WO2019025212A1 - Verfahren zur steuerung einer vr-darstellung in einem fortbewegungsmittel und vr-darstellungseinrichtung - Google Patents

Verfahren zur steuerung einer vr-darstellung in einem fortbewegungsmittel und vr-darstellungseinrichtung Download PDF

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WO2019025212A1
WO2019025212A1 PCT/EP2018/069829 EP2018069829W WO2019025212A1 WO 2019025212 A1 WO2019025212 A1 WO 2019025212A1 EP 2018069829 W EP2018069829 W EP 2018069829W WO 2019025212 A1 WO2019025212 A1 WO 2019025212A1
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locomotion
occupant
acceleration
representation
vehicle
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PCT/EP2018/069829
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Kay Herget
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Robert Bosch Gmbh
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    • 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
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    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0179—Display position adjusting means not related to the information to be displayed
    • G02B2027/0187—Display position adjusting means not related to the information to be displayed slaved to motion of at least a part of the body of the user, e.g. head, eye

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a VR (Virtual Reality) representation in a means of transportation.
  • VR Virtual Reality
  • VR presentations are becoming increasingly popular, among others also for the information of vehicle occupants.
  • One possibility consists in an image by means of a so-called head-up display, in which an information in the field of vision of the driver is projected onto the windshield or an imaging surface in the area of the windshield.
  • VR spectacles wherein information is displayed on a display arranged in the field of vision of a user and replacing spectacle lenses of a pair of spectacles. Solutions are also known in which information is projected onto a spectacle lens or directly into the user's eye or onto the insides of the vehicle windows.
  • multimedia systems are known, for example, for passenger transport means, such as airplanes or buses, in which also VR representations, for example for video games or other entertainment or information content are used.
  • VR presentations can lead users to so-called VR sickness, a phenomenon similar to travel, aviation or seasickness. NEN.
  • a VR disease can arise when the physical self-perception, more precisely the perception of body movement and -läge in space or the position of individual body parts to each other, ie proprioception of the perception of the visual system, ie through the eye and the corresponding brain region, the visual cortex, generated perception, deviates.
  • VR-disease English VR sickness
  • locomotion means in particular motor vehicles such as passenger cars, especially self-propelled, so-called autonomous, motor vehicles , Trucks, buses, orbits, aircraft, ships or other means of transport, can be prevented.
  • VR display a method for controlling a virtual-reality representation, here and hereinafter referred to as VR display, proposed in a means of transportation with the steps
  • the eye is here understood as a sensory organ together with that part of the brain with which the sensory stimuli recorded by the eye are processed.
  • the visual cortex also called the visual cortex
  • the visual cortex is the part of the cerebral cortex that is part of the visual system, which in turn enables visual perception.
  • the sense of the body designates here those sensory organs together with the brain regions processing sensory stimuli acquired by these sense organs. which produce a bodily self-perception, ie proprioception.
  • the sense of the body comprises in particular the vestibular apparatus in which sensory impressions are processed, in particular, from the inner ear.
  • physical self-perception or proprioception is meant in particular a perception regarding a position of the body in space and of forces acting on the body, in this case in particular as a result of accelerations of the body.
  • the invention therefore aims to use existing information about movements of the means of locomotion present at a particular time, which affect the physical self-perception, in particular concerning the position and / or accelerations of the occupant of the means of locomotion, for example a cornering with associated lateral acceleration, to adjust a VR representation to effect a corresponding perception by the visual system.
  • Another example would be a virtual ride through a beautiful area. Real sits the vehicle occupant in the car on a ride through, for example, Gelsenmaschinen, on the VR experience, however, he is given a ride through Miami or the Grand Canyon. During the virtual journey, the car stops every time or drives a turn, even if this is the case with the real drive in Gelsenmaschinen.
  • the acceleration data can be detected by means of a sensor.
  • This sensor system can already be part of a VR display device, such as part of a VR glasses or a smartphone, which is used as a display of a VR display device.
  • the acceleration data can also be made available by a sensor system of the means of locomotion.
  • a motor vehicle as an example of means of locomotion typically via acceleration sensors to determine longitudinal and lateral accelerations, but also, for example, also rolling or pitching movements of the vehicle, each with respect to a usual direction of travel of the motor vehicle.
  • acceleration sensors to determine longitudinal and lateral accelerations, but also, for example, also rolling or pitching movements of the vehicle, each with respect to a usual direction of travel of the motor vehicle.
  • These sensor data also make it possible to determine acting on a vehicle occupant acceleration forces, which also act on the body sense.
  • accelerations and / or forces acting on the occupants of the means of locomotion can also be determined from movement data.
  • the movement data can be determined from a movement trajectory, in the following short also trajectory, the means of locomotion and / or a movement trajectory of the means of transport relating attributes.
  • the movement trajectory can be given by the course of the road.
  • the course of the road may in particular include information about the geographical position and radii of curvature of curves and / or topographical information, that is to say a height gradient of the road.
  • the attributes relating to a movement trajectory may, for example, include information about typical or possibly maximum permissible speeds on certain route sections.
  • forces and accelerations acting on an occupant of the means of locomotion can be derived or calculated at a current position and also at a future position of the means of locomotion.
  • the movement trajectory can be derived from information about the course of a road currently being traveled by the vehicle.
  • the currently traveled road can be determined with a position determination of the vehicle, which is usually part of a vehicle navigation system.
  • controlling the VR representation may include displaying auxiliary features.
  • controlling the VR representation may also include animation of the VR representation.
  • Figure 1 is a block diagram of a device for controlling a VR representation
  • Figure 2 is a scenario illustrating the operation of the control of
  • FIG. 3 is a flowchart for explaining the method for controlling the VR representation. Description of the embodiments
  • FIG. 1 shows a block diagram of a possible embodiment of a VR presentation system 1, that is to say a system for the visual output of virtual reality, VR content for short, to a user 21 (FIG. 2) who in the present case occupies a means of transportation 20 (in FIG 2), for example a vehicle, ie a vehicle for private transport or for public transport such as train, bus or the like, an aircraft or ship is.
  • a means of transportation 20 for example a vehicle, ie a vehicle for private transport or for public transport such as train, bus or the like, an aircraft or ship is.
  • the VR presentation system 1 includes a VR presentation device 10.
  • the VR presentation device 10 comprises a presentation element 11, which is set up to display or display multimedia contents in the form of a VR presentation visually, ie for the user with its visual sense.
  • the display element 11 may include, for example, one or more displays of a so-called VR glasses, in which in a spectacle frame or eyeglass housing, which carries the user 21 comparable to a normal visual aid or even diving goggles on the head, or the lenses are replaced by a display.
  • the display element 11 may also comprise a projection device, with which contents are projected directly into the eyes of the user or onto one or both lenses of a pair of spectacles.
  • VR glasses As display device 10, two approaches are currently common. There are VR glasses connected to a game console or a computer, receiving the image signal via them and displaying the contents on the built-in display as the display element 11. In front of each eye, there is a lens in the eyewear case, in front of which a software-adapted partial image is displayed curved. As a result, the user perceives the contents in three dimensions.
  • the smartphone serves as a display, which is plugged into a glasses holder.
  • Special software applications, short apps, or video players are then in the Able to split the image and display the 3d-optics.
  • the system regularly detects head movements through the sensor system, which is regularly integrated in smartphones, allowing the user to look around the virtual world.
  • Some of the glasses themselves have corresponding sensors.
  • the contents to be displayed by means of the presentation element 11 are provided by a source 14.
  • the content may be a virtual environment or reality of a video or computer game.
  • the contents may also include information concerning the means of transportation, such as driver assistance information or driver information content, or else other information, preferably also to be conveyed visually.
  • the source 14 may, as in the present case, be part of the VR display device 10.
  • information to be presented can also be provided from other sources outside VR display device 10 via a communication link between source and VR display device 10. This may be the case, in particular, when information relating to the means of transportation, such as driver assistance information or driver information content, is to be reproduced, in which case the vehicle 20 or a system of the vehicle 20 serves as an information source.
  • the information to be displayed is from an information source spatially remote from the VR display device 10, such as a device carried by the occupant 21, for example a game console, or a central multimedia device of a bus, a train or an airplane be made available to the occupant 21.
  • the communication connection can be embodied, for example, in the form of a widespread short-range radio connection, such as Bluetooth, WLAN or even a wired communication connection.
  • the VR display device 10 in the present example further comprises a controller 13, which is set up to prepare the information to be displayed of the source 14 for VR display via the presentation element 11.
  • the VR display device 10 in the present case comprises a sensor 12 for detecting accelerations or forces acting on the VR display device 10, which result from a movement of the locomotion means 20 in which the VR display device 10 is operated.
  • the sensor system 12 also determines the forces and / or accelerations acting on the occupants 21, which result from a movement of the means of locomotion.
  • the controller 13 herein is arranged to control the VR representation of the contents delivered by the source 14 such that the occupant's visual system 21 and the occupant's bodily self-perception 21 produce corresponding perceptions, thereby causing VR or VR nausea When occupant 21 is avoided.
  • the acceleration 22 or force acting on the occupants 21 is determined by means of the sensor system 12 and from this a suitable influencing of the VR representation of the contents made available by the source 14 is determined.
  • FIG. 1 A scenario to illustrate the operation of the invention is shown in FIG. 1
  • the source 14 is, for example, a flight simulator game
  • a cockpit representation of the virtual aircraft for example a jet which the occupant 21 is as a player of the flight simulator game as the leader of the aircraft are tilted from a horizontal to the left and / or slightly shifted from a centered view to the left, so that the occupant 21 of the means of transport 20, the visual impression is conveyed in that the aircraft is currently flying in a left turn.
  • a so-called artificial horizon 110 is displayed on the VR display element 11.
  • the horizon line 113 is rotated counterclockwise with respect to a horizontal orientation 114, which indicates flying in a left turn in the virtual reality.
  • the entire horizon representation 110 is shifted to the left within the display area of the VR display element 11, which is evident from the offset of the vertical line 111 of the crosshair of the electric horizon 110 from the center line 112 of the display area of the display element 11.
  • VR display device 10 is connected to a transportation system.
  • the means of transportation system is a vehicle system.
  • the vehicle system 25 can be, for example, an assistance system which comprises a vehicle sensor system 251 whose output signals are used to detect unusual driving conditions and subsequently serve, for example, for triggering safety functions such as belt tensioners or airbags.
  • the acceleration data acquired by means of this vehicle sensor system 251 can be supplied to the controller 13 of the VR display device and used there instead of the data of the sensor system 12 or in addition to the data of the sensor system 12 for controlling the VR display.
  • the vehicle system 25 may alternatively or additionally also have a vehicle navigation system 252 and / or a system for generating an electronic horizon.
  • Both systems 252 ie both a vehicle navigation system and an electronic horizon generation system, have a positioning system 253, for example a satellite positioning system for receiving satellite signals of the GPS, GLONASS or GALILEO system with the current vehicle position and also an actual driving speed can be determined by amount and direction.
  • Both systems also have a digital 254 card or access via one Communication link to a digital map 254, in which courses and other attributes of traffic routes, here roads are listed.
  • courses and other attributes of traffic routes here roads are listed.
  • a trajectory 31, in this case the travel path 31 of the vehicle 20 can be determined on the basis of the road map known from the digital map 254. From the trajectory 31 and the travel speed, in turn, a resulting acceleration, in particular a lateral acceleration 20 acting on the vehicle 20 during cornering or vertical acceleration when driving through a depression or driving over a dome or the like, can be determined.
  • This acceleration data may then be provided to the controller 13 for adjusting or controlling the VR representation.
  • the navigation system 252 or the system for generating the electronic horizon also makes possible a prediction via the trajectory 31 of the vehicle, ie a travel path at a future time, which, for example in the case of the navigation system 252, corresponds to the part of a calculated travel route that is from the vehicle to reach the destination is still covered.
  • This trajectory prediction can also be transmitted to the controller 13, which can then control the control of the VR representation on the VR display device 10 on the basis of the trajectory prediction.
  • the controller 13 of the VR display device 11 receives a content signal from the multimedia source 14, such as a video game.
  • the controller 13 further receives an acceleration signal representing the direction and amount of acceleration applied to the occupant 21 of the vehicle 20.
  • This acceleration signal can be provided by a sensor system 12 of the VR display device 10, for example an acceleration sensor of a smartphone functioning as a display of the VR display device.
  • the acceleration signal can also be provided by a sensor of the means of locomotion or a means of locomotion system, such as a vehicle navigation system.
  • step 103 the controller 13 calculates an appropriate adjustment of the VR content signal.
  • the result is an additional auxiliary element serving as a guide in the sense of displaying at least one or a VR content signal adapted in the sense of an animation of the presentation.
  • the animation may include distortion, displacement, rotation of content items, but also, for example, animation in the sense of motion, flashing, or the like.
  • This adjusted VR content signal is displayed in step 104 on the VR display element 11, that is, for example, the display of the VR glasses.
  • the illustrated steps 101 to 104 do not necessarily run in this order. Rather, these preferably run in parallel and at least quasi-continuously. Thus, apart from a sampling rate with which the digital signal is processed and / or processed, the content signal of the source 14 with changing contents is virtually permanently available. Likewise, the acceleration on the occupant can be constantly determined and the control of the VR representation and the VR representation itself, constantly.

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Abstract

Vorgeschlagen werden ein Verfahren zur Steuerung einer VR-Darstellung in einem Fortbewegungsmittel mit den Schritten Bestimmen einer infolge Bewegung des Fortbewegungsmittels auf einen Insassen des Fortbewegungsmittels einwirkenden Beschleunigung und/oder Kraft, Steuern der VR-Darstellung in Abhängigkeit der bestimmten Beschleunigung und/oder Kraft zur Erzeugung korrespondierender, durch das visuelle System des Insassen und die körperliche Selbstwahrnehmung des Insassen erzeugter Wahrnehmungen sowie eine VR-Darstellungseinrichtung, eingerichtet zur Verwendung in einem Fortbewegungsmittel.

Description

Titel
Verfahren zur Steuerung einer VR-Darstellung in einem Fortbewegungsmittel und VR-Darstellungseinrichtung
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer VR (Virtuelle Realität) Darstellung in einem Fortbewegungsmittel.
VR-Darstellungen finden zunehmend Verbreitung, unter anderen auch zur Information von Fahrzeuginsassen. Eine Möglichkeit besteht dabei in einer Abbildung mittels eines sogenannten Head-Up-Display, bei dem eine Information im Gesichtsfeld des Fahrzeugführers auf die Windschutzscheibe oder eine Abbildungsfläche im Bereich der Windschutzscheibe projiziert wird.
Eine Variante stellen sogenannte VR-Brillen dar, wobei eine Information auf einem im Gesichtsfeld eines Benutzers angeordneten, Brillengläser einer Brille ersetzenden Display dargestellt werden. Bekannt sind auch Lösungen, bei denen eine Information auf ein Brillenglas oder auch direkt in das Auge des Benutzers oder auf die Innenseiten der Fahrzeugfenster projiziert wird.
Auch sind Multimediasystem beispielsweise für Personentransportmittel, wie Flugzeuge oder Busse, bekannt, bei denen ebenfalls VR-Darstellungen, beispielsweise für Videospiele oder andere Unterhaltungs- oder Informationsinhalte genutzt werden.
Es wird beobachtet, dass VR-Darstellungen bei Benutzern zu sogenannter VR- Sickness, einem Phänomen ähnlich Reise-, Flug- oder Seekrankheit führen kön- nen. Nach aktuellem Stand der Forschung kann eine VR-Krankheit dann entstehen, wenn die körperliche Selbstwahrnehmung, genauer die Wahrnehmung von Körperbewegung und -läge im Raum oder der Lage einzelner Körperteile zueinander, d.h. Propriozeption, von der Wahrnehmung des visuellen Systems, d.h. durch das Auge und die zugehörige Gehirnregion, den visuellen Cortex, erzeugten Wahrnehmung, abweicht.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche hat den Vorteil, dass eine Virtuelle- Realitäts- Krankheit, kurz VR-Krankheit (engl. VR- Sickness) bei Insassen von Fortbewegungsmitteln, hier insbesondere Kraftfahrzeugen wie Personenkraftwagen, insbesondere auch selbstfahrende, sogenannte autonome, Kraftfahrzeuge, Lastkraftwagen, Bus, desweiteren Bahnen, Flugzeugen, Schiffen oder anderen Fortbewegungsmitteln, verhindert werden kann.
Dazu wird ein Verfahren zur Steuerung einer Virtuelle-Realitäts-Darstellung, hier und im Folgenden als VR-Darstellung bezeichnet, in einem Fortbewegungsmittel vorgeschlagen mit den Schritten
Ermitteln einer auf einen Insassen des Fortbewegungsmittels einwirkenden Beschleunigung,
Steuern der VR-Darstellung in Abhängigkeit der ermittelten Beschleunigung zur Erzeugung korrespondierender, durch den visuellen Sinn des Insassen und den Körpersinn des Insassen erzeugter Wahrnehmungen.
Unter visuellem Sinn wird hier das Auge als Sinnesorgan zusammen mit demjenigen Teil des Gehirns verstanden, mit dem die mit dem Auge aufgenommenen Sinnesreize verarbeitet werden. Der visuelle Cortex (auch Sehrinde) ist dabei derjenige Teil der Großhirnrinde, der zum visuellen System zählt, welches wiederum die visuelle Wahrnehmung ermöglicht.
Der Körpersinn bezeichnet hier diejenigen Sinnesorgane zusammen mit den die mit diesen Sinnessorganen erfassten Sinnesreize verarbeitenden Gehirnregio- nen, welche eine körperliche Selbstwahrnehmung, d.h. Propriozeption, erzeugen. Der Körpersinn umfasst dabei insbesondere den Vestibularapparat, in welchem Sinneseindrücke insbesondere aus dem Innenohr verarbeitet werden. Unter körperlicher Selbstwahrnehmung oder Propriozeption wird dabei insbesondere eine Wahrnehmung betreffend eine Lage des Körpers im Raum sowie von auf den Körper einwirkenden Kräften, hier insbesondere infolge von Beschleunigungen des Körpers, verstanden.
Die Erfindung zielt mithin darauf, vorhandene Informationen über zu einem bestimmten Zeitpunkt vorliegende Bewegungen des Fortbewegungsmittels, die sich auf die körperliche Selbstwahrnehmung, hier insbesondere betreffend Lage und/oder Beschleunigungen des Insassen des Fortbewegungsmittel auswirken, beispielsweise eine Kurvenfahrt mit einhergehender Querbeschleunigung, dazu zu nutzen, eine VR-Darstellung dahingehend anzupassen, dass diese eine korrespondierende Wahrnehmung durch das visuelle System bewirkt.
Dies kann mit einem einfachen Beispiel verdeutlicht werden: Meine Rakete, auf der ich, als in der Realität Fahrzeuginsasse, im VR-Erlebnis, beispielsweise einem Videospiel, sitze, fliegt genau dann eine Kurve, wenn das Fahrzeug Auto sie in der realen Welt auch fährt.
Ein anderes Beispiel wäre eine virtuelle Fahrt durch eine schöne Gegend. Real sitzt der Fahrzeuginsasse im Auto auf einer Fahrt durch beispielsweise Gelsenkirchen, über das VR-Erlebnis wird ihm jedoch eine Fahrt durch Miami oder den Grand Canyon vermittelt. Bei der virtuellen Fahrt stoppt das Auto jedes Mal oder fährt eine Kurve dann, wenn es dies bei der realen Fahrt in Gelsenkirchen auch der Fall ist.
Vorteilhaft können die Beschleunigungsdaten mittels einer Sensorik erfasst werden. Diese Sensorik kann bereits Bestandteil einer VR-Darstellungseinrichtung, sein, etwa Bestandteil einer VR-Brille oder eines Smartphones, welches als Display einer VR-Darstellungseinrichtung genutzt wird.
Alternativ oder ergänzend können die Beschleunigungsdaten auch durch eine Sensorik des Fortbewegungsmittels zur Verfügung gestellt werden. So verfügt beispielsweise ein Kraftfahrzeug als ein Beispiel für Fortbewegungsmittel typischerweise über Beschleunigungssensoren, um Längs- und Querbeschleunigungen, daneben beispielsweise aber auch Wank- oder Nickbewegungen des Fahrzeugs, jeweils bezogen auf eine gewöhnliche Fahrrichtung des Kraftfahrzeugs, zu bestimmen. Diese können einerseits im Rahmen einer Eigenortung zum Zwecke der Navigation, daneben aber auch zum Ableiten von Informationen über kritische Fahrsituationen und zum Ableiten geeigneter Gegenmaßnahmen oder Insassenschutzmaßnahmen, wie z.B. Airbag- Auslösung, herangezogen werden. Diese Sensordaten ermöglichen darüber hinaus, auf einen Fahrzeuginsassen einwirkende Beschleunigungs- Kräfte zu bestimmen, welche auch auf den Körpersinn einwirken.
Weiterhin können die auf den Insassen des Fortbewegungsmittels einwirkenden Beschleunigungen und/oder Kräfte auch aus Bewegungsdaten bestimmt werden.
Die Bewegungsdaten können dabei aus einer Bewegungstrajektorie, nachfolgend kurz auch Trajektorie, des Fortbewegungsmittels und/oder eine Bewegungstrajektorie des Fortbewegungsmittels betreffenden Attributen bestimmt werden. Die Bewegungstrajektorie kann im Beispiel eines auf einer Straße fahrenden Kraftfahrzeugs durch den Straßenverlauf gegeben sein. Der Straßenverlauf kann dabei insbesondere Informationen über die geografische Lage und Krümmungsradien von Kurven und/oder topografische Informationen, also einen Höhenverlauf der Straße umfassen. Die einer Bewegungstrajektorie betreffenden Attribute können beispielsweise Informationen über typische oder gegebenenfalls höchst zulässige Geschwindigkeiten auf bestimmten Streckenabschnitten umfassen.
Aus diesen Informationen können auf einen Insassen des Fortbewegungsmittels einwirkende Kräfte und Beschleunigungen an einer aktuellen Position und auch an einer zukünftig erreichten Position des Fortbewegungsmittels abgeleitet oder berechnet werden.
Hinsichtlich der Bestimmung der Vorherbestimmung der auf den Insassen einwirkenden Kräfte und/oder Beschleunigungen ergibt sich unter Umständen eine Unsicherheit über den Verlauf der Trajektorie. Im Falle eines beispielsweise Schienen-gebundenen Fortbewegungsmittels ist diese Unsicherheit in der Regel ersichtlich sehr gering. Im Falle eines Flugzeugs oder eines Schiffes ist diese Unsicherheit regelmäßig ersichtlich sehr viel größer. Im Falle eines straßengebundenen Fahrzeugs als Fortbewegungsmittel, beispielsweise eines Personenkraftwagen, Lastkraftwagen oder Bus, kann die Be- wegungstrajektorie aus Informationen über den Verlauf einer aktuell von dem Fahrzeug befahrenen Straße abgeleitet werden. Die aktuell befahrene Straße kann dabei mit einer Positionsbestimmung des Fahrzeugs bestimmt werden, welche üblicherweise Bestandteil eines Fahrzeugnavigationssystems ist. Wird die aktuelle Position und auch Fahrrichtung des Fahrzeugs mit einem in einer digitalen Straßenkarte, die ebenfalls typischerweise für ein Navigationssystem vorliegt, abgeglichen, so ist daraus der genaue Verlauf der Straße mit beispielsweise vorausliegenden Kurven und daraus die sich als Kraft oder Beschleunigung auf einen Fahrzeuginsassen bei Fahrt in dem Fahrzeug auswirken, für einen aktuellen Zeitpunkt ableitbar und auch für zukünftige Zeitpunkte vorhersagbar. Vorteilhaft kann das Steuern der VR-Darstellung ein Anzeigen von Hilfselementen umfassen. Vorteilhaft kann das Steuern der VR-Darstellung auch eine Animation der VR-Darstellung umfassen.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen bezeichnen dabei gleich oder gleichwirkende Elemente.
Es zeigen
Figur 1 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur Steuerung einer VR-Darstellung, Figur 2 ein Szenario zur Verdeutlichung der Funktionsweise der Steuerung der
VR-Darstellung,
Figur 3 einen Ablaufplan zur Erläuterung des Verfahrens zur Steuerung der VR- Darstellung. Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild einer möglichen Ausführungsform eines VR- Darstellungssystems 1, also eines Systems zur visuellen Ausgabe von Virtuelle- Realitäts-, kurz VR-Inhalten an einen Benutzer 21 (Figur 2), der im vorliegenden Fall Insasse eines Fortbewegungsmittels 20 (in Figur 2), beispielsweise eines Fahrzeugs, d.h. eines Fahrzeugs für den Individualverkehr oder auch für den öffentlichen Personentransport wie Bahn, Bus oder dergleichen, eines Flugzeugs oder Schiffes, ist.
Das VR-Darstellungssystem 1 umfasst eine VR-Darstellungseinrichtung 10.
In einer ersten, einfachen Ausführungsform genügt bereits diese VR- Darstellungseinrichtung, wie nachfolgend erläutert zur Umsetzung der Erfindung. Dazu umfasst die VR-Darstellungseinrichtung 10 ein Darstellungselement 11, welches dazu eingerichtet ist, Multimedia-Inhalte in Form einer VR-Darstellung visuell, also für den Benutzer mit dessen visuellen Sinns aufnehmbar, auszugeben bzw. darzustellen. Das Darstellungselement 11 kann dabei beispielsweise ein oder mehrere Displays einer sogenannten VR-Brille umfassen, bei welcher in einem Brillenrahmen oder Brillengehäuse, welches der Benutzer 21 vergleichbar einer gewöhnlichen Sehhilfe oder auch Taucherbrille am Kopf trägt, das oder die Brillengläser durch ein Display ersetzt sind. Alternativ kann das Darstellungselement 11 auch eine Projektionseinrichtung umfassen, mit welcher Inhalte unmittelbar in das oder die Augen des Benutzers oder auf eines oder beide Brillengläser einer Brille projiziert werden.
Im Falle der VR-Brille als Darstellungseinrichtung 10 sind derzeit zwei Ansätze verbreitet. Es gibt VR-Brillen, die mit einer Spielekonsole oder einem Computer verbunden werden, darüber das Bildsignal empfangen und auf dem eingebauten Display als Darstellungelement 11 die Inhalte anzeigen. Vor jedem Auge befindet sich im Brillen-Gehäuse je eine Linse, vor der wiederrum ein durch Software an- gepasstes Teilbild gekrümmt angezeigt wird. Dadurch nimmt der Anwender die Inhalte dreidimensional wahr.
Daneben sind auch Lösungen basierende auf Smartphones verbreitet. Hierbei dient das Smartphone als Display, das in eine Brillen-Halterung gesteckt wird. Spezielle Software-Anwendungen, kurz Apps, oder Videoplayer sind dann in der Lage, das Bild zu teilen und die 3D-0ptik darzustellen. Über die in Smartphones regelmäßig integrierte Sensorik erkennt das System Kopfbewegungen, wodurch sich der Nutzer in der virtuellen Welt umsehen kann. Teilweise besitzt die Brille selbst auch noch entsprechende Sensoren.
Die mittels des Darstellungselements 11 darzustellenden Inhalte werden von einer Quelle 14 zur Verfügung gestellt. Beispielsweise kann es sich bei den Inhalten um eine virtuelle Umgebung oder Realität eines Video- oder Computerspiels handeln. Alternativ können die Inhalte auch das Fortbewegungsmittel betreffende Informationen, wie Fahrerassistenz- oder Fahrerinformationsinhalte oder auch andere, vorzugsweise zumindest auch visuell zu vermittelnde Informationen umfassen.
Die Quelle 14 kann dabei, wie im vorliegenden Fall, Bestandteil der VR- Darstellungseinrichtung 10 sein. Alternativ können darzustellende Informationen auch von anderen Quellen außerhalb der VR-Darstellungseinrichtung 10 über eine Kommunikationsverbindung zwischen Quelle und VR- Darstellungseinrichtung 10 zur Verfügung gestellt werden. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn das Fortbewegungsmittel betreffende Informationen, wie Fahrerassistenz- oder Fahrerinformationsinhalte wiedergegeben werden sollen, in welchem Fall das Fahrzeug 20 oder ein System des Fahrzeugs 20 als Informations-Quelle dient. Weiter kann beispielsweise auch vorgesehen sein, dass die darzustellenden Informationen von einem von der VR- Darstellungseinrichtung 10 räumlich abgesetzten Informations-Quelle, wie etwa einem vom Insassen 21 mitgeführten Gerät, beispielsweise einer Spielekonsole, oder einem zentralen Multimediagerät eines Busses, einer Bahn oder eines Flugzeugs dem Insassen 21 zur Verfügung gestellt werden. Die Kommunikationsverbindung kann dabei beispielsweise in Form einer verbreiteten Kurzbereichs- Funkverbindung, wie Bluetooth, WLAN oder auch einer kabelgebundenen Kommunikationsverbindung ausgeführt sein.
Die VR-Darstellungseinrichtung 10 umfasst im vorliegenden Beispiel weiterhin eine Steuerung 13, welche dazu eingerichtet ist, die darzustellenden Informationen der Quelle 14 für eine VR-Darstellung über das Darstellungselement 11 aufzubereiten. Weiter umfasst die VR-Darstellungseinrichtung 10 vorliegend eine Sensorik 12 zur Erfassung von auf die VR-Darstellungseinrichtung 10 einwirkenden Beschleunigungen oder Kräften, welche sich aus einer Bewegung des Fortbewegungsmittels 20 ergeben, in dem die VR-Darstellungseinrichtung 10 betrieben wird. Im Falle einer vom Insassen 21 des Fortbewegungsmittels 20 getragenen VR-Brille als VR-Darstellungseinrichtung 10 ermittelt die Sensorik 12 auch die auf den Insassen 21 einwirkenden Kräfte und/oder Beschleunigungen, welche sich aus einer Bewegung des Fortbewegungsmittels ergeben. Die Steuerung 13 ist vorliegend dazu eingerichtet, die VR-Darstellung der von der Quelle 14 abgegebenen Inhalte dahingehend zu steuert, dass das visuelle System des Insassen 21 und die körperliche Selbstwahrnehmung des Insassen 21 korrespondierende Wahrnehmungen erzeugen, wodurch eine VR-Krankheit oder VR-Übelkeit beim Insassen 21 vermieden wird. Dazu wird die auf den Insas- sen 21 einwirkende Beschleunigung 22 oder Kraft mittels der Sensorik 12 bestimmt und daraus eine geeignete Beeinflussung der VR-Darstellung der von der Quelle 14 zur Verfügung gestellten Inhalte bestimmt.
Ein Szenario zur Verdeutlichung der Wirkungsweise der Erfindung ist in Figur 2 dargestellt.
Handelt es sich bei der Quelle 14 beispielsweise um ein Flugsimulator-Spiel, so kann beispielsweise bei realer Kurvenfahrt des Fortbewegungsmittels 20 auf einem Streckenabschnitt 30 in einer Linkskurve entlang einer dem Kurvenverlauf folgenden Trajektorie 31 eine Cockpit- Darstellung des virtuellen Fluggeräts, beispielsweise eines Düsenflugzeug, in welchem der Insasse 21 sich als Spieler des Flugsimulator-Spiels als Führer des Fluggeräts befindet, aus einer Horizontalen nach links gekippt werden und/oder aus einer zentrierten Darstellung leicht nach links verschoben werden, so dass dem Insassen 21 des Fortbewegungsmittels 20 der visuelle Eindruck vermittelt wird, dass das Fluggerät gerade in einer Linkskurve fliegt. Auf diese Weise wird die aus dem realen Befahren einer Linkskurve resultierende, nach recht gerichtete Beschleunigung 22 oder Trägheitskraft, welche der Insasse 21 mit seiner körperlichen Selbstwahrnehmung wahrnimmt, mit der visuellen Wahrnehmung des virtuellen Durchfliegens einer Linkskurve in Ein- klang gebracht. Alternativ ist vorliegend beispielsweise ein sogenannter künstlicher Horizont 110, wie sie im Flugwesen üblich sind, auf der VR-Darstellungselement 11 angezeigt. Infolge der Kurvenfahrt hier des Fahrzeugs 20 als Fortbewegungsmittel entlang der Trajektorie 31 ist die Horizontlinie 113 gegenüber einer horizontalen Ausrich- tung 114 entgegen Uhrzeigersinn gedreht, was das Fliegen in einer Linkskurve in der virtuellen Realität anzeigt. Darüber hinaus ist die gesamte Horizontdarstellung 110 innerhalb der Anzeigefläche des VR-Darstellungselements 11 nach links verschoben, was an dem Versatz der senkrechten Linie 111 des Fadenkreuzes des elektrischen Horizonts 110 gegenüber der Mittellinie 112 der Anzei- gefläche des Darstellungselements 11 deutlich wird.
Bei der in Figur 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist die VR- Darstellungseinrichtung 10 mit einem Fortbewegungsmittel-System verbunden. Im Falle eines Fahrzeugs, von dem im Folgenden ohne Beschränkung der Allge- meinheit ausgegangen wird, ist das Fortbewegungsmittel-System ein Fahrzeugsystem.
Das Fahrzeugsystem 25 kann dabei beispielsweise ein Assistenzsystem sein, welches eine Fahrzeug-Sensorik 251 umfasst, deren Ausgangssignale zur Erfas- sung ungewöhnlicher Fahrzustände und in der Folge beispielsweise zur Auslösung von Sicherheitsfunktionen, wie Gurtstraffer oder Airbag dient. Die mittels dieser Fahrzeug-Sensorik 251 erfassten Beschleunigungsdaten können der Steuerung 13 der VR-Darstellungseinrichtung zugeführt werden und dort anstelle der Daten der Sensorik 12 oder zusätzlich zu den Daten der Sensorik 12 zur Steuerung der VR-Darstellung herangezogen werden.
Das Fahrzeugsystem 25 kann alternativ oder ergänzend auch ein Fahrzeugnavigationssystem 252 und/oder ein System zur Erzeugung eines elektronischen Horizonts aufweisen. Beide Systeme 252, also sowohl ein Fahrzeugnavigationssys- tem als auch ein System zur Erzeugung eines elektronischen Horizonts verfügen über ein Ortungssystem 253, beispielsweise ein Satellitenortungssystem zum Empfang von Satellitensignalen des GPS-, GLONASS- oder/oder GALILEO- System mit dem eine aktuelle Fahrzeugposition und auch eine aktuelle Fahrgeschwindigkeit nach Betrag und Richtung bestimmt werden kann. Beide System verfügen darüber hinaus über eine digitale Karte 254 oder Zugang über eine Kommunikationsverbindung zu einer digitalen Karte 254, in der Verläufe und weitere Attribute von Verkehrswegen, hier Straßen verzeichnet sind. Typischerweise liegen Daten über Straßenverläufe in der Ebene sowie zur Topografie, also zum Höhenverlauf, daneben auch Daten über zum Beispiel höchstzulässige Geschwindigkeiten oder typische Fahrgeschwindigkeiten zu den gespeicherten Straßenabschnitten vor.
Aus den gespeicherten Kartendaten und einer mit dem Ortungssystem 253 bestimmten aktuellen Position sowie Fahrrichtung und Fahrgeschwindigkeit kann anhand des aus der digitalen Karte 254 bekannten Straßenverlaufs eine Trajek- torie 31, hier der Fahrweg 31 des Fahrzeugs 20 bestimmt werden. Aus der Trajektorie 31 und der Fahrgeschwindigkeit kann wiederum eine resultierende Beschleunigung, hier insbesondere eine auf das Fahrzeug 20 einwirkende Querbeschleunigung 20 bei Kurvenfahrt oder Vertikalbeschleunigung bei Durchfahren einer Senke oder Überfahren einer Kuppe oder dergleichen bestimmt werden.
Diese Beschleunigungsdaten können sodann der Steuerung 13 zur Anpassung bzw. Steuerung der VR-Darstellung zur Verfügung gestellt werden.
Darüber hinaus ermöglicht das Navigationssystem 252 oder das System zur Erzeugung des elektronischen Horizonts bestimmungsgemäß auch eine Vorhersage über die Trajektorie 31 des Fahrzeugs, also einen Fahrweg zu einem zukünftigen Zeitpunkt, welcher beispielsweise im Fall des Navigationssystems 252 dem Teil einer berechneten Fahrroute entspricht, der vom Fahrzeug zur Erreichung des Fahrziels noch zurückzulegen ist. Auch diese Trajektorien-Vorhersage kann an die Steuerung 13 übermittelt werden, die sodann die Steuerung der VR- Darstellung auf der VR-Darstellungseinrichtung 10 aufgrund der Trajektorien-Vorhersage steuern kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend kurz nochmals anhand des Ablaufplans gemäß Figur 3 erläutert.
In Schritt 101 erhält die Steuerung 13 der VR-Darstellungseinrichtung 11 ein Inhaltssignal von der Multimedia-Quelle 14, beispielsweise einem Videospiel. In Schritt 102 erhält die Steuerung 13 weiterhin ein Beschleunigungssignal, welches Richtung und Betrag einer auf den Insassen 21 des Fortbewegungsmittels 20 einwirkenden Beschleunigung repräsentiert. Dieses Beschleunigungssignal kann von einer Sensorik 12 der VR-Darstellungseinrichtung 10, beispielsweise einem Beschleunigungssensor eines als Display der VR-Darstellungseinrichtung fungierenden Smartphones bereitgestellt werden. Alternativ oder ergänzend kann das Beschleunigungssignal auch von einem Sensor des Fortbewegungsmittels oder eines Fortbewegungsmittel-Systems, etwa eines Fahrzeugnavigationssystems, bereitgestellt werden.
In Schritt 103 berechnet die Steuerung 13 eine geeignete Anpassung des VR- Inhaltssignals. Als Ergebnis steht ein im Sinne einer Darstellung mindestens eines als Orientierungshilfe dienenden zusätzlichen Hilfselements oder im Sinne einer Animation der Darstellung angepasstes VR-Inhaltssignal zur Verfügung. Die Animation kann beispielsweise eine Verzerrung, Verschiebung, Drehung von Inhaltselementen umfassen, ebenso beispielsweise aber auch eine Animation im Sinne von Bewegung, Blinken oder dergleichen mehr.
Dieses angepasste VR-Inhaltssignal wird in Schritt 104 auf dem VR- Darstellungselement 11, also beispielsweise dem Display der VR-Brille dargestellt.
Die dargestellten Schritte 101 bis 104 laufen nicht zwingend in dieser Reihenfolge ab. Vielmehr laufen diese vorzugsweise parallel und zumindest quasi kontinuierlich ab. So steht das Inhaltssignal der Quelle 14 mit sich ändernden Inhalten, abgesehen von einer Abtastrate, mit der das digitale Signal verarbeitet und/oder aufbereitet wird, quasi permanent zur Verfügung. Ebenso kann die Beschleunigung auf den Insassen ständig ermittelt und die Steuerung der VR- Darstellung sowie die VR-Darstellung selbst, ständig erfolgen.

Claims

Patentansprüche:
Verfahren zur Steuerung (13) einer VR-Darstellung in einem Fortbewegungsmittel (20) mit den Schritten
Bestimmen einer infolge Bewegung des Fortbewegungsmittels (20) auf einen Insassen (21) des Fortbewegungsmittels (20) einwirkenden Beschleunigung (22) und/oder Kraft,
Steuern der VR-Darstellung in Abhängigkeit der bestimmten Beschleunigung und/oder Kraft zur Erzeugung korrespondierender, durch das visuelle System des Insassen und die körperliche Selbstwahrnehmung des Insassen erzeugter Wahrnehmungen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auf den Insassen (21) einwirkende Beschleunigung (22) und /oder Kraft aus Sensordaten bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend die Schritte
Erfassen von Bewegungsdaten des Fortbewegungsmittels (20),
Ermitteln einer auf einen Insassen des Fortbewegungsmittels einwirkenden Beschleunigung (22) aus den Bewegungsdaten.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsdaten aus einer Bewegungs-Trajektorie (31) des Fortbewegungsmittels (20) betreffenden Attributen bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungs- Trajektorie (31) aus einem aktuellen elektronischen Horizont und/oder einer route des Fortbewegungsmittels bestimmt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuern der VR-Darstellung ein Anzeigen von Hilfselementen umfasst.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuern der VR-Darstellung eine Animation der VR-Darstellung um- fasst.
8. VR-Darstellungseinrichtung (10), eingerichtet zur Verwendung in einem Fortbewegungsmittel (20), insbesondere ausgebildet zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, umfassend
ein Darstellungselement (11), eingerichtet zur visuellen VR-Darstellung, ein Bestimmungsmittel (12), eingerichtet zur Bestimmung einer infolge einer Bewegung des Fortbewegungsmittels (20) auf einen Insassen (21) des Fortbewegungsmittels einwirkenden Beschleunigung und/oder Kraft,
eine Steuerung (13), welche dazu eingerichtet ist, die VR-Darstellung in Abhängigkeit der ermittelten Beschleunigung und/oder Kraft zur Erzeugung korrespondierender, durch das visuelle System des Insassen (21) und die körperliche Selbstwahrnehmung des Insassen erzeugter Wahrnehmungen zu steuern.
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