KR102312899B1 - 홀로그래픽 오브젝트에 대한 스마트 투명도 - Google Patents

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Abstract

혼합 현실 또는 가상 현실 환경에서 홀로그래픽 오브젝트에 대한 디바이스 유저의 근접도를 머리 추적이 결정하는 것을 가능하게 하는 센서 패키지를 갖는 헤드 마운트형 디스플레이(HMD) 디바이스가 구성된다. 유저에 가장 가까운 근단 쉘(near shell), 및 유저로부터 가장 먼 원단 쉘(far shell)을 포함하는, 동심원적으로 정렬된 체적 쉘(volumetric shell)을 포함하는 페이드 볼륨(fade volume)이 유저 주변에 배치된다. 홀로그래픽 오브젝트가 원단 쉘을 넘어서는 경우, HMD 디바이스는 그 오브젝트를 완전히 불투명하게(즉, 투명도가 없음) 렌더링한다. 유저가 홀로그래픽 오브젝트를 향해 움직이고 홀로그래픽 오브젝트가 원단 쉘과 교차함에 따라, 홀로그래픽 오브젝트의 불투명도는 투명도가 증가하면서 점점 희미해져서 홀로그래픽 오브젝트 뒤의 백그라운드를 드러내게 된다. 홀로그래픽 오브젝트의 투명도는, 오브젝트가 근단 쉘에 더 가까워짐에 따라 증가하고, 근단 쉘이 오브젝트에 도달하는 경우 오브젝트는 완전히 투명해지고 그 결과 백그라운드가 완전히 보이게 된다.

Description

홀로그래픽 오브젝트에 대한 스마트 투명도{SMART TRANSPARENCY FOR HOLOGRAPHIC OBJECTS}
혼합 현실 및 가상 현실 컴퓨팅 디바이스, 예컨대 헤드 마운트형 디스플레이(head mounted display; HMD) 시스템 및 핸드헬드 모바일 디바이스(예를 들면, 스마트폰, 태블릿 컴퓨터, 등등)는, 유저의 시야(field of view)에서 그리고/또는 디바이스의 카메라의 시야에서 유저에게 가상 및/또는 실제 오브젝트에 관한 정보를 디스플레이하도록 구성될 수도 있다. 예를 들면, HMD 디바이스는 - 씨쓰루 디스플레이(see-through display) 시스템 또는 카메라 패스쓰루(pass-through) 또는 다른 외향(outward) 센서를 구비하는 불투명 디스플레이 시스템을 사용하여 - 실세계 오브젝트가 혼합된 가상 환경, 또는 가상 오브젝트가 혼합된 실세계 환경, 또는 순수한 가상 세계를 디스플레이하도록 구성될 수도 있다. 마찬가지로, 모바일 디바이스는 카메라 뷰파인더 윈도우를 사용하여 이러한 정보를 디스플레이할 수도 있다.
이 배경은 후속하는 개요 및 상세한 설명에 대한 간략한 상황(context)을 소개하기 위해 제공된다. 이 배경은, 청구되는 주제의 범위를 결정함에 있어서 보조가 되도록 의도되지 않으며, 또한 청구되는 주제를, 상기에서 제시되는 단점 또는 문제점 중 임의의 것 또는 전체를 해결하는 구현예로 제한하는 것으로 보이도록 의도된 것도 아니다.
혼합 현실 또는 가상 현실 환경에서 홀로그래픽 오브젝트에 대한 디바이스 유저의 근접도를 머리 추적이 결정하는 것을 가능하게 하는 센서 패키지를 갖는 HMD 디바이스가 구성된다. 유저에 가장 가까운 근단 쉘(near shell), 및 유저로부터 가장 먼 원단 쉘(far shell)을 포함하는, 동심원적으로 정렬된 체적 쉘(volumetric shell)을 포함하는 페이드 볼륨(fade volume)이 유저 주변에 배치된다. 홀로그래픽 오브젝트가 원단 쉘을 넘어서는 경우, HMD 디바이스는 그 오브젝트를 완전히 불투명하게(즉, 투명도가 없음) 렌더링한다. 유저가 홀로그래픽 오브젝트를 향해 움직이고 홀로그래픽 오브젝트가 원단 쉘과 교차함에 따라, 홀로그래픽 오브젝트의 불투명도는 투명도가 증가하면서 점점 희미해져서 홀로그래픽 오브젝트 뒤의 백그라운드를 드러내게 된다. 홀로그래픽 오브젝트의 투명도는, 오브젝트가 근단 쉘에 더 가까워짐에 따라 증가하고, 근단 쉘이 오브젝트에 도달하는 경우 오브젝트는 완전히 투명해지고 그 결과 백그라운드가 완전히 보이게 된다.
다양하고 설명에 도움이 되는 예에서, 알파 합성(alpha compositing)이 활용되고, 근단 및 원단 쉘에 대한 각각의 근접도에 따라 픽셀 단위 기반으로 알파 값이 결정된다. 근단 쉘과 원단 쉘 사이의 거리에 대한 픽셀마다의 알파 값을 평활하게 블렌딩하기(blend) 위해, 투명도 블렌드 곡선(transparency blend curve)이 활용될 수도 있다. 유저가 홀로그래픽 오브젝트에 근접함에 따라 불투명도를 페이딩하고 투명도를 증가시키는 것은 시각적 불편함을 감소시키는 것을 도울 수 있고, 이렇게 되지 않으면 오브젝트가 가리게 될 백그라운드의 폐색(occlusion)을 방지할 수 있다. 다른 예에서, 투명도는 디더링(dithering) 기술을 사용하여 구현될 수도 있다.
이 개요는 하기의 상세한 설명에서 더 설명되는 엄선된 개념을 간소화된 형태로 소개하기 위해 제공된다. 이 개요는 청구된 주제의 주요한 피쳐 또는 본질적인 피쳐를 식별하도록 의도된 것도 아니고, 청구된 주제의 범위를 결정함에 있어서 보조로서 사용되도록 의도된 것도 아니다. 또한, 청구되는 주제는 본 개시의 임의의 부분에서 언급되는 임의의 또는 모든 단점을 해결하는 구현예로 한정되지는 않는다. 상기에서 설명되는 주제는 컴퓨터 제어 장치, 컴퓨터 프로세스, 컴퓨팅 시스템으로서, 또는 하나 이상의 컴퓨터 판독가능 매체와 같은 제조 물품으로서 구현될 수도 있다는 것이 이해될 수도 있다. 이들 및 다양한 다른 피쳐는 하기의 상세한 설명의 판독 및 관련 도면의 고찰로부터 명백해질 수도 있다.
도 1은 예시적인 가상 현실 환경을 도시하는데, 예시적인 가상 현실 환경의 일부는 HMD 디바이스의 유저의 뷰 내에서 렌더링된다.
도 2는 HMD 디바이스의 유저가 위치하는 예시적인 실세계 물리적 환경을 도시한다.
도 3은 HMD 디바이스에 의해 캡쳐되고 있는 실세계 환경과 관련되는 표면 재구성 데이터를 묘사한다.
도 4는 예시적인 표면 재구성 파이프라인(surface reconstruction pipeline)의 블록도를 도시한다.
도 5는 유저의 키(height)에 따라 사이즈가 정해지고 그리고 동심원 쉘을 사용하는 예시적인 페이드 볼륨에 의해 HMD 디바이스 유저가 표현되는 것을 도시한다.
도 6은 오브젝트가 페이드 볼륨의 원단 쉘에, 또는 원단 쉘을 넘어 위치하는 경우의 HMD 디바이스의 시야에서 투명하지 않게 렌더링되는 예시적인 가상 오브젝트를 도시한다.
도 7은 오브젝트가 페이드 볼륨의 근단 쉘에, 또는 근단 쉘 내에 위치하는 경우의 HMD 디바이스의 시야에서 투명하게 렌더링되는 예시적인 가상 오브젝트를 도시한다.
도 8은 가상 오브젝트가 페이드 볼륨의 근단 쉘과 원단 쉘 사이의 다양한 지점에 위치할 때 가상 오브젝트에 적용되는 예시적인 투명도 블렌드 곡선을 도시한다.
도 9, 도 10, 및 도 11은 HMD 디바이스를 사용하여 수행될 수도 있는 예시적인 방법의 플로우차트이다.
도 12는 혼합 현실 HMD 디바이스의 설명에 도움이 되는 예의 도면이다.
도 13은 혼합 현실 HMD 디바이스의 설명에 도움이 되는 예의 기능적 블록도를 도시한다.
도 14 및 도 15는 혼합 현실 HMD 디바이스의 컴포넌트로서 사용될 수도 있는 밀봉 바이저(sealed visor)의 정면도이다.
도 16은 밀봉 바이저의 부분 분해도를 도시한다.
도 17은 밀봉 바이저의 가상 라인(phantom line) 정면도를 도시한다.
도 18은 밀봉 바이저의 배면도를 도시한다.
도 19는 예시적인 컴퓨팅 시스템을 도시한다.
도면에서, 동일한 도면 부호는 동일한 엘리먼트를 가리킨다. 엘리먼트는 다른 식으로 나타내어지지 않는 한, 일정 축척으로 묘사되지는 않는다.
HMD 디바이스를 사용하는 동안 혼합 또는 가상 현실 환경을 경험하는 경우, 유저는 그들이 대응하는 실세계 공간에서 돌아다님에 따라 홀로그래픽 가상 오브젝트 안으로 이동할 수 있다. 이러한 움직임은, 묘화 거리(draw distance)가 감소함에 따라(그리고 제로에 가까워짐에 따라) 오브젝트를 정확하게 렌더링함에 있어서 HMD 디바이스에 대해 도전 과제를 제시할 수 있고 각각의 눈 사이의 클립면(clip plane)에서의 불일치로 인해 유저에게 불쾌감을 줄 수도 있다. 또한, 유저가 가까워짐에 따라 홀로그래픽 오브젝트가 HMD 디바이스의 시야를 채우기 때문에, 오브젝트는 플로어(floor) 또는 다른 오브젝트의 시야를 폐색할 수 있다. 본 스마트 투명도는, 백그라운드 오브젝트 및 플로어와 같은 다른 오브젝트의 폐색 및 시각적 불편함 둘 다를 감소시키기 위해, HMD 디바이스 유저가 접근함에 따라 점점 희미해지는(그리고 투명도가 증가하는) 홀로그래픽 오브젝트 불투명도를 제공한다.
설명에 도움이 되는 예에 있어서, 도 1에서 도시되는 바와 같이, 시각적으로 렌더링되며 그리고 몇몇 구현예에서 오디오 및/또는 촉각/햅틱 감각을 포함할 수도 있는 가상 현실 환경(100)을 경험하기 위해, 유저(102)는 HMD 디바이스(104)를 활용할 수 있다. 이 특정한 비제한적인 예에서, HMD 디바이스(104) 상에서 실행되는 애플리케이션은, 유저가 상호작용하고 볼 수 있는, 식물과 나무, 기복이 있는 언덕(rolling hill), 펜스, 도로, 등등을 갖는 야외 풍경을 포함하는 가상 현실 환경(100)을 지원한다. 유저가 자신의 머리의 포지션 또는 방위를 변경함에 따라 그리고/또는 도 2에서 도시되는 대응하는 실세계 물리적 환경(200) 내에서 이동함에 따라, 가상 현실 환경(100)의 유저의 뷰는 변할 수 있다. 시야(도 1에서 점선 영역(110)에 의해 나타내어짐)는 사이즈 및 형상이 정해질 수 있고, 유저에게 가상 세계에 있다는 강한 존재감을 제공하도록 HMD 디바이스 경험을 시각적으로 몰입하게 만들기 위해, 디바이스의 다른 특성이 제어될 수 있다. 본원에서 가상 현실 환경이 도시되고 설명되지만, 본 스마트 투명도는 혼합 현실 환경 및 시나리오에 또한 적용될 수 있다.
HMD 디바이스(104)는, 물리적 환경(200)에서의, 유저의 머리를 비롯한 유저의 포지션을 추적하는 것에 의해, 가상 현실 환경에서의 유저의 포지션 및 홀로그래픽 오브젝트에 대한 유저의 관계를 결정하도록 구성된다. 도 3에서 도시되는 바와 같이, 디바이스는, 통합 깊이 센서를 포함할 수도 있는 센서 패키지(305)를 사용함으로써, 표면 재구성 데이터(300)를 획득하도록 구성된다. 대안적인 구현예에서, 깊이 데이터는 적절한 입체 이미지 분석 기술을 사용하여 도출될 수 있다. 표면 재구성은, 예를 들면, 가상 세계의 뷰 포지션이 결정될 수 있도록, 머리 포즈를 비롯한 물리적 실세계 환경(200) 내에서 유저의 머리의 3D(삼차원) 포지션 및 방위를 결정하는 머리 추적을 위해 활용될 수도 있다.
센서 패키지는 또한, 몇몇 구현예에서 머리 포지션 및 방위 데이터와 함께 사용될 수도 있는 유저의 시선(gaze)의 방향을 확인하기 위해, 시선 추적(gaze tracking)을 지원할 수 있다. HMD 디바이스(104)는 또한, 시스템 메시지, 프롬프트, 및 등등을 디스플레이할 수 있을 뿐만 아니라 유저가 조작할 수도 있는 제어부를 노출시킬 수 있는 유저 인터페이스(user interface; UI)(310)를 노출시키도록 구성될 수도 있다. 제어부는 몇몇 경우에 가상적일 수 있거나 또는 실제일 수 있다. UI(310)는 또한, 감지된 제스쳐 및, 예를 들면, 음성 커맨드 또는 자연 언어를 사용하는 음성에 의해 동작하도록 구성될 수도 있다.
도 4는, 실세계 공간에서의 오브젝트에 대한 표면 재구성 데이터를 획득하기 위한 예시적인 표면 재구성 데이터 파이프라인(400)을 도시한다. 개시된 기술은 예시적인 것이다는 것 및 특정한 구현예의 요건에 따라 다른 기술 및 방법론이 활용될 수도 있다는 것이 강조된다. 원시(raw) 깊이 센서 데이터(402)는 센서의 3D(삼차원) 포즈 추정에 입력된다(블록 404). 센서 포즈 추적은, 예를 들면, 예상 표면과 현재 센서 측정치 사이의 ICP(iterative closest point; 반복 최근접 지점) 정렬을 사용하여 달성될 수 있다. 센서의 각각의 깊이 측정치는, 예를 들면, 부호가 있는 거리장(signed distance field; SDF)으로서 인코딩되는 표면을 사용하여 볼륨 표현(volumetric representation)으로 통합될 수 있다(블록 406). 루프를 사용하여, SDF는, 깊이 맵이 정렬되는 조밀한 표면 예측을 제공하기 위해 추정된 프레임 안으로 광선투사된다(raycast)(블록 408).
유저가 홀로그래픽 오브젝트에 가까워지는 때를 결정하기 위해, HMD 디바이스(104)는, 도 5에서 도시되는 바와 같이, 근단 쉘(505) 및 원단 쉘(510)을 포함하는 페이드 볼륨(500)을 유저(102) 근처에 배치한다. 제한의 목적이 아닌 이 특정하고 설명에 도움이 되는 예에서, 쉘(505 및 510)은 원통형(cylindrical)이며 실질적으로 동심원적으로 정렬되며 근단 쉘의 반경, rnear는 거의 1/2미터이고 원단 쉘의 반경 rfar은 거의 1미터이다. 동심원성 및 반경 치수는 예시적인 것으로 의도된다는 것 및 스마트 투명도의 특정 애플리케이션에 적합하기 위해 다른 배치 및 치수가 활용될 수도 있다는 것이 강조된다.
페이드 볼륨(500)은, 도 5에서 묘사되는 바와 같은 원통(cylinder), 캡슐, 또는 구체, 또는 다른 형상과 같은 다양한 지오메트리를 사용하여 구성될 수 있으며, 페이드 볼륨은 몇몇 경우에 비방사형(non-radial) 볼륨을 사용하여 구현될 수도 있다는 것을 유의한다. 페이드 볼륨은 일반적으로 물리적 환경 내에서의 유저의 머리 위치에 따라 사이즈가 정해지고, 지면(ground) 위의 유저의 머리 높이가 변함에 따라, 예를 들면, 유저가 움직이는 동안 머리를 홱 숨기거나 낮게 유지하면, 대응하여 변할 수도 있다. 유저의 머리 높이는, 예를 들면, 상기에서 설명되는 바와 같은 HMD의 센서 패키지를 사용한 머리 추적, 플로어로부터 유저의 머리 높이를 추정하기 위한 이미지 분석을 포함하는 임의의 적절한 기술을 사용하여, 또는 외부/원격 방법을 통해 결정될 수 있다.
유저가 가상 현실 환경(100)(도 1)에서 움직임에 따라, 페이드 볼륨(500)으로부터 주어진 홀로그래픽 오브젝트까지의 거리는 연속적으로 결정된다. 설명에 도움이 되는 예에서, 오브젝트의 근단 쉘 및 원단 쉘에 대한 근접도에 따라 오브젝트를 완전히 불투명하게, 완전히 투명하게, 또는 어느 정도 투명하게 렌더링하기 위해, 알파 값이 알파 합성 프로세스에서 HMD 디바이스에 의해 설정된다. 예를 들면, 도 6에서 도시되는 바와 같이, 가상 세계(100)의 벽(605)은, 그것이 페이드 볼륨(500)의 원단 쉘(510)(도 5) 넘어 위치할 때, HMD의 시야(110) 상에서 완전히 불투명하게 렌더링된다. 유저가 벽을 향해 이동함에 따라, 벽이 페이드 볼륨의 근단 쉘(505)에 도달하면, 도 7에서 예시적으로 묘사되는 바와 같이, 벽 뒤에 있는 모든 것(예를 들면, 다른 오브젝트 및/또는 지면)이 보이도록, HMD 디바이스는 벽을 완전히 투명하게(완전한 투명도는 도면에서 점선으로 나타내어진다) 렌더링할 것이다.
도 8에서 도시되는 바와 같이, 유저가 움직이고 벽(605)이 페이드 볼륨의 원단 쉘과 근단 쉘 사이를 통과할 때, 벽은 근단 쉘에 가까워짐에 따라 투명도를 증가시키면서 렌더링된다. 즉, 벽은 원단 쉘을 넘으면 완전히 불투명하다. 유저가 벽을 향해 이동할 때, 유저가 더 가까이 접근할수록 벽은, 유저가 너무 가까워져서 벽이 근단 쉘과 교차하는 경우에(따라서 유저가 벽 뒤에 있는 가상 세계의 완전한 가시성을 갖는 경우에) 벽이 완전히 투명해질 때까지, 더 투명해진다(따라서 유저가 벽 뒤에 있는 것을 볼 수 있다).
투명도의 알파 합성은 픽셀 단위 기반으로 수행될 수도 있고 알파 값은, 도 8에서 도면 부호 805에 의해 나타내어지는 바와 같이, 근단 쉘과 원단 쉘 사이의 공간 거리에 걸쳐 부과되는 투명도 블렌드 곡선을 사용하여 변경될 수 있다. 예를 들면, 투명도 블렌드는, 근단 쉘 및 원단 쉘로부터의 홀로그래픽 오브젝트의 각각의 거리의 비율을 기술하는 0과 1 사이의 값에 기초하여 결정될 수도 있다. 따라서, 투명도 블렌드 곡선(805)은, 근단 쉘과 원단 쉘 사이의 거리 범위에 걸쳐 0과 1로부터 혼합되는 임의의 함수로부터 선택될 수 있다. 예를 들면, 알파 값은 거리 범위에 걸쳐 선형적으로 보간될 수 있지만, 스마트 투명도의 특정한 구현에의 요건을 충족하기 위해 비선형 함수를 사용하는 다른 투명도 블렌드 곡선도 또한 활용될 수 있다.
스마트 투명도의 몇몇 구현예에서, 알파 값 이외의 홀로그래픽 오브젝트의 속성에 대해 조정이 이루어질 수도 있다. 예를 들면, 홀로그래픽 오브젝트의 RGB(red, green, blue; 레드, 그린, 블루) 채널 값은 오브젝트를 점점 블랙으로 되도록 조정될 수 있다. 추가 디스플레이를 사용하는 HMD 디바이스에서 구현되는 경우, 블랙으로 렌더링되는 홀로그래픽 컨텐츠는, 실세계 오브젝트가 보이도록, 투명하다. 이러한 실세계 가시성은, 홀로그래픽과 실세계 컨텐츠의 조합을 지원하는 혼합 현실 환경에서 활용될 수 있다. 예를 들면, 유저가 홀로그래픽 오브젝트에 가까워짐에 따라, 홀로그래픽 오브젝트는 블랙으로 렌더링되어 투명하게 되고 홀로그래픽 오브젝트 뒤에 있는 실세계의 부분을 드러낸다.
주어진 애플리케이션에 대해, 스마트 투명도를 구현하는 다른 기술이 또한 활용될 수도 있다. 예를 들면, 알파 합성 외에, 가변 투명도를 생성하기 위해 임계치 매트릭스가 홀로그래픽 오브젝트에 대한 다수의 디더링 패턴을 제공하는 순서화된 디더링(ordered dithering)과 같은 디더링 기술이 활용될 수 있다. 홀로그래픽 오브젝트의 픽셀은 그것이 주어진 임계치 미만이 경우 버려진다(그리고 보이지 않게 된다). 임계치 매트릭스는, 통상적으로 정규 디더링 패턴을 제공하는 디더 매트릭스(인덱스 매트릭스 또는 베이어(Bayer) 매트릭스로도 또한 일반적으로 칭해짐)로서 구현될 수 있지만, 그러나 몇몇 경우에 임계 값의 랜덤 순열(permutation)도 또한 활용될 수 있다.
도 9, 도 10, 및 도 11은, HMD 디바이스(104)를 사용하여 수행될 수도 있는 예시적인 방법의 플로우차트이다. 명시적으로 언급되지 않는 한, 플로우차트에서 도시되고 그리고 첨부의 본문에서 설명되는 방법 또는 단계는 특정한 순서 또는 시퀀스로 한정되지 않는다. 또한, 방법 또는 그 단계의 일부는 동시에 발생할 수 있거나 또는 수행될 수 있고, 주어진 구현예에서 이러한 구현예의 요건에 따라 모든 방법 또는 단계가 수행되어야 하는 것은 아니며 몇몇 방법 또는 단계는 옵션 사항으로서 활용될 수도 있다.
도 9에서 도시되는 방법(900)은, 물리적 환경의 유저에 의해 조작될 수 있는, 혼합 현실 또는 가상 현실 환경의 렌더링을 지원하는 HMD 디바이스에 의해 수행될 수도 있다. 단계 905에서, 디바이스 유저 주위에 페이드 볼륨이 배치된다. 페이드 볼륨은 유저에게 가까운(즉, 근처의) 근단 쉘 및 유저로부터 먼(즉, 떨어진) 원단 쉘을 구비한다. 페이드 볼륨은, HMD 디바이스의 온보드의 센서 패키지를 사용하여 결정될 수 있는 유저의 현재의 머리 높이에 따라 사이즈가 정해질 수 있고, 예를 들면, 원통 또는 구체를 사용하여 구성될 수도 있다. 단계 910에서, 혼합 현실 또는 가상 현실 환경 내에서의 유저의 위치를 추적하는 것에 의해, 홀로그래픽 오브젝트의 위치가 결정된다. 이러한 추적은, 예를 들면, 깊이 감지 및 다른 성능을 지원하는 센서 패키지를 사용하여 가능하게 될 수도 있는 머리 추적을 사용하여 수행될 수도 있다.
단계 915에서, 홀로그래픽 오브젝트가 근단 쉘과 원단 쉘 사이에 위치하는 경우, 홀로그래픽 오브젝트는 위치가 근단 쉘에 가까워짐에 따라 투명도가 증가하게 렌더링된다. 위치가 근단 쉘과 교차하는 경우, 홀로그래픽 오브젝트는 완전히 투명하게 렌더링되어 환경의 백그라운드를 드러낼 수도 있다. 단계 920에서, 홀로그래픽 오브젝트는, 홀로그래픽 오브젝트가 원단 쉘을 넘어 위치하는 경우, HMD 디바이스에 의해 렌더링된다. 단계 925에서, 홀로그래픽 오브젝트의 렌더링은 알파 합성을 사용하여 그리고 몇몇 구현예에서는 픽셀 단위 기반으로 수행될 수도 있다. 근단 쉘과 원단 쉘 사이의 공간적 거리에 걸쳐 확립되는 투명도 곡선에 기초하여, 알파 값이 보간될 수 있다. 보간은 몇몇 경우에 선형적일 수도 있다. 렌더링은 또한, 순서화된 디더링과 같은 디더링 기술을 사용하여 대안적으로 구현될 수도 있다.
도 10에서 도시되는 방법(1000)은, 하나 이상의 프로세서, 가변 시야를 사용하여 혼합 현실 또는 가상 현실 환경을 렌더링하기 위한 디스플레이, 센서 패키지, 및 방법을 구현하기 위해 활용될 수 있는 소프트웨어 코드와 같은 컴퓨터 판독가능 명령어를 저장하는 하나 이상의 메모리 디바이스를 구비하는 로컬 HMD 디바이스에 의해 수행될 수도 있다. 단계 1005에서, 온보드의 센서 패키지를 사용하여, HMD 디바이스 유저의 머리 추적이 수행된다. 단계 1010에서, 환경의 알려진 위치와 함께 하나 이상의 홀로그래픽 오브젝트를 포함하는 홀로그래픽 지오메트리가 유지된다. 단계 1015에서, 머리 추적에 응답하여, 홀로그래픽 지오메트리에 대한 유저의 위치가 결정된다. 단계 1020에서, 홀로그래픽 지오메트리의 일부는, 유저의 위치와 렌더링된 부분 사이의 거리가 감소함에 따라 투명도가 증가하도록, 유저의 위치에 기초한 일정 정도의 투명도를 가지고 렌더링된다. 단계 1025에서, 유저 주위에 배치되는 페이드 볼륨의 각각의 근단 쉘 및 원단 쉘에 대한 렌더링된 부분의 거리의 비율이 결정되고 픽셀 단위 기반으로 비율을 사용하여 알파 블렌딩이 수행된다.
도 11의 방법(1100)은 실세계 환경에서 동작하는 HMD 디바이스 상에 저장되는 명령어에 의해 수행될 수도 있다. 단계 1105에서, HMD 디바이스의 디스플레이 광학장치(display optics)는 가변 불투명도를 가지고 홀로그래픽 오브젝트를 선택적으로 렌더링하도록 구성된다. 단계 1110에서, 디바이스에 통합되는 센서를 사용하여 근단 임계치(near threshold) 및 원단 임계치(threshold)의 각각에 대한 홀로그래픽 오브젝트의 위치가 동적으로 결정된다. 단계 1115에서, 렌더링된 홀로그래픽 오브젝트에 대한 불투명도는, 오브젝트가 원단 임계치를 넘어 위치하는 경우 최대 값으로 설정된다. 단계 1120에서, 홀로그래픽 오브젝트가 근단 임계치와 원단 임계치 사이에 위치하는 경우, 그 위치에 기초하여, 렌더링된 홀로그래픽 오브젝트에 대한 불투명도는 최소 값과 최대 값 사이에 걸치는 범위로부터 설정된다.
이제, 다양하고 예시적인 구현 상세를 주목하면, 본 구성에 따른 혼합 및/또는 가상 현실 디스플레이 디바이스는, HMD 디바이스(104)와 같은 니어 아이 디바이스(near-eye device) 및/또는 다른 휴대형/모바일 디바이스를 포함하는 그러나 이들로 제한되지는 않는 임의의 적절한 형태를 취할 수도 있다. 몇몇 구현예에서 씨쓰루 디스플레이가 사용될 수도 있지만, 다른 구현예에서는, 예를 들면, 카메라 기반의 패스쓰루(pass-through) 또는 외향 센서를 사용하는 불투명한(즉, 씨쓰루가 아닌) 디스플레이가 사용될 수도 있다. 도 12는 씨쓰루의 혼합 현실 디스플레이 시스템(1200)의 하나의 특정한 설명에 도움이 되는 예를 도시하고, 도 13은 시스템(1200)의 기능적 블록도를 도시한다. 디스플레이 시스템(1200)은 씨쓰루 디스플레이 서브시스템(1204)의 일부를 형성하는 하나 이상의 렌즈(1202)를 포함하고, 그 결과 이미지는 렌즈(1202)를 사용하여(예를 들면, 렌즈(1202)로의 투영을 사용하여, 렌즈(1202)에 통합되는 하나 이상의 도파관 시스템을 사용하여, 그리고/또는 임의의 다른 적절한 방식으로) 디스플레이될 수도 있다. 디스플레이 시스템(1200)은, 유저가 보고 있는 백그라운드 장면 및/또는 물리적 환경의 이미지를 획득하도록 구성되는 하나 이상의 외향 이미지 센서(1206)를 더 포함하고, 사운드, 예컨대 유저로부터의 음성 커맨드를 검출하도록 구성되는 하나 이상의 마이크(1208)를 포함할 수도 있다. 외향 이미지 센서(1206)는 하나 이상의 깊이 센서 및/또는 하나 이상의 이차원 이미지 센서를 포함할 수도 있다. 대안적인 구성에서, 상기에서 언급되는 바와 같이, 씨쓰루 디스플레이 서브시스템을 통합하는 대신, 혼합 현실 디스플레이 시스템이 외향 이미지 센서에 대한 뷰파인더 모드를 통해 혼합 현실 이미지를 디스플레이할 수도 있다.
디스플레이 시스템(1200)은, 상기에서 설명되는 바와 같이, 유저의 각각의 눈의 시선의 방향 또는 초점의 위치 또는 방향을 검출하도록 구성되는 시선 검출 서브시스템(1210)을 더 포함할 수도 있다. 시선 검출 서브시스템(1210)은 유저의 눈의 각각의 시선 방향을 임의의 적절한 방식으로 결정하도록 구성될 수도 있다. 예를 들면, 도시되는 설명에 도움이 되는 예에서, 시선 검출 서브시스템(1210)은, 광의 광채(glint)가 유저의 각각의 안구로부터 반사되게 하도록 구성되는 하나 이상의 광채 소스(1212), 예컨대 적외선 광원, 및 유저의 각각의 안구의 이미지를 캡쳐하도록 구성되는 하나 이상의 이미지 센서(1214), 예컨대 내향 센서를 포함한다. 이미지 센서(들)(1214)를 사용하여 수집되는 이미지 데이터로부터 결정되는 바와 같은, 유저의 안구 및/또는 유저의 동공의 위치로부터의 광채의 변화는 시선의 방향을 결정하기 위해 사용될 수도 있다.
또한, 유저의 눈으로부터 투영되는 시선 라인이 외부 디스플레이와 교차하는 위치는, 유저가 응시하고 있는 오브젝트(예를 들면, 디스플레이된 가상 오브젝트 및/또는 실제 백그라운드 오브젝트)를 결정하기 위해 사용될 수도 있다. 시선 검출 서브시스템(1210)은 임의의 적절한 수 및 배치의 광원 및 이미지 센서를 구비할 수도 있다. 몇몇 구현예에서, 시선 검출 서브시스템(1210)은 생략될 수도 있다.
디스플레이 시스템(1200)은 또한 추가적인 센서를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 디스플레이 시스템(1200)은, 디스플레이 시스템(1200)의 위치가 결정되는 것을 허용하는 전지구 위치 결정 시스템(global positioning system; GPS) 서브시스템(1216)을 포함할 수도 있다. 이것은, 유저의 인접한 물리적 환경에 위치할 수도 있는 실세계 오브젝트, 예컨대 빌딩 등등을 식별하는 것을 도울 수도 있다.
디스플레이 시스템(1200)은, 유저가 증강 현실 HMD 디바이스의 일부로서 시스템을 착용하고 있을 때 유저의 머리의 움직임 및 포지션/방위/포즈를 검출하기 위한 하나 이상의 모션 센서(1218)(예를 들면, 관성, 다축 자이로스코프 또는 가속도 센서)를 더 포함할 수도 있다. 시선 검출을 위해서 뿐만 아니라 외향 이미지 센서(들)(1206)로부터의 이미지에서의 블러(blur)에 대한 보정을 돕는 이미지 안정화를 위해, 잠재적으로 눈 추적 광채 데이터 및 외향 이미지 데이터와 함께, 모션 데이터가 사용될 수도 있다. 모션 데이터의 사용은, 외향 이미지 센서(들)(1206)로부터의 이미지 데이터가 분석될 수 없더라도, 시선 위치의 변화가 추적되는 것을 허용할 수도 있다.
또한, 모션 센서(1218)뿐만 아니라 마이크(들)(1208) 및 시선 검출 서브시스템(1210)은 또한 유저 입력 디바이스로서 활용될 수도 있고, 그 결과 유저는 눈, 목 및/또는 머리의 제스쳐를 통해서 뿐만 아니라, 몇몇 경우에서는 구두의 커맨드(verbal command)를 통해 디스플레이 시스템(1200)과 상호작용할 수도 있다. 증강 현실 HMD 디바이스의 특정한 구현예의 요구사항을 충족하기 위해 임의의 다른 적절한 센서 및/또는 센서의 조합이 활용될 수도 있기 때문에, 도 12 및 도 13에서 예시되며 첨부의 본문에서 설명되는 센서는 예시를 위해 포함되며 어떤 방식으로든 제한하도록 의도되지 않는다는 것이 이해될 수도 있다. 예를 들면, 몇몇 구현예에서 (예를 들면, 심박수 및 호흡수, 혈압, 뇌 활동, 체온, 등등을 검출하기 위한) 생체 센서(biometric sensor) 또는 (예를 들면, 온도, 습도, 고도, UV(ultraviolet; 자외) 광 레벨, 등등을 검출하기 위한) 환경 센서가 활용될 수도 있다.
디스플레이 시스템(1200)은, 통신 서브시스템(1226)을 통해 센서, 시선 검출 서브시스템(1210), 디스플레이 서브시스템(1204), 및/또는 다른 컴포넌트와 통신하는 로직 서브시스템(1222) 및 스토리지 서브시스템(1224)을 구비하는 컨트롤러(1220)를 더 포함할 수 있다. 통신 서브시스템(1226)은 또한, 원격으로 위치한 리소스, 예컨대 프로세싱, 스토리지, 전력, 데이터, 및 서비스와 연계하여 디스플레이 시스템이 동작되는 것을 용이하게 할 수 있다. 즉, 몇몇 구현예에서, HMD 디바이스는, 상이한 컴포넌트 및 서브시스템 사이에서 리소스 및 성능을 분배할 수 있는 시스템의 일부로서 동작될 수 있다.
스토리지 서브시스템(1224)은, 예를 들면, 다른 태스크 중에서도, 센서로부터 입력을 수신하여 해석하기 위한, 유저의 위치 및 움직임을 식별하기 위한, 표면 재구성 및 다른 기술을 사용하여 실제 오브젝트를 식별하기 위한, 그리고 유저가 오브젝트를 보는 것을 가능하게 하도록 오브젝트까지의 거리에 기초하여 디스플레이를 디밍/페이딩하기 위한, 로직 서브시스템(1222)에 의해 실행가능한 저장된 명령어를 포함할 수도 있다.
디스플레이 시스템(1200)은, 오디오가 증강 현실 경험의 일부로서 활용될 수 있도록, 하나 이상의 오디오 트랜스듀서(1228)(예를 들면, 스피커, 이어폰, 등등)와 함께 구성된다. 전력 관리 서브시스템(1230)은 하나 이상의 배터리(1232) 및/또는 보호 회로 모듈(protection circuit module; PCM) 및 관련된 충전기 인터페이스(1234) 및/또는 디스플레이 시스템(1200)의 컴포넌트로 전력을 공급하기 위한 원격 전력 인터페이스를 포함할 수도 있다.
묘사된 디스플레이 디바이스(104 및 1200)는 예시 용도로 설명되며, 따라서 제한하도록 의도되지는 않는다는 것이 이해될 수도 있다. 디스플레이 디바이스는, 본 구성의 범위를 벗어나지 않으면서, 도시된 것 이외의 추가적인 및/또는 대안적인 센서, 카메라, 마이크, 입력 디바이스, 출력 디바이스 등등을 포함할 수도 있다는 것이 또한 이해될 것이다. 추가적으로, 디스플레이 디바이스 및 그 다양한 센서와 서브컴포넌트의 물리적 구성은, 본 구성의 범위를 벗어나지 않으면서 여러 상이한 형태를 취할 수도 있다.
도 14 내지 도 18은, HMD 디바이스의 컴포넌트로서 사용될 수도 있는 증강 현실 디스플레이 시스템(1400)에 대한 예시적인 대안적 구현예를 도시한다. 이 예에서, 시스템(1400)은, 씨쓰루 디스플레이 서브시스템을 위해 활용되는 내부 광학장치(optics) 어셈블리를 보호하도록 구성되는 씨쓰루 밀봉 바이저(1402)를 사용한다. 바이저(1402)는, 도 12 및 도 13과 연계하여 예시적으로 설명되는 바와 같이, 통상적으로, 헤드 마운팅/유지 시스템 및 센서, 전력 관리, 컨트롤러, 등등을 포함하는 다른 서브시스템과 같은 HMD 디바이스의 다른 컴포넌트(도시되지 않음)와 인터페이싱한다. 걸쇠(snap), 보스, 나사, 및 다른 패스너, 등등을 포함하는 적절한 인터페이스 엘리먼트(도시되지 않음)가 또한 바이저(1402)에 통합될 수도 있다.
바이저는, 광학적 디스플레이 및 주변 실세계 환경에 대한 방해가 없는 시각을 용이하게 하기 위해 투명 재료를 사용하여 몰딩될 수 있는 씨쓰루 프론트 및 리어 실드(1404 및 1406)를 각각 포함한다. 프론트 및 리어 실드에 틴팅, 미러링, 반사방지, 안티포그, 및 다른 코팅과 같은 처리가 적용될 수도 있고, 다양한 컬러 및 마감재가 또한 활용될 수도 있다. 프론트 및 리어 실드는, 실드 커버(1510)가 바이저(1402)로부터 분해된 것으로 도시되는 도 15의 부분 분해도에서 묘사되는 바와 같이 섀시(1505)에 고정된다.
밀봉 바이저(1402)는, 동작 중에 HMD 디바이스가 착용되어 사용될 때 그리고 클리닝 및 등등을 위한 일반적인 핸들링 동안, 광학장치 디스플레이 서브어셈블리(1602)(도 16의 분해도에서 도시됨)를 비롯한 민감한 내부 컴포넌트를 물리적으로 보호할 수 있다. HMD 디바이스가 낙하되거나 또는 부딪치거나, 충격을 받거나, 등등의 경우, 바이저(1402)는 또한, 광학장치 디스플레이 서브어셈블리(1602)를 환경적 요소 및 손상으로부터 보호할 수 있다. 광학장치 디스플레이 서브어셈블리(1602)는, 낙하 또는 충돌시 휘어질 때 실드가 서브어셈블리와 접촉하지 않도록 하는 방식으로 밀봉 바이저 내에 마운팅된다.
도 16 및 도 18에서 도시되는 바와 같이, 리어 실드(1406)는 유저의 코와 인터페이싱하도록 인체공학적으로 정확한 형태로 구성되고 코 패드(nose pad; 1804)(도 18) 및 다른 편안한 피쳐가 포함될 수 있다(예를 들면, 별개의 컴포넌트로서 매몰 성형(molded-in)될 수 있고/있거나 애드온(added-on)될 수 있다). 밀봉 바이저(1402)는 또한, 몇몇 경우에, 몰딩된 실드 내에 어떤 레벨의 광학적 디옵터 곡률(optical diopter curvature)(즉, 눈 처방)을 통합할 수 있다.
도 19는, 상기에서 설명되는 구성, 배치, 방법, 또는 프로세스 중 하나 이상을 구현할 때 사용될 수 있는 컴퓨팅 시스템(1900)의 비제한적인 실시형태를 개략적으로 도시한다. HMD 디바이스(104)는 컴퓨팅 시스템(1900)의 하나의 비제한적인 예일 수도 있다. 컴퓨팅 시스템(1900)은 단순화된 형태로 도시된다. 본 구성의 범위를 벗어나지 않고도, 사실상 임의의 컴퓨터 아키텍쳐가 사용될 수도 있다는 것이 이해될 수도 있다. 상이한 실시형태에서, 컴퓨팅 시스템(1900)은, 디스플레이 디바이스, 웨어러블 컴퓨팅 디바이스, 메인프레임 컴퓨터, 서버 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 홈 엔터테인먼트 컴퓨터, 네트워크 컴퓨팅 디바이스, 게이밍 디바이스, 모바일 컴퓨팅 디바이스, 모바일 통신 디바이스(예를 들면, 스마트폰) 등등의 형태를 취할 수도 있다.
컴퓨팅 디바이스(1900)는 로직 서브시스템(1902) 및 스토리지 서브시스템(1904)을 포함한다. 컴퓨팅 시스템(1900)은, 옵션적으로, 디스플레이 서브시스템(1906), 입력 서브시스템(1908), 통신 서브시스템(1910), 및/또는 도 19에 도시되지 않은 다른 컴포넌트를 포함할 수도 있다.
로직 서브시스템(1902)은 명령어를 실행하도록 구성되는 하나 이상의 물리적 디바이스를 포함한다. 예를 들면, 로직 서브시스템(1902)은, 하나 이상의 애플리케이션, 서비스, 프로그램, 루틴, 라이브러리, 오브젝트, 컴포넌트, 데이터 구조, 또는 다른 논리적 구성물(other logical construct)의 일부인 명령어를 실행하도록 구성될 수도 있다. 이러한 명령어는, 태스크를 수행하도록, 데이터 타입을 구현하도록, 하나 이상의 컴포넌트의 상태를 변환하도록, 또는 다르게는 바람직한 결과에 도달하도록 구현될 수도 있다.
로직 서브시스템(1902)은 소프트웨어 명령어를 실행하도록 구성되는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수도 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 로직 서브시스템(1902)은, 하드웨어 또는 펌웨어 명령어를 실행하도록 구성되는 하나 이상의 하드웨어 또는 펌웨어 로직 머신을 포함할 수도 있다. 로직 서브시스템(1902)의 프로세서는 싱글 코어 또는 멀티 코어일 수도 있고, 그 상에서 실행되는 프로그램은 순차 프로세싱, 병렬 프로세싱 또는 분산형 프로세싱을 위해 구성될 수도 있다. 로직 서브시스템(1902)은, 옵션적으로, 원격으로 위치할 수 있고/있거나 통합 프로세싱(coordinated processing)을 위해 구성될 수 있는 두 개 이상의 디바이스 사이에서 분산되는 개개의 컴포넌트를 포함할 수도 있다. 로직 서브시스템(1902)의 양태는, 클라우드 컴퓨팅 구성에서 구성되는 원격으로 액세스가능한 네트워크화된 컴퓨팅 디바이스에 의해 가상화되어 실행될 수도 있다.
스토리지 서브시스템(1904)은 본원에서 설명되는 방법 및 프로세스를 구현하기 위해 로직 서브시스템(1902)에 의해 실행가능한 데이터 및/또는 명령어를 유지하도록 구성되는 하나 이상의 물리적 디바이스를 포함한다. 이러한 방법 및 프로세스가 구현되는 경우, 스토리지 서브시스템(1904)의 상태는, 예를 들면, 상이한 데이터를 유지하도록 변환될 수도 있다.
스토리지 서브시스템(1904)은 착탈식 매체 및/또는 내장형 디바이스를 포함할 수도 있다. 스토리지 서브시스템(1904)은, 다른 것들 중에서도, 광학적 메모리 디바이스(예를 들면, CD(compact disc; 컴팩트 디스크), DVD(digital versatile disc; 디지털 다기능 디스크), HD-DVD(high definition DVD; 고선명 DVD), 블루레이 디스크, 등등), 반도체 메모리 디바이스(예를 들면, RAM(random access memory; 랜덤 액세스 메모리), ROM(read only memory; 리드 온리 메모리), EPROM(erasable programmable ROM; 소거가능 프로그래머블 ROM), EEPROM(electrically erasable ROM; 전기적으로 소거가능한 ROM), 등등) 및/또는 자기 메모리 디바이스(예를 들면, 하드 디스크 드라이브, 플로피 디스크 드라이브, 테이프 드라이브, MRAM(magneto-resistive RAM; 자기 저항 RAM), 등등)을 포함할 수도 있다. 스토리지 서브시스템(1904)은 휘발성, 비휘발성, 동적, 정적, 판독/기록, 판독 전용, 랜덤 액세스, 순차 액세스, 위치 주소지정가능(location-addressable), 파일 주소지정가능, 및/또는 컨텐츠 주소지정가능 디바이스를 포함할 수도 있다.
스토리지 서브시스템(1904)은 하나 이상의 물리적 디바이스를 포함하고 전파 신호 그 자체는 배제한다는 것이 이해될 수도 있다. 그러나, 몇몇 실시형태에서, 본원에서 설명되는 명령어의 양태는, 스토리지 디바이스 상에 저장되는 것과는 대조적으로, 통신 매체를 사용하여 순수 신호(예를 들면, 전자기 신호, 광학 신호 등등)에 의해 전파될 수도 있다. 또한, 본 구성에 관련이 있는 데이터 및/또는 다른 형태의 정보는 순수 신호에 의해 전파될 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 로직 서브시스템(1902)의 그리고 스토리지 서브시스템(1904)의 양태는 하나 이상의 하드웨어 로직 컴포넌트로 함께 통합될 수도 있는데, 본원에서 설명되는 기능성은 그 하나 이상의 하드웨어 로직 컴포넌트를 통해 이행될 수도 있다. 이러한 하드웨어 로직 컴포넌트는, 예를 들면, 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field-programmable gate array; FPGA), 프로그램 및 애플리케이션 고유의 집적 회로(program-and application-specific integrated circuit; PASIC/ASIC), 프로그램 및 애플리케이션 고유의 표준 제품(program-and application-specific standard product; PSSP/ASSP), 시스템 온 칩(system-on-a-chip; SOC) 시스템, 및 복합 프로그래머블 로직 디바이스(complex programmable logic device; CPLD)를 포함할 수도 있다.
디스플레이 서브시스템(1906)은, 포함되는 경우, 스토리지 서브시스템(1904)에 의해 유지되는 데이터의 시각적 표현을 제공하기 위해 사용될 수도 있다. 이 시각적 표현은 그래픽 유저 인터페이스(graphical user interface; GUI)의 형태를 취할 수도 있다. 본원에서 설명되는 방법 및 프로세스가 스토리지 서브시스템에 의해 유지되는 데이터를 변경하고, 따라서 스토리지 서브시스템의 상태를 변환할 때, 디스플레이 서브시스템(1906)의 상태는 기저의 데이터(underlying data)의 변경을 시각적으로 나타내도록 마찬가지로 변환될 수도 있다. 디스플레이 서브시스템(1906)은 사실상 임의의 타입의 기술을 활용하는 하나 이상의 디스플레이 디바이스를 포함할 수도 있다. 이러한 디스플레이 디바이스는 공유된 엔클로저에서 로직 서브시스템(1902) 및/또는 스토리지 서브시스템(1904)과 결합될 수도 있거나, 또는 이러한 디스플레이 디바이스는 다른 경우에서 주변장치 디스플레이 디바이스일 수도 있다.
입력 서브시스템(1908)은, 포함되는 경우, 키보드, 마우스, 터치 스크린, 또는 게임 컨트롤러와 같은 하나 이상의 유저 입력 디바이스를 포함할 수도 있거나 또는 그 하나 이상의 유저 입력 디바이스와 인터페이싱할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 입력 서브시스템은 선택된 내츄럴 유저 인터페이스(natural user input; NUI) 컴포넌트를 포함할 수도 있거나 또는 그 NUI 컴포넌트와 인터페이싱할 수도 있다. 이러한 컴포넌트는 통합되거나 또는 주변장치일 수도 있고, 입력 액션의 변환 및/또는 프로세싱은 온보드로 또는 오프보드(off-board)로 핸들링될 수도 있다. 예시적인 NUI 컴포넌트는, 스피치 및/또는 보이스 인식을 위한 마이크; 머신 비전(machine vision) 및/또는 제스쳐 인식을 위한 적외선, 컬러, 입체, 및/또는 깊이 카메라; 모션 검출 및/또는 의도 인식을 위한 헤드 트래커(head tracker), 아이 트래커(eye tracker), 가속도계, 및/또는 자이로스코프뿐만 아니라 뇌 활동을 평가하기 위한 전기장 감지 컴포넌트를 포함할 수도 있다.
통신 시스템(1910)은, 포함되는 경우, 컴퓨팅 시스템(1900)을 하나 이상의 다른 컴퓨팅 디바이스와 통신 가능하게 커플링하도록 구성될 수도 있다. 통신 서브시스템(1910)은, 하나 이상의 상이한 통신 프로토콜과 호환가능한 유선 및/또는 무선 통신 디바이스를 포함할 수도 있다. 비제한적인 예로서, 통신 서브시스템은 무선 전화 네트워크, 또는 유선 또는 무선 근거리 통신망 또는 광역 통신망을 통한 통신을 위해 구성될 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 통신 서브시스템은 컴퓨팅 시스템(1900)이 인터넷과 같은 네트워크를 사용하여 메시지를 다른 디바이스로 및/또는 다른 디바이스로부터 전송하는 것 및/또는 수신하는 것을 허용할 수도 있다.
이제, 본 스마트 투명도의 다양하고 예시적인 실시형태가, 모든 실시형태의 완전한 리스트로서가 아닌 예시로서 제시된다. 예는 물리적 환경을 점유하고 있는 유저에 의해 활용되는 헤드 마운트형 디스플레이(HMD) 디바이스 - HMD 디바이스는 홀로그래픽 오브젝트를 포함하는 혼합 현실 또는 가상 현실 환경의 렌더링을 지원함 - 에 의해 수행되는 방법을 포함하는데, 그 방법은, 유저 주위에 페이드 볼륨 - 페이드 볼륨은 유저에게 가까운 근단 쉘 및 유저에게 먼 원단 쉘을 구비함 - 을 배치하는 단계; 혼합 현실 또는 가상 현실 환경 내에서 유저의 위치를 추적하는 것에 의해 근단 쉘 및 원단 쉘에 대한 홀로그래픽 오브젝트의 위치를 결정하는 단계; 및 홀로그래픽 오브젝트가 근단 쉘과 원단 쉘 사이에 위치하는 경우 홀로그래픽 오브젝트를 투명도 - 투명도는 오브젝트가 근단 쉘에 가까워짐에 따라 증가함 - 를 사용하여 렌더링하는 단계를 포함한다.
다른 예에서, 방법은, 홀로그래픽 오브젝트가 페이드 볼륨의 원단 쉘을 넘어 위치하는 경우 홀로그래픽 오브젝트를 완전히 불투명하게 렌더링하는 단계를 더 포함한다. 다른 예에서, 방법은, 홀로그래픽 오브젝트가 페이드 볼륨의 근단 쉘과 교차하는 경우 홀로그래픽 오브젝트를 완전히 투명하게 렌더링하는 단계를 더 포함한다. 다른 예에서, 방법은, 알파 합성을 사용하여 홀로그래픽 오브젝트의 렌더링을 수행하는 단계, 및 페이드 볼륨의 근단 쉘과 원단 쉘 사이의 공간적 거리에 걸쳐 확립되는 투명도 곡선에 기초하여 알파 값을 보간하는 단계 또는 순서화된 디더링을 사용하여 홀로그래픽 오브젝트의 렌더링을 수행하는 단계를 더 포함한다. 다른 예에서, 투명도 곡선은 선형 곡선이고 알파 값은 선형 기반으로 보간된다. 다른 예에서, 방법은, 홀로그래픽 오브젝트에 대한 알파 합성을 픽셀 단위 기반으로 수행하는 단계를 더 포함한다. 다른 예에서, 방법은, 홀로그래픽 오브젝트에 대한 페이드 볼륨의 근접도를 결정하기 위해 머리 추적을 수행하는 단계를 더 포함한다. 다른 예에서, 머리 추적은, 깊이 데이터를 생성하기 위한 HMD 디바이스의 센서 패키지를 활용한다. 다른 예에서, 방법은 하나 이상의 입체 이미징으로부터의 깊이 분석을 사용하여 또는 깊이 센서를 사용하여 깊이 데이터를 생성하는 단계를 더 포함한다. 다른 예에서, 방법은 물리적 환경의 지면 위의 유저의 머리의 현재 높이를 결정하기 위해 센서 패키지를 사용하는 단계를 더 포함한다. 다른 예에서, 방법은 유저의 머리의 높이에 따라 페이드 볼륨의 사이즈를 정하는 단계를 더 포함한다. 다른 예에서, 방법은, 근단 쉘의 반경의 1.5배 내지 2.5배가 되도록 원단 쉘의 반경을 구성하는 단계를 더 포함한다. 다른 예에서, 방법은, 근단 쉘의 반경을 대략 0.5 미터가 되도록 그리고 원단 쉘의 반경을 대략 1 미터가 되도록 구성하는 단계를 더 포함한다. 다른 예에서, 방법은, 혼합 또는 가상 현실 환경의 백그라운드 - 백그라운드는 가상 지면, 실제 지면, 다른 홀로그래픽 오브젝트, 또는 실제 오브젝트 중 하나 이상을 포함함 - 를 나타내기 위해 홀로그래픽 오브젝트의 투명한 렌더링을 수행하는 단계를 더 포함한다. 다른 예에서, 방법은, 원통, 구체, 캡슐, 또는 비방사형 볼륨을 사용하여 근단 쉘 및 원단 쉘을 구성하는 단계를 포함한다. 다른 예에서, 방법은, 근단 쉘 및 원단 쉘을, 상이한 반경을 갖는 동심원적으로 정렬된 원통으로서 또는 공통의 중심을 공유하는 상이한 반경을 갖는 구체로서 구성하는 단계를 더 포함한다.
다른 예는 물리적 환경에서 유저에 의해 조작될 수 있는 헤드 마운트형 디스플레이(HMD) 디바이스를 포함하는데, 헤드 마운트형 디스플레이(HMD) 디바이스는, 하나 이상의 프로세서; 혼합 현실 또는 가상 현실 환경이 유저에게 렌더링되는 영역을 구비하는 디스플레이; 센서 패키지; 및 컴퓨터 판독가능 명령어를 저장하는 하나 이상의 메모리 디바이스를 포함하고, 컴퓨터 판독가능 명령어는, 하나 이상의 프로세서에 의한 실행시, 센서 패키지를 사용하여 물리적 환경 내에서 유저의 머리 추적을 수행하는 단계, 혼합 현실 또는 가상 현실 환경 내에서 알려진 위치를 갖는 하나 이상의 홀로그래픽 오브젝트를 포함하는 홀로그래픽 지오메트리를 유지하는 단계, 머리 추적에 응답하여, 홀로그래픽 지오메트리에 대한 유저의 위치를 결정하는 단계, 및 유저의 위치와 렌더링된 부분 사이의 거리가 감소함에 따라 렌더링된 부분의 투명도가 감소하도록, 유저의 위치에 기초한 투명도를 가지고 홀로그래픽 지오메트리의 일부를 렌더링하는 단계를 포함하는 방법을 수행한다.
다른 예에서, HMD 디바이스는, 유저 주위에 배치되는 페이드 볼륨의 각각의 근단 쉘 및 원단 쉘에 대한 렌더링된 부분의 거리의 비율을 결정하는 것 및 픽셀 단위 기반으로 비율에 따라 알파 블렌딩을 제어하는 것을 더 포함한다.
다른 예는 실세계 환경에서 동작하는 헤드 마운트형 디스플레이(HMD) 디바이스의 가변 시야 내에 혼합 현실 또는 가상 현실 환경을 렌더링하기 위한 방법을 구현하는 컴퓨터 실행가능 명령어를 저장하는 하나 이상의 컴퓨터 판독가능 메모리를 포함하는데, 그 방법은, 가변 불투명도를 가지고 홀로그래픽 오브젝트를 선택적으로 렌더링하기 위한 HMD 디바이스에 통합되는 디스플레이 광학장치를 구성하는 단계; HMD 디바이스에 통합되는 센서를 사용하여 원단 임계치와 근단 임계치의 각각에 대한 홀로그래픽 오브젝트의 위치를 동적으로 결정하는 단계; 홀로그래픽 오브젝트가 원단 임계치를 넘어 위치하는 경우 렌더링된 홀로그래픽 오브젝트에 대한 불투명도를 최대 값으로 설정하는 단계; 및 홀로그래픽 오브젝트가 근단 임계치와 원단 임계치 사이에 위치하는 경우, 위치에 기초하여, 렌더링된 홀로그래픽 오브젝트에 대한 불투명도를, 최소 값과 최대 값 사이에 걸치는 범위로부터 설정하는 단계를 포함한다.
다른 예에서, 불투명도는, 홀로그래픽 오브젝트와 근단 임계치 사이의 거리가 증가함에 따라, 알파 합성 또는 디더링을 사용하여 증가되고, 근단 임계치에 위치하는 근단 쉘 및 원단 임계치에 위치하는 원단 쉘 - 근단 쉘 및 원단 쉘은 원통, 구체, 캡슐, 또는 비방사형 볼륨 중 하나로부터 선택됨 - 을 구비하는 페이드 볼륨 내에 유저를 둘러싸는 것을 더 포함한다.
비록 본 주제가 구조적 피쳐 및/또는 방법론적 액트(act)에 고유한 언어로 설명되었지만, 첨부의 청구범위에서 정의되는 주제는 상기에서 설명되는 특정 피쳐 또는 액트로 반드시 제한되는 것은 아니다는 것이 이해되어야 한다. 오히려, 상기에서 설명되는 특정 피쳐 및 액트는 청구범위를 구현하는 예시적인 형태로서 설명된다.

Claims (16)

  1. 물리적 환경을 점유하고 있는 유저에 의해 활용되는 헤드 마운트형 디스플레이(head mounted display; HMD) 디바이스에 의해 수행되는 방법에 있어서,
    상기 HMD 디바이스는 하나 이상의 프로세서를 구비하고, 가상 오브젝트를 포함하는 가상 현실 환경의 렌더링을 지원하며, 상기 방법은,
    상기 HMD 디바이스에 커플링된 상기 하나 이상의 프로세서를 사용하여, 상기 유저를 둘러싸는 페이드 볼륨(fade volume)을 배치하는 단계로서, 상기 페이드 볼륨은 상기 유저에게 가까운 근단 쉘(near shell) 및 상기 유저에게 먼 원단 쉘(far shell)을 구비하고, 상기 근단 쉘은 상기 근단 쉘이 상기 유저와 구별되도록 상기 유저로부터 반경 거리(radial distance)를 두고 위치결정되는 것인, 상기 페이드 볼륨 배치 단계와,
    상기 하나 이상의 프로세서와, 상기 HMD 디바이스에 커플링된 하나 이상의 센서를 사용하여, 상기 가상 현실 환경 내에서 상기 유저의 위치를 추적함으로써, 상기 근단 쉘 및 원단 쉘에 대한 가상 오브젝트의 위치를 결정하는 단계와,
    상기 하나 이상의 프로세서를 사용하여, 상기 가상 오브젝트가 상기 근단 쉘과 상기 원단 쉘 사이에 위치하는 경우 상기 가상 오브젝트를 투명도를 사용하여 렌더링하는 단계
    를 포함하고, 상기 투명도는 상기 가상 오브젝트가 상기 근단 쉘에 가까워짐에 따라 증가하고,
    상기 HMD 디바이스는, 상기 물리적 환경의 부분이나 상기 유저가 상기 HMD 디바이스 상에 디스플레이되지 않도록, 상기 가상 현실 환경을 연속적으로 렌더링하도록 구성되는 것인, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가상 오브젝트가 상기 페이드 볼륨의 상기 원단 쉘을 넘어 위치하는 경우 상기 가상 오브젝트를 완전히 불투명하게 렌더링하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가상 오브젝트가 상기 페이드 볼륨의 상기 근단 쉘과 교차하는 경우 상기 가상 오브젝트를 완전히 투명하게 렌더링하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    알파 합성(alpha compositing)을 사용하여 상기 가상 오브젝트의 상기 렌더링을 수행하는 단계와,
    상기 페이드 볼륨의 상기 근단 쉘과 상기 원단 쉘 사이의 공간적 거리에 걸쳐 확립되는 투명도 곡선에 기초하여 알파 값을 보간하는 단계 또는 순서화된 디더링(ordered dithering)을 사용하여 상기 가상 오브젝트의 상기 렌더링을 수행하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 투명도 곡선은 선형 곡선이고, 상기 알파 값은 선형 기반으로 보간되는, 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 가상 오브젝트에 대한 상기 알파 합성을 픽셀 단위 기반으로 수행하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 가상 오브젝트에 대한 상기 페이드 볼륨의 근접도를 결정하기 위해 머리 추적을 수행하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 머리 추적은, 깊이 데이터를 생성하기 위해 상기 HMD 디바이스 내의 센서 패키지를 활용하는, 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    하나 이상의 입체 이미징으로부터의 깊이 분석(one or more depth-from-stereo imaging analyses)을 사용하여 또는 깊이 센서를 사용하여 상기 깊이 데이터를 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 물리적 환경의 지면 위의 상기 유저의 머리의 현재 높이를 결정하기 위해 상기 센서 패키지를 사용하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 유저의 머리의 높이에 따라 상기 페이드 볼륨의 사이즈를 정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 근단 쉘의 반경의 1.5배 내지 2.5배가 되도록 상기 원단 쉘의 반경을 구성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 근단 쉘의 반경을 0.5 미터가 되도록 그리고 상기 원단 쉘의 반경을 1 미터가 되도록 구성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 가상 현실 환경의 백그라운드를 보여주기 위해 상기 가상 오브젝트의 투명한 렌더링을 수행하는 단계를 더 포함하고, 상기 백그라운드는 가상 지면, 또는 다른 가상 오브젝트 중 하나 이상을 포함하는 것인, 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    원통, 구체, 캡슐, 또는 비방사형(non-radial) 볼륨 중 하나를 사용하여 상기 근단 쉘 및 원단 쉘을 구성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 근단 쉘 및 원단 쉘을, 상이한 반경을 갖는 동심원적으로 정렬된 원통으로서 또는 공통의 중심을 공유하는 상이한 반경을 갖는 구체로서 구성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
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