WO2009041856A1 - Système d'affichage de données en pseudo-3d sur un écran 2d - Google Patents

Système d'affichage de données en pseudo-3d sur un écran 2d Download PDF

Info

Publication number
WO2009041856A1
WO2009041856A1 PCT/RU2008/000585 RU2008000585W WO2009041856A1 WO 2009041856 A1 WO2009041856 A1 WO 2009041856A1 RU 2008000585 W RU2008000585 W RU 2008000585W WO 2009041856 A1 WO2009041856 A1 WO 2009041856A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
user
image
display
dimensional
screen
Prior art date
Application number
PCT/RU2008/000585
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Georgy Ruslanovich Vyakhirev
Original Assignee
Georgy Ruslanovich Vyakhirev
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Georgy Ruslanovich Vyakhirev filed Critical Georgy Ruslanovich Vyakhirev
Publication of WO2009041856A1 publication Critical patent/WO2009041856A1/ru
Priority to US12/730,522 priority Critical patent/US20100253679A1/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G5/00—Control arrangements or circuits for visual indicators common to cathode-ray tube indicators and other visual indicators
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/011—Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/011—Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality
    • G06F3/012—Head tracking input arrangements
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/048—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI]
    • G06F3/0481—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] based on specific properties of the displayed interaction object or a metaphor-based environment, e.g. interaction with desktop elements like windows or icons, or assisted by a cursor's changing behaviour or appearance
    • G06F3/04815—Interaction with a metaphor-based environment or interaction object displayed as three-dimensional, e.g. changing the user viewpoint with respect to the environment or object

Definitions

  • the technical field relates to computerized means of providing information on a two-dimensional display and can be attributed to means of displaying information in all spheres of human activity, for example, in industrial systems
  • a known system for immersing a user in virtual reality which relates to computer games, space, sports, military simulators (RU Ns 2120654,
  • G09B9 / 00, A63G31 / 00, publ. 1998.10.20 and which contains a closed shell in the form of a sphere, limiting the real space placed on the supports with the possibility of rotation around its center.
  • the sphere there is at least one hatch equipped with a lid for entry and exit of the user.
  • the system contains means for forming a virtual space
  • SUBSTITUTE SHEET hosted by a user, which is a laptop computer.
  • the means for displaying virtual space to the user is a helmet worn on the user's head, while the display for displaying 5 virtual or real three-dimensional space to the user is in the helmet in front of the user's eyes.
  • the system contains a virtual space transformation unit in accordance with the user's actual physical movements within the shell, which is intended to execute an additional program for converting virtual space.
  • a joystick through which the user manipulates when interacting with objects of the virtual space displayed on the display screens.
  • the 15 comprises means for determining a magnitude and direction of movement of a relative shell user connected to a virtual space transform unit.
  • the means for determining the magnitude and direction of movement of the user relative to the shell contains many sensors,
  • 25 virtual reality works as follows. Form a closed shell that limits the real space.
  • the shell is placed on supports with the possibility of rotation around its center with three degrees of freedom. They are placed in the shell of a user who is able to freely move around the inner surface of the shell.
  • SUBSTITUTE SHEET form a virtual space in which objects and subjects, for example walls of houses, trees, cars, animals, people, clouds, etc., arise and move in a given and random way.
  • the generated virtual 5 space is displayed on the display screens, and the user sees a three-dimensional image of the virtual world. Perform continuous transformation of virtual space according to the program. Since the user does not see the boundaries of the screen due to the perfect design of the helmet, he has the illusion of a complete presence in virtual three-dimensional space.
  • the present invention is directed to solving the technical problem of forming a pseudo-volume of the image, which depends on the remoteness of the user from the monitor screen or when it is offset from the monitor screen.
  • the technical result achieved in this case is to simplify the system of hardware implementation of the effect of the volume of the image and / or virtual reality.
  • a two-dimensional display is characterized by the fact that it includes a device that displays information in a two-dimensional plane, in the form of a personal computer display or a television receiver screen with an image forming device 5, located in front of the user for the latter to perceive with the help of the visual organs of the image on the display or screen, at least at least one sensor tracking the movement of the head or eyes of the user relative to the display or screen, while the hardware of the personal computer or user
  • the imaging device in a television receiver is configured with an image correction function as a function of (depending on) the user's location when he is in front of a device that displays information in a two-dimensional plane by changing the proportions and position of objects
  • the present invention is illustrated by a specific example of execution, which, however, is not the only possible, but clearly demonstrates the possibility of achieving the desired technical result.
  • FIG. 1 is a block diagram of a pseudo-volume information display system on a two-dimensional display;
  • FIG. 2 - demonstration of the image while reducing the distance between the screen and the user;
  • FIG. 5 of FIG. 3 demonstration of the image at an angular displacement of the user relative to the screen.
  • a system for displaying information in a pseudo-volume form on a two-dimensional display, which includes a device 1 that displays information in a two-dimensional plane, in the form of a personal computer display or a television receiver screen with an image forming device,
  • At least one sensor 3 for tracking the movement of the head 4 of the user or his eyes relative to the display or screen, while the hardware of the personal computer 5 or
  • the image forming apparatus in the television receiver is configured with an image correction function as a function of the distance L from the user when he is in front of the device displaying information in a two-dimensional plane by proportionally enlarging the image objects (FIG.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) user or rotation of image objects (Fig. 3) away from the direction of offset of the user.
  • the system for displaying information in pseudo-volume form on a two-dimensional display is a feedback information display system 5 (interactive) may consist of the following components:
  • At least one User for example, a User sitting in front of a personal computer display or a television receiver screen
  • an image is being formed by any device that is perceived by him using the organs of vision.
  • the user can be, in general, any animated or unanimated object that has organs of vision or sensors of vision.
  • an autonomous robotic system that has artificial intelligence and image sensors (similar in function to the organs of vision), which are one of the channels for collecting information about the surrounding world.
  • At least one information display device at least showing a two-dimensional image (for example, a personal computer monitor or a TV screen or a cell phone display) containing software or hardware 25 means changing or correcting the image on the screen and / or interface elements programs, purpose or functions of information input-output means and other characteristics of the device, in accordance with any algorithm, at least one of the input conditions for which is the position of the user in space
  • a two-dimensional image for example, a personal computer monitor or a TV screen or a cell phone display
  • software or hardware 25 means changing or correcting the image on the screen and / or interface elements programs, purpose or functions of information input-output means and other characteristics of the device, in accordance with any algorithm, at least one of the input conditions for which is the position of the user in space
  • At least one sensor that monitors the user for example, a video camera that determines the relative 5 position of the user's organs of vision and / or his head relative to the screen of the device that displays information to the user.
  • a sensor that monitors the user for example, a video camera that determines the relative 5 position of the user's organs of vision and / or his head relative to the screen of the device that displays information to the user.
  • the most favorable situation is when the position of only both eyes or one eye (organ of vision) of the user in space is determined.
  • WEB camera you can determine the position of the User using the pattern recognition program.
  • the position of the user can be considered a priori known, with a certain degree of accuracy, both in time and in space.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) a gyroscope or a sensor of the position of the device in space relative to the lines of the magnetic field of the earth or the force of gravity can act;
  • the image for this user can be “revived” and made pseudo-voluminous, provided that the user makes any head movement or, accordingly, wounds of vision (eyes).
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) on the plane of the drawing sheet.
  • this can be done in axonometric projection. Similar to drawing, you can project volumetric figures created in virtual volumetric space onto the plane of a two-dimensional screen of a display or projector or similar information output devices.
  • CAD ZD objects
  • the projection of multidimensional space onto a plane takes place in a video recorder on the plane of a semiconductor sensor or film. Thanks to the use of projection, the human brain partially restores the volume of the image observed on the plane.
  • Some animals are in a similar situation. Some birds cannot observe a full-fledged (using two eyes simultaneously for viewing objects) volumetric image due to the peculiarities of spreading eyes to opposite sides of the head. Accordingly, the picture of the world they observe is incomplete and flat, projected onto the retina of each eye separately. They cannot combine both images and get a stereoscopic image as a person. But they successfully determine the distance to objects by constantly shaking their heads. Close
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) objects located to them on the observed scene of the space surrounding them are displaced relative to objects located further. Thus, birds see the image as pseudo three-dimensional and, accordingly, can estimate the distance to the objects they observe even with one eye.
  • This method can "animate” static images (give them pseudo-volume). They can acquire volume, and it will be so natural that the user will feel the "depth” of the image, as if the picture is being observed not in the monitor, but in the surrounding space.
  • the virtual three-dimensional scene displayed on the two-dimensional plane of the display should be built at each moment in time in accordance with the movements of the User, so that both eyes of a person would perceive the picture as if we were looking at a three-dimensional virtual scene constructed behind the display, taking into account its projection onto the plane of the screen display. Objects close to the User on the virtual space scene observed by them should be displaced when
  • the invention relates not only to ZD objects of virtual space created using computer systems. It is possible, for example, to refine the voluminous 3D interface of the operating system, which has already been developed by Microsoft and is used in some versions of Windows Vista, so that the "Window Switching" mode responds to the movements of the User and / or his organs of vision relative to the display. It can be done so that when the User approaches the display screen of the “window” of currently open programs (depicted in a projection, as if hanging in different layers in the volume of three-dimensional space at some distance from each other), they would approach the user, increasing as this in size with increased image detail. And, on the contrary, when the User is removed from the display, they would decrease in size by "losing" their detail.
  • the images of the application windows presented in the "Switch between windows" mode can be rotated relative to the vertical axis of the three-dimensional projection.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) commits its movements with low frequency and amplitude.
  • the complexity of the displayed image may vary and be limited in order to minimize the consumption of system resources of the device.
  • this invention can help to overcome the problems faced by developers of stereoscopic 3D displays for processing and displaying full three-dimensional images.
  • This invention will allow you to display a pseudo-volume image on the currently existing 2D (two-dimensional) displays that do not have the ability to display full stereoscopic images. It will be important to prepare the corresponding video material by encoding a stereoscopic video image so that when it is decoded, you can correct the image when changing the viewing scene by the User, thereby achieving the effect of viewing a three-dimensional image.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) further, that is, wherever objects are designed in 3D modeling systems, the invention can be applied to improve image viewing. Objects can be viewed a little from the side without using any manipulators. Simply, the User will need to tilt, rotate or move the organs of vision relative to the subject being viewed on a 2D display, as we would if we were considering the real subject facing us at a certain distance from us. You can apply the invention in video telephony
  • SUBSTITUTE SHEET • differs in that the sensors do not determine the degree of human interaction with the environment artificially built for him in the form of a sphere, joysticks, but calculate the relative position between the User and the screen and / or the information display device itself.
  • the sensor may not physically interact with the User, and calculate the position of the User and / or his organs of vision relative to the screen of the device by indirect signs;
  • ⁇ differs in that the effect of a 3D image of virtual reality is created not only in a virtual 3D helmet (special device) or display that creates the effect of viewing a 3D image (multidimensional monitor - 3D), but also, for example, on a display that displays the image in one plane
  • two-dimensional monitor - 2D two-dimensional monitor - 2D
  • the image on a two-dimensional display can come to life, while realizing the features of the user interaction interface with the device. Also, for example, on a two-dimensional display for
  • the user can create an image that simulates a three-dimensional image (pseudo-volume of a dynamic scene).
  • a three-dimensional image pausing the head relative to the center of the screen to the side (parallel to the plane of the screen)
  • the User can observe the volume of the displayed scene on the display in the dynamics of his movement and examine objects displayed on the display as if from the side.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) has a "depth”. Items that should be identified by the User as being close to him in the virtual scene will be displaced along the display 5 in accordance with the user's movements when moving the user, much more relative to objects that should be identified by the user as located further in the virtual scene. This will create the effect of the volume of the scene observed by the User on a two-dimensional display. When approaching the head and / or organs of vision
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) devices such as mobile phones and handheld computers. You can use this effect in television. For implementation, it will be necessary to transmit an appropriately encoded image, which will slightly increase in volume and may possibly fit into existing communication channels; • differs in that it is not necessary to build virtual reality on the basis of this system, simulating the volume of a virtual scene on a 2D display. You can implement only a user interface that adapts to the user's position on the screen or dynamically changes depending on the user's position in space. That is, you can create an interface that interactively changes in accordance with the movements of the user in space relative to the display, that is, the tracking software interface adapts to or responds to movements and control actions of the user.
  • the present invention is industrially applicable, can be implemented using modern means of building electronic equipment and related software.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Processing Or Creating Images (AREA)
  • User Interface Of Digital Computer (AREA)
  • Controls And Circuits For Display Device (AREA)

Description

Система отображения информации в псевдообъемном виде на двухмерном дисплее
Область техники Изобретение относится к компьютеризированным средствам предоставления информации на двухмерном дисплее и может быть отнесена к средствам отображения информации во всех сферах человеческой деятельности, например, в системах промышленного
- моделирования объектов, в операционных системах персональных компьютеров, в компьютерных программах и играх, в медицинском оборудовании, в промышленном оборудовании, в телевидении, в сотовых телефонах и коммуникаторах, то есть везде, где есть пользователь и экран проектора или электронного дисплея, на котором выводится информация для данного пользователя.
Предшествующий уровень техники
Известна система для погружения пользователя в виртуальную реальность, которая относится к компьютерным играм, космическим, спортивным, военным тренажерам (RU Ns 2120654,
G09B9/00, A63G31/00, опубл. 1998.10.20) и которая содержит замкнутую оболочку в виде сферы, ограничивающую реальное пространство, размещенную на опорах с возможностью вращения вокруг своего центра. В сфере имеется по меньшей мере один люк, снабженный крышкой, для входа и выхода пользователя. Система содержит средство для формирования виртуального пространства,
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) размещенное на пользователе, которое представляет собой портативный компьютер. Средство для отображения пользователю виртуального пространства представляет собой шлем, надетый на голову пользователя, при этом дисплей для отображения 5 пользователю виртуального или реального трехмерного пространства находится в шлеме перед глазами пользователя. Система содержит блок преобразования виртуального пространства в соответствии с реальными физическими движениями пользователя, совершаемыми им внутри оболочки, который ю предназначен для выполнения дополнительной программы по преобразованию виртуального пространства. В руке пользователя находится джойстик, посредством которого пользователь манипулирует при взаимодействии с объектами виртуального пространства, отображаемого ему на экраны дисплея. Система
15 содержит средство определения величины и направления перемещения пользователя относительного оболочки, подключенное к блоку преобразования виртуального пространства. Средство определения величины и направления перемещения пользователя относительно оболочки содержит множество датчиков,
20 размещенных на пользователе и определяющих положение частей тела пользователя.
Данное решение принято в качестве прототипа для заявленного объекта.
Известная система для погружения пользователя в
25 виртуальную реальность работает следующим образом. Формируют замкнутую оболочку, ограничивающую реальное пространство. Размещают оболочку на опорах с возможностью вращения вокруг своего центра с тремя степенями свободы. Помещают в оболочку пользователя, который имеет возможность свободно перемещаться зо по внутренней поверхности оболочки. Посредством компьютера
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) формируют виртуальное пространство, в котором объекты и субъекты, например стены домов, деревья, машины, животные, люди, облака и т.д., возникают и перемещаются заданным и случайным образом. Отображают сформированное виртуальное 5 пространство на экраны дисплея, причем пользователь видит объемное изображение виртуального мира. Осуществляют непрерывное преобразование виртуального пространства согласно заложенной программе. Поскольку пользователь не видит границ экрана благодаря совершенной конструкции шлема, у него ю возникает иллюзия полного присутствия в виртуальном трехмерном пространстве. Пользователь, делая реальные шаги, приближается к объектам и субъектам виртуального пространства. Делая шаг, пользователь ногой вращает оболочку под себя, т.е. в направлении, противоположном своему движению. Такое движение оболочки
15 возможно потому, что она установлена на подвижных колесных опорах, которые легко и свободно повторяют повороты оболочки в любом направлении.
Недостаток данной системы заключается в сложности конструкции и неудобстве пользования ею.
20 Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по формированию псевдообъемности изображения, которая находится в зависимости от удаленности пользователя от экрана монитора или при его смещении от экрана монитора .
Раскрытие изобретения
25
Достигаемый при этом технический результат заключается в упрощении системы аппаратной реализации эффекта объемности изображения и/или виртуальной реальности.
Указанный технический результат достигается тем, что зо система отображения информации в псевдообъемном виде на
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) двухмерном дисплее характеризуется тем, что включает в себя устройство, отображающее информацию в двухмерной плоскости, в виде дисплея персонального компьютера или экрана телевизионного приемника с устройством формирования 5 изображения, расположенного перед пользователем для восприятия последним при помощи органов зрения изображения на дисплее или экране, по крайней мере один датчик слежения за перемещением головы или глаз пользователя относительно дисплея или экрана, при этом аппаратное средство персонального компьютера или ю устройство формирования изображения в телевизионном приемнике выполнено с функцией коррекции изображения в функции (зависимости) от местоположения пользователя при его нахождении перед устройством, отображающим информацию в двухмерной плоскости, путем изменения пропорций и положения объектов
15 изображения при уменьшении этого расстояния или-при увеличении этого расстояния, и с функцией коррекции изображения в функции
(зависимости) от углового смещения пользователя относительно устройства, отображающего информацию в двухмерной плоскости
Указанные признаки для каждого варианта исполнения
20 являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Краткое описание чертежей
25
Настоящее изобретение поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого зо технического результата.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) На фиг. 1 - блок-схема системы отображения информации в псевдообъемном виде на двухмерном дисплее; фиг. 2 - демонстрация изображения при уменьшении расстояния между экраном и пользователем;
5 фиг. 3 - демонстрация изображения при угловом смещении пользователя относительно экрана.
Лучшие варианты осуществления изобретения
В рамках настоящего изобретения рассматривается система ю (фиг. 1 ) отображения информации в псевдообъемном виде на двухмерном дисплее, которая включает в себя устройство 1 , отображающее информацию в двухмерной плоскости, в виде дисплея персонального компьютера или экрана телевизионного приемника с устройством формирования изображения,
15 расположенного перед пользователем 2 для восприятия последним при помощи органов зрения изображения на дисплее или экране, по крайней мере один датчик 3 слежения за перемещением головы 4 пользователя или его глаз относительно дисплея или экрана, при этом аппаратное средство персонального компьютера 5 или
20 устройством формирования изображения в телевизионном приемнике выполнено с функцией коррекции изображения в функции от расстояния L до пользователя при его нахождении перед устройством, отображающим информацию в двухмерной плоскости, путем пропорционального увеличения объектов изображения (фиг.
25 2) при уменьшении этого расстояния или пропорционального уменьшения объектов изображения при увеличении этого расстояния, и с функцией коррекции изображения в функции от углового смещения «a» пользователя относительно устройства, отображающего информацию в двухмерной плоскости, путем зо смещения изображения в сторону от направления смещения
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) пользователя или поворота объектов изображения (фиг. 3) в сторону от направления смещения пользователя.
Система отображения информации в псевдообъемном виде на двухмерном дисплее (фиг. 1) представляет собой систему 5 отображения информации с обратной связью (интерактивная) может состоять из следующих компонент:
1 ) Как минимум из одного Пользователя (например, Пользователя сидящего перед дисплеем персонального компьютера или экраном телевизионного приемника) для ю которого каким либо устройством формируется изображение, воспринимаемое им при помощи органов зрения. Возможно, пользователем может выступать, в общем случае, любой одушевленный или не одушевленный объект, который имеет органы зрения или датчики зрения. 15 Например, автономная роботизированная система, имеющая искусственный интеллект и датчики изображения (аналогичные по функциям органам зрения), которые являются одним из каналов сбора информации об окружающем мире.
20 2) Как минимум, одного устройства отображения информации, как минимум показывающего изображение в двухмерной плоскости (например, монитора персонального компьютера или экрана телевизора или дисплея сотового телефона) содержащего программное обеспечение или аппаратное 25 средство меняющее или корректирующее изображение на экране и/или элементы интерфейса программы, назначение или функции средств ввода-вывода информации и прочие характеристики устройства, в соответствии с каким либо алгоритмом, как минимум одним из входных условий зо которого, является положение пользователя в пространстве
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) относительно дисплея вычисляемое или определяемое по сигналам датчика;
3) Как минимум, одного датчика, следящего за пользователем, например видеокамеры, определяющего относительное 5 положение органов зрения Пользователя и/или его головы относительно экрана устройства отображающего информацию Пользователю. Наиболее выгодна ситуация, когда определяется положение только обеих глаз или одного глаза (органа зрения) пользователя в пространстве. ю В случае применения в качестве датчика WЕВ-камеры определять положение Пользователя можно с помощью программы распознавания образов. Для упрощения задачи можно крепить какой либо элемент на пользователе, который легко можно идентифицировать на изображении и
15 соответственно выделить сигнал косвенно указывающий положение глаз пользователя. Возможна ситуация, когда определяется примерное положение пользователя относительно экрана устройства с помощью датчиков определяющих положение самого устройства в
20 пространстве каким либо способом (координатные датчики)
(применимо, например, для малогабаритных устройств типа мобильных телефонов). При этом положение пользователя можно считать априори известным, с определенной степенью точности, как во времени, так и в пространстве.
25 Например, по откликам пользователя на клавишах устройства можно фиксировать время и положение устройства в пространстве и считать, при этом, что в тот момент Пользователь находился перпендикулярно плоскости дисплея устройства на комфортном для
30 просмотра информации расстоянии от него. Таким датчиком
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) может выступать гироскоп, или датчик положения устройства в пространстве относительно линий магнитного поля земли или силы земного притяжения;
Если построить систему, состоящую из Пользователя, плюс из дисплея на который он смотрит, плюс из изображения которое меняется по алгоритму заложенному в устройство в котором обрабатывается как минимум один сигнал (информация) поступающий от датчика обратной связи, содержащий информацию по которой можно определить положение головы (глаз) пользователя в пространстве, то изображение, для данного пользователя можно "оживить" и сделать его псевдообъемным при условии, что Пользователь сделает какое либо движение головой или, соответственно органами зрения (глазами).
Вместо создания виртуальной объемной реальности или одновременно с ней можно просто создать интерактивный интерфейс пользователя, который меняет изображение выводимое для пользователя и/или изменяет элементы интерфейса, реагируя на перемещения пользователя в пространстве относительно экрана устройства. Используя изобретение, например, можно блокировать вывод информации на монитор персонального компьютера и ввод данных через клавиатуру при обнаружении программой, факта удаления пользователя от монитора на значительное расстояние от дисплея персонального компьютера.
Для технической реализации конструкции устройства, в которое будет заложен данный принцип отображения информации необходимо будет воспользоваться широко распространенными принципами формирования объемного изображения предметов в различного вида проекциях. В частности, из школьного курса
"Черчение" известно, что для отображения объемных предметов на плоскости используются некоторые виды проекции объемных фигур
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) на плоскость чертежного листа. Например, это можно сделать в аксонометрической проекции. Аналогично черчению, можно проецировать объемные фигуры, созданные в виртуальном объемном пространстве на плоскость двухмерного экрана дисплея или проектора или аналогичных устройств вывода информации. Что уже нашло широкое практическое применение в компьютерном моделировании ЗD объектов (САПР), в компьютерных играх, медицине, станках, в анимации изображений для кино и ТВ и т.п. В кино, телевидении и видеосъемке проецирование многомерного пространства на плоскость (то есть в двухмерное изображение) происходит в видеозаписывающем устройстве на плоскости полупроводникового сенсора или кинопленке. Благодаря применению проекции мозг человека частично восстанавливает объем изображения наблюдаемого на плоскости. Но при этом пропадает глубина изображения и не возможно определить расстояние до предметов изображенных методом проекции на плоскости в виртуальных сценах, так как пропорции предметов постоянно меняются, имеют нелинейные размеры, а размеры исходных предметов известны лишь приблизительно. Подсказку по выходу из данной ситуации можно найти в природе.
В аналогичной ситуации находятся и некоторые животные. Некоторые птицы не могут наблюдать полноценное (с использованием для разглядывания объектов одновременно двух глаз) объемное изображение из-за особенностей разнесения глаз на противоположные стороны головы. Соответственно наблюдаемая ими картина окружающего мира является не полной и плоской, спроецированной на сетчатку каждого глаза по отдельности. Они не могут совместить оба изображения и получить стереоскопическое изображение как человек. Но расстояние до объектов они с успехом определяют постоянно покачивая свою голову. Близко
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) расположенные к ним предметы на наблюдаемой сцене окружающего их пространства смещаются относительно предметов расположенных дальше. Таким образом, птицы видят изображение псевдо объемным и соответственно могут оценить расстояние до наблюдаемых ими предметов даже одним глазом. Предлагаю заложить похожий принцип в формирование изображения устройствами отображения информации. Этот способ может "оживить" статичные изображения (придать им псевдообъем). Они могут приобрести объем, причем это будет настолько естественно, что Пользователь будет ощущать "глубину" изображения, так, как будто картинка наблюдается им не на мониторе, а в окружаемом пространстве.
Для этого надо применить широко известный принцип относительности. Представим, что за дисплеем устройства находится птица и смотрит на экран одним глазом. Если изображение на которое смотрит птица менять согласованно с покачиваниями ее головы, так же покачивая например видеокамеру со стороны съемки источника изображения, то она увидит почти то же самое что она наблюдает в природе. Надо сделать устройство отображения информации в плоскости, таким, чтобы покачивания головы человека воспринимались бы устройством отображения информации. Виртуальная объемная сцена отображаемая на двухмерной плоскости дисплея должна строиться в каждый момент времени согласованно с движениями Пользователя, таким образом, что бы оба глаза человека воспринимали бы картинку так как будто бы мы смотрим на объемную виртуальную сцену построенную за дисплеем с учетом ее проекции на плоскость экрана дисплея. Близко расположенные к Пользователю предметы на наблюдаемой им сцене виртуального пространства должны смещаться при
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) покачивании головы относительно предметов расположенных дальше на определенное расстояние.
Но изобретение относится не только к ЗD объектам виртуального пространства создаваемых с помощью компьютерных систем. Можно, например, доработать объемный ЗD интерфейс операционной системы, который уже разработан компанией Мiсrоsоft и применяется в некоторых версиях Wiпdоws Vistа, таким образом, что бы режим "Переключения окон" реагировал на движения Пользователя и/или его органов зрения относительно дисплея. Можно сделать так, что при приближении Пользователя к экрану дисплея "окна" открытых в текущий момент программ (изображенные в проекции, как бы висящие в разных слоях в объеме трехмерного пространства на некотором удалении друг от друга) приближались бы к пользователю то же, увеличиваясь при этом в размерах с повышением детализации изображения. И, наоборот, при удалении Пользователя от дисплея, уменьшались бы в размерах "теряя" свою детализацию. Если Пользователь не только приближается или отдаляется, но и отклоняет голову от центра дисплея в сторону в плоскости параллельной плоскости дисплея, то изображения окон приложений представленные в режиме "Переключение между окнами" можно поворачивать относительно вертикальной оси трехмерной проекции.
Можно создать изображение "Рабочего стола", так называемые "Обои рабочего стола" операционной системы Wiпdоws (или например мобильных устройств, таких как коммуникаторы и сотовые телефоны) таким образом, чтобы изображение выглядело для пользователя объемным. Можно сделать объемными любые элементы интерфейса программ и операционных систем. Ресурсы системы будут при этом тратиться не значительные, так как динамика ЗD сцены будет мала, в следствии того, что Пользователь
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) совершает свои перемещения с малой частотой и амплитудой. Кроме того, сложность выводимого на дисплей изображения может варьироваться и ограничиваться, с целью минимизации потребления системных ресурсов устройства. В отношении анимированных сцен созданных на компьютере, сцен кино и телевидения воспроизводимых на персональных устройствах данное изобретение может помочь преодолеть стоящие перед разработчиками стереоскопических ЗD дисплеев проблемы по обработке и выводу полноценных объемных изображений. Данное изобретение позволит выводить псевдообъемное изображение на существующих в настоящий момент 2D (двухмерных) дисплеях не обладающих возможностями вывода полноценных стереоскопических изображений. Важно будет подготовить соответствующий видеоматериал, закодировав стереоскопическое видеоизображение таким образом, что бы при его раскодировании можно было корректировать изображение при смене сцены просмотра Пользователем, добиваясь, таким образом, возникновения эффекта просмотра объемного изображения.
В отношении компьютерных игр, где идет динамичное развитие событий от первого лица на виртуальной объемной сцене, то динамика сцены там уже и так есть. Коррекция трехмерной сцены, отрабатывающая перемещения Пользователя относительно дисплея, будет для пользователя практически не заметна, на фоне быстрой смены сюжета. Но в статичных сценах станет все наоборот: будет, очень полезно иметь возможности наклонить или отклонить на короткое время голову и выглянуть, например, из-за укрытия или препятствия.
В отношении систем томографии (в медицине), систем автоматического проектирования каких либо предметов и объектов (CAD, САМ), компьютерной анимации, сцен в киноиндустрии и так
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) далее, то есть везде, где проектируются объекты в системах ЗD моделирования, можно применять данное изобретение для улучшения просмотра изображений. Объекты можно будет рассматривать немного со стороны не применяя каких либо манипуляторов. Просто, Пользователю, надо будет наклонить, повернуть или переместить органы зрения, относительно предмета рассматриваемого на 2D дисплее, так как бы мы это сделали рассматривая реальный предмет стоящий перед нами на определенном удалении от нас. Можно применять изобретение в видеотелефонии
(видеоконференциях), кино и ТВ. Для этого надо закодировать стереоскопическое изображение на источнике сигнала полученное от двух видеокамер таким образом, что бы кроме разностной информации между сценами последовательно кодируемых кадров (речь идет о стандартах сжатия на подобии MPEG), кодировалась бы еще и разница между изображениями камер расположенных на расстоянии друг от друга (камеры разносят на определенное расстояние по аналогии с органами зрения человека для получения стереоскопического изображения). Таким образом, объем закодированной информации должен увеличиться лишь не значительно. На стороне приемника, информация полученная с камер раскодируется и в следящем за пользователем режиме воспроизводится создавая иллюзию объемности изображения на 2D дисплее по описанному выше принципу. Отличия заявленного изобретения от прототипа заключаются в следующем:
• отличается тем, что используется как минимум один датчик положения, а не несколько;
• отличается тем, что Пользователь не помещается в изолированную среду (сферу);
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) • отличается тем, что датчики не определяют степень взаимодействия человека с искусственно построенной для него средой в виде сферы, джойстиков, а вычисляют относительное положение между Пользователем и экраном и/или самим устройством отображения информации. Датчик может не взаимодействовать физически с Пользователем, и вычислять положение Пользователя и/или его органов зрения относительно экрана устройства по косвенным признакам; ^ отличается тем, что эффект объемного изображения виртуальной реальности создается не только в виртуальном ЗD шлеме (специальном устройстве) или дисплее создающем эффект просмотра объемного изображения (многомерный монитор - ЗD), а так же, например на дисплее отображающем изображение в одной плоскости
(двухмерный монитор - 2D). Изображение на двухмерном дисплее (например мониторе персонального компьютера) может "оживать", реализуя при этом особенности интерфейса взаимодействия пользователя с устройством. Так же, например, на двухмерном дисплее для
Пользователя может создаваться такое изображение, которое имитирует объемное изображение (псевдообъем динамической сцены). Отклоняя голову относительно центра экрана в сторону (параллельно плоскости экрана), Пользователь может в динамике своего движения наблюдать на дисплее объем изображаемой сцены и рассматривать предметы изображенные на дисплее как бы со стороны. При этом создается эффект наблюдения объемной сцены на двухмерном мониторе, то есть предметы видятся объемными и/или сцена изображения
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) имеет "глубину". Предметы, которые должны идентифицироваться Пользователем как близкорасположенные к нему в виртуальной сцене будут при перемещениях пользователя смещаться по дисплею 5 согласованно с движениями пользователя намного больше относительно предметов, которые должны идентифицироваться пользователем как расположенные дальше в виртуальной сцене. Что и создаст эффект объема наблюдаемой Пользователем сцены на двухмерном ю дисплее. При приближении головы и/или органов зрения
Пользователя к (от) плоскости монитора, тот же эффект наблюдения объемного изображения на двухмерном дисплее то же можно наблюдать если пропорции предметов, их смещение по дисплею и их размер будут
15 меняться согласованно с передвижениями Пользователя относительно дисплея, на котором выводится наблюдаемое
Пользователем изображение. Все зависит от программного обеспечения и желаний пользователя;
• отличается тем, что для создания интерактивной системы
20 используются только уже существующие устройства отображения информации. Они дополняются, в случае необходимости, не дорогими датчиками и доработанным программным обеспечением, и возможно доработанными аппаратными (техническими) средствами;
25 отличается тем, что для реализации эффекта объемности изображения и/или виртуальной реальности и/или особенностей интерактивного интерфейса программное обеспечение будет использовать минимальные технические ресурсы. Уровень техники в настоящий момент позволяет зо реализовать изобретение даже на экране мобильных
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) устройств, таких как мобильные телефоны и наладонные компьютеры. Можно использовать данный эффект и в телевидении. Для реализации потребуется передавать соответствующим образом закодированное изображение, которое незначительно увеличится в объеме и возможно сможет уложиться в существующие каналы связи; • отличается тем, что не обязательно на основе данной системы строить виртуальную реальность имитирующую на 2D дисплее объем виртуальной сцены. Можно реализовать только пользовательский интерфейс подстраивающийся под положение пользователя у экрана или динамически изменяющийся в зависимости от положения пользователя в пространстве. То есть можно создать интерфейс интерактивно изменяющийся в соответствии с перемещениями пользователя в пространстве относительно дисплея, то есть, следящий программный интерфейс подстраивающийся или реагирующий на перемещения и управляющие действия пользователя.
Промышленная применимость
Настоящее изобретение промышленно применимо, может быть реализовано с использованием современных средств построения электронной техники и соответствующего программного обеспечения.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)

Claims

Формула изобретения Система отображения информации в псевдообъемном виде на двухмерном дисплее, характеризующаяся тем, что включает в себя устройство, отображающее информацию в двухмерной плоскости, в виде дисплея персонального компьютера или экрана телевизионного приемника, изображение для которого формируется цифровым устройством формирования изображения, расположенного перед пользователем для восприятия последним при помощи органов зрения изображения на дисплее или экране, по крайней мере один датчик слежения за перемещением головы или глаз пользователя относительно дисплея или экрана, при этом аппаратное средство устройства типа персонального компьютера или устройство формирования изображения в телевизионном приемнике выполнено с функцией коррекции изображения в функции от положения в пространстве плоскости дисплея относительно пользователя при его нахождении перед устройством, отображающим информацию в двухмерной плоскости, путем пропорционального изменения взаимного положения и/или пропорций объектов изображения при уменьшении расстояния или при увеличении расстояния, и с функцией коррекции изображения в функции от углового смещения пользователя относительно устройства, отображающего информацию в двухмерной плоскости.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
PCT/RU2008/000585 2007-09-28 2008-09-04 Système d'affichage de données en pseudo-3d sur un écran 2d WO2009041856A1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/730,522 US20100253679A1 (en) 2007-09-28 2010-03-24 System for pseudo 3d-information display on a two-dimensional display

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007135972/09A RU2007135972A (ru) 2007-09-28 2007-09-28 Система отображения информации в псевдообъемном виде на двухмерном дисплее
RU2007135972 2007-09-28

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US12/730,522 Continuation US20100253679A1 (en) 2007-09-28 2010-03-24 System for pseudo 3d-information display on a two-dimensional display

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009041856A1 true WO2009041856A1 (fr) 2009-04-02

Family

ID=40511661

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2008/000585 WO2009041856A1 (fr) 2007-09-28 2008-09-04 Système d'affichage de données en pseudo-3d sur un écran 2d

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20100253679A1 (ru)
RU (1) RU2007135972A (ru)
WO (1) WO2009041856A1 (ru)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4695664B2 (ja) * 2008-03-26 2011-06-08 富士フイルム株式会社 立体動画像処理装置および方法並びにプログラム
RU2453922C2 (ru) 2010-02-12 2012-06-20 Георгий Русланович Вяхирев Способ представления исходной трехмерной сцены по результатам съемки изображений в двумерной проекции (варианты)
US20130257692A1 (en) 2012-04-02 2013-10-03 Atheer, Inc. Method and apparatus for ego-centric 3d human computer interface
US10241638B2 (en) 2012-11-02 2019-03-26 Atheer, Inc. Method and apparatus for a three dimensional interface
US10783284B2 (en) 2014-10-15 2020-09-22 Dirtt Environmental Solutions, Ltd. Virtual reality immersion with an architectural design software application
US10467814B2 (en) 2016-06-10 2019-11-05 Dirtt Environmental Solutions, Ltd. Mixed-reality architectural design environment
WO2017214576A1 (en) 2016-06-10 2017-12-14 Dirtt Environmental Solutions, Inc. Mixed-reality and cad architectural design environment
DE112018000528A5 (de) 2017-01-25 2020-02-13 Techkon Gmbh Verfahren und vorrichtung zum darstellen von farben eines farbraums
US10783681B2 (en) * 2017-09-13 2020-09-22 International Business Machines Corporation Artificially tiltable image display
CN113301242A (zh) * 2020-02-21 2021-08-24 中兴通讯股份有限公司 拍摄方法、终端以及计算机可读存储介质

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2120664C1 (ru) * 1997-05-06 1998-10-20 Нурахмед Нурисламович Латыпов Система для погружения пользователя в виртуальную реальность
US20030095155A1 (en) * 2001-11-16 2003-05-22 Johnson Michael J. Method and apparatus for displaying images on a display
US6781585B2 (en) * 2000-01-11 2004-08-24 Sun Microsystems, Inc. Graphics system having a super-sampled sample buffer and having single sample per pixel support
US7142191B2 (en) * 2001-10-24 2006-11-28 Sony Corporation Image information displaying device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2120664C1 (ru) * 1997-05-06 1998-10-20 Нурахмед Нурисламович Латыпов Система для погружения пользователя в виртуальную реальность
US6781585B2 (en) * 2000-01-11 2004-08-24 Sun Microsystems, Inc. Graphics system having a super-sampled sample buffer and having single sample per pixel support
US7142191B2 (en) * 2001-10-24 2006-11-28 Sony Corporation Image information displaying device
US20030095155A1 (en) * 2001-11-16 2003-05-22 Johnson Michael J. Method and apparatus for displaying images on a display

Also Published As

Publication number Publication date
US20100253679A1 (en) 2010-10-07
RU2007135972A (ru) 2009-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2009041856A1 (fr) Système d'affichage de données en pseudo-3d sur un écran 2d
JP7109408B2 (ja) 広範囲同時遠隔ディジタル提示世界
US10819946B1 (en) Ad-hoc dynamic capture of an immersive virtual reality experience
US9654734B1 (en) Virtual conference room
CN105264478B (zh) 全息锚定和动态定位
US10607403B2 (en) Shadows for inserted content
US20080246693A1 (en) System and method of enhanced virtual reality
US20160225188A1 (en) Virtual-reality presentation volume within which human participants freely move while experiencing a virtual environment
EP3106963B1 (en) Mediated reality
US20060232584A1 (en) Stereoscopic picture generating apparatus
JP2015513232A (ja) ３次元ディスプレイシステム
US20190371072A1 (en) Static occluder
WO2006121957A2 (en) Three dimensional horizontal perspective workstation
CN107810634A (zh) 用于立体增强现实的显示器
JP2019197368A (ja) 立体映像奥行き圧縮装置および立体映像奥行き圧縮プログラム
CN115529835A (zh) 用于新颖视图合成的神经混合
CN111602391B (zh) 用于根据物理环境定制合成现实体验的方法和设备
US20210058611A1 (en) Multiviewing virtual reality user interface
CA3057507C (en) Virtual reality system and method for displaying on a real-world display a viewable portion of a source file projected on an inverse spherical virtual screen
JP4624588B2 (ja) 画像生成装置、プログラム及び情報記憶媒体
WO2018071338A1 (en) Virtual reality telepresence
JP6601392B2 (ja) 表示制御装置、表示制御方法、及び、プログラム
JP3088326B2 (ja) 立体映像表示装置
CN113476835B (zh) 一种画面显示的方法及装置
CN114638734A (zh) 一种桌面3d教育系统

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08833288

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08833288

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1