한 세 개의 수단(15)[각각의 귀에 하나씩 그리고 하나는 두개(skull)상에 정렬됨]을 포함하는 전달 유닛, 및 제어 및 연산 유닛(17)을 구비한다. 후자의 유닛에는 게임이 진행될 환경인 실제 룸의 실시된 모델이 존재한다. 상대방은 상기 제어 및 연산 유닛(17)에 의해 또는 상기 제어 및 연산 유닛과 연결되는 다른 자극 수단에 의해 자극되는 상대방으로 구성되며, 그 가장 간단한 형태에서 상대방은 전달 유닛에 의해 생성되는 주위에 의해 플레이어에게 보여질 수 있는 가상 라켓(28)에 의해 표시된다.
시각적 정보(12)용 전달 수단은 본 예에서, 눈의 망막상에 환경으로부터 수직하게 입사되는 화상과 중첩될 화상을 투사할 수 있는 장비에 의해 구성된다. 단일/다수의 청각 기관에 의해 감지된 정보를 전달하도록 배치되는 각각의 전달 수단(15)은 세개의 확성기 요소를 갖는 이어폰(도 6 참조)으로 구성되며, 상기 확성기 요소중 두개는 청각 메가투스(megatus) 바로 아래에서 귀(46)의 각 측부에 배치되고 하나는 청각 메가투스(47) 바로 위에 배치되고, 상기 확성기 요소(45)들은 청각 메가투스(47)로부터 양호하게 정해진 거리에 그리고 자극 발생 부재의 좌표계에서의 양호하게 정해진 위치 및/또는 배향으로 배치되는 바, 상기 좌표계는 변환기(5)에 기계적으로 연결된 헤드셋을 거쳐서 변환기(5)에 의해 정해진다. 머리의 상부에 배치되는 특수 전달 수단은 변환기의 좌표계에서 양호하게 정해진 위치에서 두개에 대해 직접 배치되는 진동 요소로 구성된다.
또한, 플레이어는 그 손에 콤포넌트(26)를 유지한다. 상기 콤포넌트는 예를 들면 테니스에서 공을 치기 위해 실제 플레이하는 동작을 수행하기 위한 도구를 구성하도록 의도된다. 이 도구는 통상적인 테니스 라켓의 손잡이로서 설계되고 추가 변환기를 구비하는 바, 상기 추가 변환기는 실제 환경에 대한 그 위치 및/또는 배향을 6자유도로 결정하도록 배치되고, 자유롭게 이동가능한 콤포넌트와 제어 및 연산 유닛(17)에 정보를 전달하기 위한 수행 수단에 기계적으로 고정 연결된다.
본 예에서는, 환경에 현수 램프(30) 형태의 물리적 물체가 존재하지만 이 물체는 임의의 존재하는 실제 물체일 수 있다. 이 물체는 상기 제어 및 연산 유닛(17)에서 모델링된다. 또한, 상기 제어 및 연산 유닛(17)에는 가상 볼(29), 가상 테니스 라켓(24) 및 가상 테니스 라인(25), 테니스 공이 물리적으로 어떻게 거동하는지에 대한 연산 모델, 및 테니스게임이 실제 세계에서 어떻게 수행되는지에 대한 기타 규칙들에 대한 정보가 저장된다.
우선, 상술한 종류의 가상 테니스 게임 중에서의 상황이 본원에 기재된다. 플레이어의 머리의 위치 및 배향에 대한 정보가 변환기(5)로부터 얻어지고 이는 상기 제어 및 연산 유닛(17)으로 전달된다. 여기에서, 사람의 시야 내에 존재하는 실제 룸의 부분들이, 환경의 저장된 모델과, 플레이어의 머리(10)에 배치된 감각 기관들의 위치 및 배향을 포함하는 플레이어의 머리의 위치 및 배향에 대한 정보를 조합함으로써 연산된다. 사운드 정보의 실행가능한 연산을 확실하게 하기 위해서 연산에는 전체적인 가상 주위가 사용된다. 또한, 가상 테니스 네트(24) 및 라인의 위치(25)와, 기타 정보 및 히스토리의 함수로서의 가상 볼(29)의 위치에 대한 정보가 연산된다. 주목해야 할 것은 도구 콤포넌트의 위치 및 배향 정보의 타임 시퀀스에 의해, 가상 볼을 쳤을 때 힘 및 가속도와 같은 파라미터들이 연산될 수 있고 그로 인해 매 시점에서의 가상 볼의 이동 경로를 연산하기 위한 조건이 생성된다는 것이다. 시뮬레이트된 상대방의 가상 네트(24), 가상 볼(29), 가상 라인 및 가상 라켓(28)의 화상이 어디에서 어떻게 발생할지에 대한 정보가 상기 제어 및 연산 유닛(17)으로부터, 전달 유닛 및 시야로 정보를 전달하는 수단(12)에 전달된다. 또한 플레이어 고유의 가상 라켓(27)에 대한 정보가 발생하므로 이는 플레이어가 바라보는 상대방(26)의 실제 화상에 추가된다. 상기 전달 수단은 망막에 직접 화상을 투사함으로써 주위의 가상 부분을 실현하며 실제 부분은 눈을 통해서 종래의 방식으로 얻어진다.
따라서, 예를 들어 가상의 존재하는 사운드 소스들이 제어 및 연산 유닛(17)내에서 모델링된다. 예를 들어 주어진 조건하에서 볼이 라켓을 쳤을 때 또는 볼이 플로어를 치고 퉁겨질 때 어떻게 소리가 나는 지로부터의 사운드가 모델링된다. 가상의 사운드는 이후 가상 물체 및 실제 환경의 특성들을 고려하여, 사운드 정보를 전달하기 위한 전달 유닛의 수단(15)의 사운드 및 진동을 생산하기 위한 요소들이 배치되는 변환기의 좌표계내 지점들에서 사운드가 갖는 특성으로 전환된다. 이러한 정보는 단일/다수의 청각 기관에 의해 감지될 자극을 전달하기 위한 수단에 의해 주위내의 플레이어에게 실현된다. 동시에 전달 수단이 닫혀있지 않으면, 실 제 환경으로부터의 보통의 소리들이 들릴 수 있다.
따라서, 듣기와 보기를 위한 실현된 주위에 의해, 플레이어(8)는 실제 환경에서의 매우 실감나는 테니스 경기를 체험할 수 있으며, 여기에서 플레이어는 그 가상의 상대방을 물리칠 수 있도록 실제 테니스 경기 상태에 놓인 것과 똑같이 움직일 수 있다. 이러한 경기는 플레이의 성립이 가능하도록 하기 위해 아무런 준비가 필요없거나 최소한의 준비를 요하는 시설 및 장소에서 플레이될 수 있어서 유리하다. 이는 실현된 주위에 실제 화상들을 부여하는 정확성이 얻어질 수 있으므로 사실이다. 테니스의 물리학에 대해서는 이미 통상의 디스플레이-기초 컴퓨터 게임과 관련하여 양호하게 모델링되어 있다.
가상의 매치가 램프(30) 형태의 추가 물체를 구비하는 경우의 실제 환경에서 벌어진다면, 제어 및 연산 유닛(17)내의 모델에서 상기 램프를 고려하거나 고려하지 않도록 선택될 수 있다. 이제까지 존재했던 테니스 예에 비해 본 발명에 따른 장치의 보다 복잡한 실시예에서는, 시야 내에 배치되는 투명 LCD 디스플레이가 시야를 자극하기 위한 전달 수단의 일부로서 사용되며, 상기 디스플레이는 그 표면에 있는 각각의 화소를 통해서 빛을 정지 또는 방출할 수 있다는 특징을 갖는다. 이와 관련하여, 장치의 변환기(5)로부터의 위치 및 배향 정보와 상기 환경 모델에 기초하여, 상기 제어 및 연산 유닛(17)은 램프의 화상을 생성하는 실제 환경으로부터의 빛을 실드(12)에 의해 꺼버릴 수 있다. 이는 실드의 위치 및 배향이 변환기의 위치 및 배향에 대한 지식에 의해 결정될 수 있기 때문에 가능하다. 따라서, 가상의 볼(29)은 실현된 주위에서 감춰지지 않은채로 이동할 수 있는 것으로 나타난다. 이러한 효과는 플레이어의 시야에 대한 위치 및 배향 정보와 모델이 눈의 해상도와 최소한 같은 사이즈여야, 즉 대략 1 분[호(arc)에 있어서]일 경우에만 얻어질 수 있다.
상기 테니스 예의 다른 실시예에서, 가상 볼(29)의 경로의 연산에서는, 환경 내에 램프(30)가 존재하는 것으로 간주된다. 따라서, 가상 볼(29)은 램프에 대해 퉁겨질 수 있고, 따라서 보다 복잡한 플레이 상황이 존재한다. 따라서, 플레이어는 보다 도전적인 게임 변수들을 생성할 수 있거나 감지할 수 없을 수 있는 주위에서 게임을 플레이할 수도 있다. 예로서, 낮게 달린 커다란 커트글래스 샹들리에가 있는 룸에서 통상의 테니스를 플레이하는 것은 경제적으로 합리적이지 않다. 실현된 주위에서 고도의 리얼리즘을 얻어내려면, 물리적 물체의 모델은 고도로 정확해야 한다. 본 발명에 따른 장치의 유연성을 예시하기 위해서, 일 실시예에서 상기 장치는 환경에 대한 정보 취득 수단을 구비하고, 본 발명에 따른 장치는 변환기와 제어 및 연산 수단을 상기 수단과 공유하도록 배치된다. 그와 관련하여, 실현된 주위로부터의 정보를 기초로 플레이어가 거동함으로써 룸내의 이동가능한 물체들 또한 모델링되어서 테니스 게임을 직접 실시할 수도 있다.
추가 예에서는, 이전 실시예에서의 테니스 게임이 어쨌든 가상의 상대방으로 한정되는 것으로 나타나 있다. 실제 상대방(플레이어)은 특정 실시예에서 본 발명에 따른 장치들이 하나의 제어 및 연산 유닛을 함께 공유하도록 배치된 본 발명에 따른 유사한 장치를 구비할 수도 있다. 이와 관련하여, 각각의 플레이어들에 대한 정보가 생성되어 전달 유닛에 전달되도록, 가상 볼의 경로, 양 플레이어의 각각의 가상 라켓, 및 네트와 라인을 연산하기 위해 두 세트의 제어 및 연산 정보가 제어 및 연산 유닛에 전달될 것이다. 본 예의 변형예에서, 동일한 물리적 환경에는 두 명의 플레이어가 존재한다. 청각 기관에 의해 수용된 정보를 전달하기 위한 수단이 실제 환경으로부터의 사운드가 로크 아웃되지 않도록 배치된다면, 각 플레이어의 주위가 실현될 때 시각적 인상과 청각적 인상들이 환경으로부터 상당한 정도로 취해지고 또한 제어 및 연산 유닛에 의해 전달 유닛에 전달된 가상 현상에 대한 정보로부터 약간의 정도로 취해진다.
두명의 테니스 플레이어들을 갖는 추가적인 변형예에서, 이들 두 플레이어는, 코트로 사용되는 적어도 간단한 모델에 의해 서로 간에 쉽고 명백하게 변형될 수 있는 각각의 룸 안의 영역이 동일한 기하학적 특성을 갖도록 구조되는 두개의 상이한 룸 형태의 환경에 각각 배치된다. 각각의 코트 밖의 영역은 완전히 상이할 수 있다. 이는 주위가 실현될 때 각각의 플레이어가 완전히 다른 배경을 바라보는 한편 각각의 실제 환경에 의해 주어지는 상이한 광(light) 조건을 갖게됨을 의미한다. 이들은 상이한 사운드 배경 등을 갖지만 각각의 전달 유닛으로부터의 자극에 의해 게임/주위내의 가상 현상을 공유한다. 이와 관련하여, 이 간단한 예에서는, 상대방의 가상 라켓만을 볼 수 있는 시뮬레이팅된 보이지 않는 상대방에 대해 게임에서와 동일한 시각적 효과가 얻어진다. 이 게임은 인접한 룸 뿐이 아니라 보다 멀리 있는 룸에서도 이루어질 수 있다. 본 예는 본 발명에 따른 장치가 한 사람 이상의 사람을 포함하는 인터랙티브 플레잉 상황에서 사용되는 완전히 유사한 환경에 제한되지 않음을 보여준다.
일 실시예에서는, 본 발명에 따른 장치로서, 이전 테니스 예에 따른 본 발명의 두개의 장치와, 최소의 공동 코트를 달성하기 위한 하나의 수단을 포함하는 장치가 사용된다. 또한, 상기 장치는 각각의 생명체에 대한 환경에 관한 정보를 얻기 위한 두개의 취득 수단을 구비하며, 이 수단은 최소 시작 환경에서 출발하여, 공통적으로 충분한 특성을 갖는 각 환경의 얼마나 많은 부분이 공통의 코트로서 사용될지를 비교하기 위해 본 발명에 따른 장치에 포함되는 제어 및 연산 유닛과 별개의 제어 및 연산 유닛에 포함되는 제어 및 연산 유닛중 어느 하나에서 수행되는 알고리즘을 사용하도록 구조된다. 상기 알고리즘은 상기 영역을 점진적으로 증대시키며, 이 영역을 증가시키는 각 단계에서 발견되는 고정 물체들을 비교한다. 일부 환경에서 장애물이 발견되면, 다른 환경에 대응하는 장애물이 존재하는지를 조사한다. 후자의 경우에, 만약 장애물들이 매우 유사한 특성을 가지면 장애물 또한 포함될 수 있고, 그렇지 않다면 장애물이 한정되는 방향으로 반복(iteration)이 정지된다. 이 알고리즘은 영역을 증가시키기 위한 어떠한 방법도 남지 않을 때까지 반복된다. 이런식으로 얻어진 코트들은 이후 게임을 플레이하기 위한 두개의 세상 사이에서 교차하는 장소를 구성하며, 이는 각 플레이어에 대해 상이한 배경 부분들만이 생성되는 이전에 언급된 테니스 경우에 비교하여 상당한 정도로 증가되는 가능성을 일종의 체험에 부여할 수 있다.
일 실시예에서 테니스 게임의 후자의 언급된 변형예의 일 실시예에서는, 각 플레이어의 장치의 개별 제어 및 연산 유닛들과 필요한 입력 데이타가 공통적으로 사용된다. 연산은 네트워크를 통해서 본 특수 예에서는 인터넷을 통해서 두개의 제어 및 연산 유닛 사이에서 연결된다. 이 간단한 실시예에서, 각각의 제어 및 연산 유닛은 그 플레이어의 머리뿐 아니라 라켓에 관한 위치 및 배향에 대한 정보를 다른 제어 및 연산 유닛에 제공한다. 가상 볼의 경로는 공통의 제어 및 연산 유닛에 의해서 또는 각 유닛의 결과를 상호 제어하는 두 유닛에 의해서 연산될 수 있다. 이후 각각의 연산 유닛은 그 자신의 각 전달 유닛으로 전달되어질 정보를 연산한다.
본 발명의 장치를 구비한 한명의 플레이어만을 갖는 상기 제 1 테니스 예의 추가 변형예에서는, 실제 물체, 즉 이번 특별한 경우에는 램프의 부근에서 가상의 볼이 어떻게 움직일지에 관한 통상적인 자연의 법칙보다는 제어 및 연산 유닛에 다른 특별한 물리적 법칙이 형성된다. 반대되는 전하를 갖는 두개의 첨단(point)형 사이에서와 동일한 형태의 반발 퍼텐셜을 갖는 볼처럼 둥근 램프가 그 내부에서 모델링되었다. 이는 볼의 경로에 상당한 영향을 주며 따라서 플레이어에게 있어서는 다른 게임 체험에 대한 가능성과 함께 상이한 주위가 실현된다. 이 예는 순수한 물리적 세계들과 매우 특수한 세계들 사이의 특성을 혼합하고 그와 관련하여 생명체가 체험을 얻을 수 있는 실현된 주위 형태의 결과를 나타내기 위한 장치가 사용될 수 있음을 보여준다. 이 상황에서도 리얼리즘을 형성하기 위해서는 환경과 가상 현상이 매우 정확하게 상호 연결될 것이 요구된다.
플레이어에게 의도되고 테니스 예의 이전 변형예와 유사한 예에서, 그라운드는 전압이 인가되는 전기적 변전소를 갖는 구역으로 구성되는 바, 이 구역은 차단기, 전환 스위치, 변압기, 유도기 등과 같은 일반적으로 발생하는 전기 장치들을 그 영역에 구비한다. 환경의 특성 전기 퍼텐셜은 언급된 종류의 장치들 주위의 전기 퍼텐셜의 CAD-모델에 의해 모델링되어 제어 및 연산 유닛 내부로 실행되며, 가상 볼은 소규모 충전된 첨단형 소스와 같은 가상 전기 특성을 갖는다. 플레이어는 이 경우 장치 주위에서 전기장이 어떻게 거동하는지를 이해하기 위해 그 동작을 실시할 수도 있다. 본 예는 장치의 유용성이 특정한 형태의 환경에 한정되거나 비자기적 방해 환경에서 사용되도록 한정되지 않으며 본 발명의 장치가 유용한 트레이닝을 위해 사용될 수 있음을 보여준다.
이전 예의 보다 복잡한 실시예에서, 시각 기관에 자극을 전달하기 위한 전달 수단은 화상 정보에 대한 취득 수단을 구비한다. 또한, 눈을 향해 입사되는 빛에 대한 경로는 비침투성 실드 형태의 차단 수단에 의해 차단된다. 상기 취득 수단으로부터 취득된 정보는 환경 모델내에서 시뮬레이팅된 전기 퍼텐셜로부터의 화상 정보와 중첩되며, 따라서 환경의 전기적 특성에 대한 정보는 실제 화상에 균일하게 적합화된 다른 반투명 색채(tints)로 표시된다. 상기 전달 유닛은 이후 눈의 망막에 화상을 투사하기 위한 전달 수단에 의해 전체 화상을 발생시킨다. 이 경우 실현된 주위에서의 가상 테니스 볼은 실제 환경에서의 퍼텐셜 필드에서 이동하는 것을 볼 수 있다. 본원에 기재된 예들이 플레이 및 게임의 캐릭터를 갖고 있지만, 본 발명에 따른 장치는 환경과 완전히 또는 부분적으로 일치하는 주위에서의 현상을 예를 들어 과학적 목적을 위해서 실제의 방식으로 조사 및 시각화할 수 있다.
본 예의 특성은 다시, 플레이어의 시야에 대한 위치 및 배향 정보 뿐 아니라 모델에 대해 높은 정확성을 요하는 것으로, 이러한 고 정확성은 하나의 동일한 장 치에 의해 동시에 기능이 가장 상이한 환경들에서 얻어질 수 있어야 한다는 요건이 동시에 존재한다면 실현된 주위를 생성하기 위한 이미 알려진 장치들이 사용될 때는 달성될 수 없는 것이다.
상술한 본 발명에 따른 장치의 여러가지 실시예들에 포함된 콤포넌트(26), 즉 장비 홀더 형태의 콤포넌트는 다수의 제어 버튼을 구비할 수도 있다. 이와 관련하여, 플레이어는 실현된 주위에서 가상 현상들의 상이한 특성들을 조정할 수 있다. 특히, 제어 버튼에 의하면, 제어 및 연산 유닛(17)에 제어 신호들이 전달됨으로써, 가상 테니스 코트상에서의 가상 라인(25)들의 색상 선택이 변화될 수 있다.
시각적 정보를 전달하기 위한 전달 유닛의 수단(12)이 화상 정보를 얻기 위한 취득 수단과, 환경의 빛을 차단하는 수단, 및 망막상에 화상들을 직접 투사하기 위한 시각 정보 전달 수단을 포함하고, 도구 콤포넌트(26)에 제어 버튼들이 제공되는 테니스 예에서는, 제어 버튼으로부터 제어 및 연산 유닛(17)으로 신호가 방출되어 플레이어가 겪는 주위가 클레이 코트상에서의 플레이와 유사하게 된다. 이 경우에, 실제 환경에서의 플로어의 모든 색상들은 색상의 그라벨(gravel: 여과용 자갈) 형태의 색상 범위에서의 색상으로 교환되며, 또한 사람은 클레이 코트에 상당하는 섬유적 및 물리적 조건들을 체험하게 된다. 이전 예에서와 동일한 본 발명에 따른 장비를 갖는 다른 테니스 예에서, 실제 상대방은 제어 및 연산 유닛에서의 시뮬레이션을 거쳐서 상대방의 가상 의복을 변경하기 위해 수정된 장비 콤포넌트의 제어 버튼들을 사용한다. 이 예의 다음 단계에서, 플레이어들중 한 명은 상대방이 자신을 볼 수 있도록 제어 버튼을 통해서 제어 및 연산 유닛 내에서의 특수한 연산 모듈을 작동시킨다. 이는 상대방의 뒤에 주위를 균일하게 매끄럽게 삽입할 것을 요한다. 따라서, 상대방이 화상에 발생하는 불완전부를 통해서 이기고 그로 인해 다른 플레이어가 어디에 존재하는지를 간접적으로 이해할 수 없는 화상을 부여하기 위해서는, 환경의 상세한 모델과 위치 및 배향 측정의 고도의 정확성이 요구된다.
본 발명에 따른 장치 또는 배치의 사용이 상술된 변형예들이나 다른 변형예들에서 가상 테니스 게임에만 한정되지 않는 것이 강조되어야 한다. 제어 및 연산 유닛에서 모델을 간단히 교체하는 것에 의해, 그라운드는 예를 들어 골프와 같은 게임으로 또는 복잡도가 다른 퀴디치(Quidditch) 게임으로 변경될 수 있다. [퀴디치는 제이 케이 롤링이 저술한 해리 포터에 대한 상상 문학 서적과, 특별 간행물인 "Quidditch Through the Ages and Fantastic Beasts and Where to Find Them" (ISBN: 0439284031)에 기재된 게임이다] 또한, 다른 모든 형태의 게임, 플레이 및 스포츠가 본 발명에 따른 장치를 구비하는 환경에서 실행될 수 있으며, 이는 가상의 현상들이 주위에서 실현되는 환경의 실제 화상들과 합쳐지는 세계에서 플레이될 수 있다. 게임이 진행되는 도중에 모든 형태의 칼, 레이저 칼, 창, 총기에 대해서는, 상기 장비 콤포넌트의 가상 테니스 라켓(27)이 쉽게 변경될 수 있다. 상기 장비 콤포넌트가 예를 들어 상술한 종류의 변환기에 연결되는 실제의 테니스 라켓이나 실제의 칼로 구성되는 것은 당연하다. 따라서 플레이어가 갖는 장비는 가상 장비로서 은닉되거나 발생될 수 있다. 게임들 및 이들 게임의 규칙은 제어 및 연산 유닛(17)에서 각각 변경되거나 저장될 수 있다.
도 7은 오케스트라에서의 다수의 가상 뮤지션(48)들과, 헤드셋(14) 형태의 수단에 의해 머리(10)에 연결되는 본 발명에 따른 장치의 변형예를 갖는 청취자(listener)(생명체)로 구성되는 환경을 예로서 도시한다. 이 경우에 상기 장치는 이전 예들에서 언급된 종류의 변환기(5)와, 단일/다수의 청각 기관에 자극을 전달하기 위한 세개의 콤포넌트를 갖는 수단(15)을 포함하는 전달 유닛과, 환경을 3차원으로 표시하는 제어 및 연산 유닛을 포함하며, 또한 이 특별한 경우에는 동일한 음악 부분을 동일한 템포로 연주하는 상이한 악기들로부터의 소리를 레코딩하고 레코딩에 사용된 단일/다수의 마이크에 대한 각 악기의 위치 및 배향을 나타내는 데이타 베이스를 포함한다. 사운드 정보에 대한 전달 수단의 세가지 콤포넌트들중 두가지는 도 6에 따른 생명체의 귀(46) 주위에 배치되는 세개의 확성기 요소(45)로 구성되며, 상기 확성기 요소에서는 변환기에 대한 각 확성기 요소의 위치 및 배향이 고정되어 잘 알려져 있다. 제3의 콤포넌트는 생명체의 머리에 공지된 위치에서 그리고 변환기에 대한 공지된 방향으로 배치되는 진동 요소(49)로 구성된다.
본 발명에 따른 장치를 장착한 청취자가 룸 안에서 이동하거나 머리(10)를 움직이면, 머리의 위치 및 배향에 대한 정보가 제어 및 연산 유닛(17)에 전달될 것이다. 제어 및 연산 유닛(17)에서, 연산은, 기존 환경 모델에서 시작해서, 상이한 가상의 오케스트라 단원들(48)의 위치, 즉 공통의 가능한 레코딩 시에 앉아있는 위치 또는 그들이 배치될 모델에서 정해지는 위치에 의해 이루어진다. 다른 것들 중에서 강도 및 지연과 같은 사운드 상태가 연산될 때 새로운 연산의 매 경우마다 레코딩이 이루어지는/이루어진 매우 정확한 시점이 고려되며, 사운드 형성 및/또는 진동 형성을 위한 전달 유닛의 수단이 배치되는 지점에서 각각의 개별 사운드의 특성이 고려된다. 전달 유닛에서의 사운드 형성을 위한 각 수단에서의 모든 사운드에 의해 만들어지는 신호가 각각의 수단으로 전달되며, 청취자에게 음향적 주위를 실현시키며, 상기 주위는 위치 및 배향에 종속적이다. 따라서, 청취자는 오케스트라에서 걸어다니고 그것이 상이한 위치들에서 어떻게 소리나는지를 들어보거나 멀리서 음악을 듣기 위해 오케스트라에서 물러서도록 선택할 수 있다.
이전 예에서 사용된 본 발명에 따른 장치의 일 실시예에서는, 환경의 음향적 특성에 대한 정보가 모델로서 저장된다. 이로써, 실현된 주위는 어떤 점에서는 실제 환경과, 레코딩된 음악 부분의 조합이 된다.
이전 예에서 사용된 본 발명에 따른 장치의 다른 실시예에서, 청취자는 레코딩된 오케스트라에서 제 1 바이올린을 배제하고 제 1 바이올린 연주자가 앉아서 연주해야 하는 곳으로 생각되는 위치에서 자신의 바이올린을 갖고 앉도록 선택할 수 있다. 이 경우 예를 들어 전달 유닛은 가상적으로 달성되는 사운드와 실제 사운드를 중첩할 수 있도록 사운드를 전달하기 위한 각각의 수단에 대해 마이크 형태의 사운드 형성 수단을 취득함으로써 완성된다. 실현된 주위는 일반화된 가라오케 장치로서 기술될 수 있다.
이전 실시예의 다른 변형예에서는 본 발명에 따른 제 2 장치를 구비한 다른 청취자가 존재하는 바, 여기에서 제 2 장치는 제 1 청취자의 장치와 공통되는 제어 및 연산 유닛을 구비하지만, 제 2 청취자의 변환기는 또한 그 위치 및 배향 정보를 전달한다. 제 2 청취자는 실제 환경에서의 그 장치의 위치 및 배향에서의 자극 정 보를 그 전달 유닛에 공통적인 제어 및 연산 유닛으로부터 전달한다. 따라서, 실현된 주위는 제 2 청취자에게, 제 1 바이올린 연주자에 관한 것을 제외하고는 가상적인 오케스트라를 청취할 가능성을 준다. 따라서, 상기 장치는 상당한 3차원 음향 성질을 갖는 조합된 음악 체험을 구성하는 실현된 주위를 부여한다.
추가적인 예에서, 이전의 음악 청취 예들은 본 발명에 따른 장치에 시각적 정보를 위한 전달 수단이 포함되는 것으로 보상된다. 따라서, 실현된 주위에는 가상의 뮤지션들이 생길 수 있다. 이와 관련하여, 일 실시예에서는 상술한 테니스 예들에서 기재된 것과 동일한 시각 정보 전달 수단이 사용된다.
이전 예에서의 실시예와 유사한 환경에서는, 다수의 실제 사운드 소스들, 본 예에서는 실제의 오케스트라 단원들이 존재한다. 청취자에게는 이전 예에 따른 음향 정보 전달 수단으로 구성되고 각 사운드 형성 요소에서 마이크 형태의 레코딩 수단에 의해 보상되는 전달 유닛을 구비하는 본 발명에 따른 장치가 제공된다. 상기 마이크들은 정보가 제어 및 연산 유닛에 전달되도록 연결되는 바, 상기 제어 및 연산 유닛은 사운드를 분석하여 그 정보를 위치 및 배향 정보와 함께 모아놓는다. 이와 관련하여, 상이한 사운드 성분들은 전기 회로나 컴퓨터 프로그램에 의해 분리될 수 있으며, 청취자의 머리의 배향에 대한 특정한 주어진 방향을 따라서 배치되는 소스에서 나오는 성질을 갖는 특정한 사운드만이 실현된 주위를 통해서 청취자에게 전달될 것이다. 이 경우에, 본 발명에 따른 장치는 청취자에게, 자신의 고유한 위치 및 배향의 절대적 방향 및 위치 결정 가능성과 함께 직접 청취 형태의 청취 체험을 준다. 이와 관련하여, 청취자의 실현된 주위에서 방향성을 갖는 사운드 와 방향성을 갖지 않는 사운드를 동시에 혼합할 수 있다.
본 발명에 따른 장치의 다른 실시예에서는, 환경, 즉 룸의 모델이 룸의 다른 현상들에 대한 다른 사운드와 조합된다. 예를 들어 눈이 안보이는 생명체에 의해 사용되는 본 발명에 따른 장치는, 이전 예에서와 같이 설계되고, 제어 및 연산 유닛에 존재하는 환경의 모델이 룸 내의 상이한 물체들에 대한 거리의 함수로서 사운드 정보를 생성하도록 배열된다. 또한, 눈이 안보이는 생명체는, 장치 내에 구비되는 자유롭게 이동할 수 있는 콤포넌트를 구비할 수도 있으며, 상기 콤포넌트는 제어 및 연산 유닛에 신호를 전달할 수 있는 제어 버튼을 갖는 상기 테니스 예에서 기재된 것과 같은 종류의 장비 홀더 형태이다. 일 실시예에서는, 변환기로부터의 위치 및 배향 정보에 따라 생명체가 날카로운 모서리부에 접근할 경우 모델 내의 룸안에서의 모든 날카로운 모서리들이 눈이 안보이는 생명체에 경고 음을 발생하도록 선택된다. 상기 정보는 전달 유닛을 통해서 실현된 주위로 전달되며, 눈이 안보이는 생명체는 날카로운 모서리들과의 충돌을 쉽게 피할 수 있다.
본 발명에 따른 장치와 방법이 예시된 실시예들에만 한정되지 않음은 명백하다. 여러가지 수정 가능성들이 이미 앞서 언급되어 있다. 추가적인 그러한 가능성들은 본 발명의 사상이 도입된다면 당업자에게 있어 명백한 것이다. 따라서 본 발명은 청구범위에 의해 한정되는 보호 범위에만 한정되며 동등한 실시예들이 특허 보호의 범위 내에 포함되는 점이 강조되어야 한다.

Claims (45)

  1. 생명체에 대한 실제 환경에서 상기 생명체용 주위(milieu)를 생성하기 위한 장치로서, 상기 주위에는 실제 환경의 적어도 일부분과 적어도 하나의 가상 현상이 포함되고, 상기 생명체가 체험하는 상기 주위의 특성들은 상기 생명체 또는 그 일부의 위치 및/또는 배향--이 위치 및/또는 배향은 상기 실제 환경에 대해서 상대적임--에 종속되며,
    상기 실제 환경에서 생명체에 주위를 생성하기 위한 장치는 자극을 발생하기 위한 부재와, 발생된 자극을 상기 생명체에 전달하여 상기 생명체에 대해 상기 주위를 실현하기 위한 전달 유닛을 포함하고,
    상기 자극 발생 부재는, 변환기, 및 상기 생명체와 상기 변환기를 그 상대적 위치 및/또는 배향이 제한된 인터벌 이내로 배치되도록 연결시키고 상기 변환기의 위치 및/또는 배향과 실제 환경에 대한 정보에 의해 자극을 발생하기 위한 수단을 포함하는 실제 환경에서 생명체에 주위를 생성하기 위한 장치에 있어서,
    상기 변환기는 실제 환경에서의 신호 소스들로부터 입사 광학 신호들을 수신하고 상기 변환기에 대해서 상기 수신된 신호들의 변환기에 대한 상대적 입사 방향들을 기록함으로써 실제 환경에 대한 그 위치 및/또는 배향을 결정하는 것을 특징으로 하는 실제 환경에서 생명체에 주위를 생성하기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 자극 발생 부재는 상기 변환기 및 상기 전달 유닛과 통신(communicate)하는 제어 및 연산 유닛을 구비하며, 상기 제어 및 연산 유닛은, 실제 환경 및 실현된 주위에 대한 정보를 제공하도록 배치되어 소요 자극을 연산하고 상기 전달 유닛을 제어하기 위한 컴퓨터 모델을 사용하는 것을 특징으로 하는 실제 환경에서 생명체에 주위를 생성하기 위한 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전달 유닛은 상기 생명체의 시각 기관들을 통해서 자극들을 전달하기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 실제 환경에서 생명체에 주위를 생성하기 위한 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 전달 수단은 상기 생명체의 시각 기관에 의해 수용될 정보를 전달하기 위한 연결 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 실제 환경에서 생명체에 주위를 생성하기 위한 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 전달 수단은 상기 생명체의 단일/다수의 눈에 화상을 직접 투사함으로써 상기 자극들을 전달하도록 설계되어 있는 것을 특징으로 하는 실제 환경에서 생명체에 주위를 생성하기 위한 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전달 유닛은 상기 생명체의 청각 기관을 통해서 상기 자극들을 전달하기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 실제 환경에서 생명체에 주위를 생성하기 위한 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 전달 수단은 상기 생명체의 청각 기관에 의해 수용될 정보를 전달하기 위한 연결 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 실제 환경에서 생명체에 주위를 생성하기 위한 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 전달 수단은 상기 생명체의 두개(skull) 또는 청각 기관의 일부분을 기계적으로 진동시킴으로써 상기 자극들을 전달하도록 설계되어 있는 것을 특징으로 하는 실제 환경에서 생명체에 주위를 생성하기 위한 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전달 유닛은 상기 생명체의 촉각 기관에 의해 수용될 정보를 전달하기 위한 연결 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 실제 환경에서 생명체에 주위를 생성하기 위한 장치.
  10. 삭제
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전달 유닛은 상기 생명체의 후각 기관에 의해 수용될 정보를 전달하기 위한 연결 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 실제 환경에서 생명체에 주위를 생성하기 위한 장치.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전달 유닛은 상기 생명체의 미각 기관에 의해 수용될 정보를 전달하기 위한 연결 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 실제 환경에서 생명체에 주위를 생성하기 위한 장치.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 실제 환경이 하나 이상의 위치 및/또는 방향에서 갖는 하나 이상의 특성을 레코딩 또는 측정함으로써 실제 환경으로부터 정보를 취득하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 실제 환경에서 생명체에 주위를 생성하기 위한 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 취득하기 위한 수단은 상기 제어 및 연산 유닛과 통신하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 실제 환경에서 생명체에 주위를 생성하기 위한 장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 취득 수단은 생명체의 단일/다수의 눈이 실제 환경에 대해 갖는 위치 및/또는 배향을 검출하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 실제 환경에서 생명체에 주위를 생성하기 위한 장치.
  16. 제13항에 있어서, 상기 취득 수단은 생명체의 단일/다수의 눈이 실제 환경에 대해 갖는 위치 및/또는 배향을 검출하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 실제 환경에서 생명체에 주위를 생성하기 위한 장치.
  17. 제13항에 있어서, 상기 취득 수단은 생명체의 단일/다수의 눈의 촛점맞춤을 검출하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 실제 환경에서 생명체에 주위를 생성하기 위한 장치.
  18. 제13항에 있어서, 상기 취득 수단은 빛이 들어오는 생명체의 단일/다수의 눈의 개구의 크기를 검출하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 실제 환경에서 생명체에 주위를 생성하기 위한 장치.
  19. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 변환기는 이 변환기와 실제 환경이 서로에 대해 이동할 때 상기 실제 환경에 대한 그 위치 및/또는 배향을 반복적으로 결정하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 실제 환경에서 생명체에 주위를 생성하기 위한 장치.
  20. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 변환기는, 이 변환기와 실제 환경이 서로에 대해 이동할 때 임의의 좌표계 내에서 상기 생명체에 의해 자유롭게 이동할 수 있도록 그리고 상기 실제 환경에 의해 기계적으로 안내되지 않도록 배치되는 것을 특징으로 하는 실제 환경에서 생명체에 주위를 생성하기 위한 장치.
  21. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 변환기(5)는 신호 수신 방향 영역을 갖고 설계되며, 이 영역은 0.2 스테라디안(sr)을 초과하는 입체각을 구성하고, 상기 변환기가 상기 신호 소스(9)들로부터 입사 신호를 수신하도록 배치되는 신호 수신 방향들의 집합된 양에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 실제 환경에서 생명체에 주위를 생성하기 위한 장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 변환기(5)의 상기 신호 수신 방향 영역은 1 스테라디안을 초과하는 입체각을 구성하는 것을 특징으로 하는 실제 환경에서 생명체에 주위를 생성하기 위한 장치.
  23. 제21항에 있어서, 상기 변환기(5)의 상기 신호 수신 방향 영역은 2 스테라디안을 초과하는 입체각을 구성하는 것을 특징으로 하는 실제 환경에서 생명체에 주위를 생성하기 위한 장치.
  24. 제21항에 있어서, 상기 변환기(5)의 상기 신호 수신 방향 영역은 4 스테라디안을 초과하는 입체각을 구성하는 것을 특징으로 하는 실제 환경에서 생명체에 주위를 생성하기 위한 장치.
  25. 제21항에 있어서, 상기 변환기(5)의 상기 신호 수신 방향 영역은 위상적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 실제 환경에서 생명체에 주위를 생성하기 위한 장치.
  26. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 변환기(5)는 환경에 대한 그 위치 및/또는 배향을 적어도 2 자유도에 관하여 결정하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 실제 환경에서 생명체에 주위를 생성하기 위한 장치.
  27. 제26항에 있어서, 상기 변환기(5)는 환경에 대한 그 위치 및/또는 배향을 적어도 3 자유도에 관하여 결정하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 실제 환경에서 생명체에 주위를 생성하기 위한 장치.
  28. 제27항에 있어서, 상기 변환기(5)는 환경에 대한 그 위치 및/또는 배향을 적어도 4 자유도에 관하여 결정하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 실제 환경에서 생명체에 주위를 생성하기 위한 장치.
  29. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 자극 발생 부재에 신호들을 전달하여 그 기능을 제어하도록 생명체에 의해 휴대될 수 있는 콤포넌트를 포함하는 것을 특징으로 하는 실제 환경에서 생명체에 주위를 생성하기 위한 장치.
  30. 제29항에 있어서, 상기 휴대가능한 콤포넌트는 생명체가 이 콤포넌트를 상기 실제 환경에 대해 이동시키는 방식으로 생명체에 대해 실현된 주위에서의 작동을 달성하기 위한 장비를 구성하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 실제 환경에서 생명체에 주위를 생성하기 위한 장치.
  31. 제29항에 있어서, 상기 휴대가능한 콤포넌트는 상기 변환기 또는 상기 실제 환경에 대한 그 위치 및/또는 배향을 결정하도록 배치되는 추가 변환기를 구비하는 것을 특징으로 하는 실제 환경에서 생명체에 주위를 생성하기 위한 장치.
  32. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 가상 현상은 가상 물체가 환경에서 어떻게 작동하는지에 관한 수학적 법칙인 가상 물리학을 따르도록 설계된 것을 특징으로 하는 실제 환경에서 생명체에 주위를 생성하기 위한 장치.
  33. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 변환기는 실제 환경에 대한 그 위치 및/또는 배향을 적어도 2 자유도에 관하여 결정하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 실제 환경에서 생명체에 주위를 생성하기 위한 장치.
  34. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 변환기는 실제 환경에 대한 그 위치 및/또는 배향을 적어도 3 자유도에 관하여 결정하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 실제 환경에서 생명체에 주위를 생성하기 위한 장치.
  35. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 변환기는 실제 환경에 대한 그 위치 및/또는 배향을 적어도 4 자유도에 관하여 결정하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 실제 환경에서 생명체에 주위를 생성하기 위한 장치.
  36. 제1항 또는 제2항에 있어서, 인터넷과 같은 로컬 및/또는 글로벌 네트워크에 연결되는 것을 특징으로 하는 실제 환경에서 생명체에 주위를 생성하기 위한 장치.
  37. 생명체에 대한 실제 환경에서 각각의 장치에 의해 상기 생명체용의 주위를 생성하기 위해 네트워크에 연결되는 둘 이상의 장치를 포함하는 기구로서, 상기 주위는 상기 실제 환경의 적어도 일 부분과 적어도 하나의 가상 현상을 포함하고, 상기 주위의 특성들은 상기 실제 환경에 대한 상기 생명체 또는 그 일부의 위치 및/또는 배향에 따라서 생명체에 의해 체험되는 기구에 있어서,
    상기 장치 각각은, 자극을 발생하기 위한 부재와, 발생된 자극을 상기 생명체에 전달하여 상기 생명체에 대해 상기 주위를 실현하기 위한 유닛을 포함하며,
    상기 자극 발생 부재는, 실제 환경에서의 신호 소스들로부터 입사 광학 신호들을 수신하여 수신된 신호들의 변환기에 대한 상대적인 입사 방향들을 기록함으로써 실제 환경에 대한 그 위치 및/또는 배향을 결정하도록 배치되는 변환기, 및 상기 생명체와 상기 변환기를 그 상대적 위치 및/또는 배향이 제한된 인터벌 이내로 배치되도록 연결시키고 상기 변환기의 위치 및/또는 배향과 실제 환경에 대한 정보에 의해 자극을 발생하기 위한 수단을 포함하고,
    상기 기구는, 발생되는 주위들에 기초하여, 생명체들에 실현되는 최소 공통 주위를 형성하기 위한 수단을 구비하며, 상기 생명체들 각각은 상기 생명체들이 체험하는 특성들을 달성할 수 있는 것을 특징으로 하는 기구.
  38. 생명체에 대한 실제 환경에서 생명체에 주위를 생성하기 위한 방법으로서, 상기 주위는 상기 실제 환경의 적어도 일부와 적어도 하나의 가상 현상을 포함하고, 상기 생명체가 체험하는 상기 주위의 특성들은 상기 실제 환경에 대한 상기 생명체 또는 그 일부의 위치 및/또는 배향--이 위치 및/또는 배향은 상기 실제 환경에 대해서 상대적임--에 종속되는 것인, 상기 주위 생성 방법에 있어서,
    상기 생명체에 자극을 발생하기 위한 부재--상기 자극 발생 부재는 변환기를 구비하되, 이 변환기는 상기 생명체와 상기 변환기의 상대적 위치 및/또는 배향이 제한된 인터벌 이내로 배치되도록 상기 생명체에 연결됨--가 제공되고;
    상기 변환기의 위치 및/또는 배향과 상기 실제 환경에 대한 정보에 의해 상기 자극들이 발생되고;
    상기 발생된 자극들이 상기 생명체에 전달되어 상기 생명체에 대한 상기 주위를 실현하고;
    상기 변환기에서 실제 환경에서의 신호 소스들로부터의 입사 광학 신호들을 수신하며;
    상기 수신된 신호들의 상대적인 입사 방향들을 기록함으로써 실제 환경에 대한 상기 변환기의 위치 및/또는 배향을 결정하는 것
    을 포함하는 실제 환경에서 생명체에 주위를 생성하는 방법.
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