SK7150Y1 - Zariadenie na zobrazovanie reálnych objektov vo virtuálnej realite - Google Patents

Abstract

Zariadenie na zobrazovanie reálnych objektov vo virtuálnej realite je technické zariadenie na báze virtuálnej reality pre statické objekty, ktoré prepája viaceré hardvérové riešenia. Toto riešenie spája záznamové médium virtuálnej 3D scény (3), presnú polohu pohybujúceho sa objektu na základe polohových snímačov (1) a záznamové médiá o snímanom objekte (2), ako napríklad záznamové médiá s databázou 3D modelov, obrázkov, videí, popisov a iných. Tieto vstupné informácie sú prepojené a zosynchronizované v PC (4). Následne sú odoslané do modulu (5), ktorý dáta spracováva a konvertuje na použiteľný formát pre zobrazovacie výstupné zariadenia. Výstupnými zariadeniami (6) sú statické zariadenia ako virtuálna jaskyňa alebo dynamické zariadenia ako virtuálne okuliare.

Description

Technické riešenie sa vo všeobecnosti týka hardvérovej platformy na báze virtuálnej reality. Technické riešenie prepája viaceré hardvérové riešenia do spoločnej platformy.

Doterajší stav techniky

Zo stavu techniky sú doteraz známe softvérovo-hardvérové riešenia na báze virtuálnej reality (virtual reality), kde pod pojmom virtuálna realita rozumieme prostredie namodelované prostriedkami počítača simulujúce skutočnosť. Primárne sa ním chápe vytváranie vizuálneho zážitku zobrazovaného na obrazovke počítača, prípadne cez špeciálne stereoskopické zariadenia. V sofistikovanejších prípadoch sú stimulované aj ďalšie zmysly ako napr. sluch, čuch a hmat. Interakciu s používateľom zabezpečuje buď klasické vybavenie počítača ako klávesnica a myš, alebo špeciálne prispôsobené zariadenia ako okuliare vytvárajúce dojem trojrozmernosti, oblečenie snímajúce pohyb a stimulujúce hmat, viackanálový zvuk a pod. Takto tvorené prostredie môže vytvárať predstavu skutočného sveta (napr. pri nácviku boja, učení pilotovania), prípadne sa od neho značne líšiť (napr. pri hraní hier).

Na zobrazenie kvalitného virtuálneho prostredia je však potrebný výkonný hardvér. Prudký rozvoj výpočtovej techniky v poslednom desaťročí odstránil aj tento problém. Odstránením tejto bariéry sa vývoj v oblasti virtuálnej reality rozdelil do dvoch vetiev, a to vývoj zariadení generujúcich virtuálnu realitu a vývoj zariadení zabezpečujúcich interakciu medzi človekom a hardvérom.

Hardvérové riešenia môžeme zaradiť do dvoch základných kategórií. Prvou sú systémy upevňované na hlavu pozorovateľa, tzv. HMD displeje. Druhou sú systémy neupevňované na hlavu pozorovateľa. Medzi tieto zariadenia môžeme zaradiť platformy určené na priestorové zobrazovanie modelov na plátne. Ako najznámejší produkt v oblasti systémov zobrazenia na steny miestnosti by sme mohli označiť virtuálnu j askyňu. Virtuálna jaskyňa je vlastne viacnásobné zariadenie spätnej projekcie s vysokým rozlíšením 3D obrazu a zvuku. Obrazy sú v súčasnosti premietané na tri, štyri alebo päť stien a podlahu a sú sledované stereookuliarmi.

Podstata technického riešenia

Hlavnou podstatou technického riešenia je vytvorenie zariadenia na báze virtuálnej reality vyznačujúce sa tým, že spája viaceré hardvérové platformy a záznamových médií virtuálnej 3D scény, doplňujúcimi informáciami na záznamovom médiu s databázou 3D modelov, obrázkov, videí a opisov. Princíp technického riešenia je použiteľný na pohybujúce sa objekty (napr.: auto, autobus, električka, vlak atď.), ako aj na statické zobrazovacie platformy. Vstupnými hardvérovými zariadeniami sú polohové snímače (GPS modul, akcelerometer, gyroskop, magnetometer atď.), ktoré udávajú presnú polohu objektu. Medzi vstupné parametre technického riešenia patria aj informácie, ktoré majú byť súčasťou obohatenej scény. Ide o záznamové médiá s databázou 3D modelov. Hlavným parametrom a zároveň vstupnou informáciou je vytvorené virtuálne prostredie. Ide o záznamové médium virtuálnej 3D scény, na ktoré sa technické riešenie zameriava.

Vstupné informácie sú posielané do PC, v ktorom sa spájajú všetky potrebné informácie, synchronizujú sa a odosielajú sa do modulu, ktorý dáta spracováva a konvertuje na použiteľný formát pre výstupné zariadenie.

Medzi základné zobrazovacie zariadenia virtuálnej reality môžeme zaradiť statické zariadenia ako virtuálna jaskyňa (zobrazuje obraz na základe spätnej projekcie) a dynamické zariadenia, ako sú virtuálne okuliare (používateľovi sa zobrazuje 3D scéna pre každé oko samostatne, čo dotvára reálny 3D efekt).

Prehľad obrázkov na výkresoch

Na obrázku je zobrazená schéma zariadenia na zobrazovanie reálnych objektov vo virtuálnej realite.

Príklady uskutočnenia

Príklad 1

V tomto príklade uskutočnenia je opísaný technický variant, kde vytvorená virtuálna scéna je zobrazovaná používateľovi na statickej zobrazovacej platforme (napr. virtuálna jaskyňa). Výstupné zariadenie 6 je pevne dané a používateľ sa pohybuje v jej vymedzenom priestore. Vstupnými informáciami sú poloha pozorova2

SK 7150 Υ1 teľa na základe polohových snímačov 1 (akcelerometrov, gyroskopov, magnetometrov), záznamové médium 3 virtuálnej 3D scény a záznamových médií 2 snímaného objektu (3D modely, fotodokumentáciu, základné informácie o snímaných objektoch, videá), ktoré majú obohatiť zobrazované prostredie.

Medzičlánkom medzi vstupnými a výstupnými informáciami je PC 4, ktorý dané dáta zozbiera a synchronizuje, následne ich posiela do modulu 5, ktorý dáta konvertuje a odosiela na výstupné zariadenia 6. Pozorovateľ na projekčných stenách virtuálnej jaskyne pozoruje virtuálny svet, v ktorom sa mu dopĺňajú základné informácie o pozorovanom objekte.

Príklad 2

V tomto príklade uskutočnenia je opísaný technický variant, kde vytvorená virtuálna scéna je zobrazovaná používateľovi výstupným zariadením 6, a to virtuálnymi 3D okuliarmi. Tieto okuliare je možné použiť v pohybujúcich, ale aj statických objektoch (napr.: auto, autobus, električka, vlak, priemyselné haly, múzeá, historické pamiatky a pod.), kde polohu objektu zabezpečuje polohový snímač 1 (GPS modul). PC 4 spracováva záznamové médiá 3 virtuálnej 3D scény, pozíciu okuliarov v priestore (ich nakláňame, odozvu a pod.), presnú pozíciu objektu na základe GPS súradníc a na vopred určených koordinátach dotvára záznamové médiá 2 snímaného objektu, ktoré zobrazuje na výstupnom zariadení 6 - virtuálnych okuliaroch.

Priemyselná využiteľnosť

Využitie technického riešenia má viacero oblastí. Pre priemysel môže slúžiť ako platforma, ktorá umožní zobrazovať navrhované produkty, výrobné haly, montážne postupy, rozpady kusovníko, alebo technológie ešte pred tým, než sú vyrobené alebo spustené do reálnej prevádzky. Celý obraz je umiestnený do 3D prostredia, čo dodáva používateľovi reálny pohľad. Takýmto spôsobom sa môžu odstrániť prípadné nedostatky a ušetriť náklady ešte v začiatočnej fáze projektu.

Ďalšie využitie je pre oblasť kultúrneho dedičstva, kde je možné vytvoriť ľubovoľné historické časové obdobia vybraných pamiatok (napr. hradov, zámkov, kaštieľov, historických území a pod.) a používateľ sa na základe zobrazovacích zariadení (virtuálna jaskyňa, virtuálne okuliare) môže preniesť do histórie, kde sa mu zobrazuje kultúrna pamiatka v jej pôvodnej podobe.

Ttiež môže slúžiť ako historický sprievodca, kde technické riešenie umiestnené na pohyblivom objekte (auto, autobus, električka atď.) sníma historickú trasu vybraného mesta a používateľ v zobrazovacích zariadeniach (virtuálne okuliare), sleduje prierez jednotlivými časovými obdobiami, ktoré sú doplnené o ďalšie informácie ako 3D modely, fotodokumentáciu, základné informácie o snímaných objektoch alebo videá.

Technické riešenie nájde svoju oblasť využitia aj pre interaktívne reklamy v obchodných centrách alebo ako mestský informačný systém alebo pre herný priemysel.

NÁROKY NA OCHRANU

Claims (5)

1. Zariadenie na zobrazovanie reálnych objektov vo virtuálnej realite je hardvérová platforma na báze virtuálnej reality, vyznačujúca sa tým, že pozostáva z polohových snímačov (1) a záznamových médií (2) snímaného objektu a záznamových médií (3) virtuálnej 3D scény spojených s PC (4), na spracovanie v softvérovej platforme, pričom PC (4) je spojené s modulom (5) na konverziu dát a ten je spojený s výstupným zariadením (6).

2. Zariadenie na zobrazovanie reálnych objektov vo virtuálnej realite podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že polohové snímače (1) na snímanie polohy pozorovateľa sú akcelerometre a/alebo gyroskopy, a/alebo magnetometre, a/alebo GPS.

3. Zariadenie na zobrazovanie reálnych objektov vo virtuálnej realite podľa nároku la 2, vyznačujúce sa tým, že záznamové médiá (2) snímaného objektu obsahujú 3D modely a/alebo fotodokumentáciu, a/alebo základné informácie o snímanom objekte, a/alebo videá.

4. Zariadenie na zobrazovanie reálnych objektov vo virtuálnej realite podľa nároku 1 a 2 a 3, vyznačujúce sa tým, že záznamové médiá (3) virtuálnej 3D scény obsahujú 3D textúrované modely komplexne uložené do podoby reálne snímaných objektov.

5. Zariadenie na zobrazovanie reálnych objektov vo virtuálnej realite podľa nároku 1 a 2 a 3 a 4, vyznačujúce sa tým, že výstupným zariadením (6) je statické zariadenie virtuálna jaskyňa alebo virtuálne okuliare.