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Título: VR y AR mejorado principio de la tecnología de realidad virtual y la realidad de las aplicaciones comerciales
de: Sukhoi, Su Yan Zhao
Prensa: Correos y Telecomunicaciones de Prensa Popular
Fecha de publicación: 2017-03
ISBN: 9787115447722
El concepto de VR y AR
Construye un mundo virtual al afectar tus sentimientos.
Nuestra cognición del mundo proviene de nuestra conciencia, que es una combinación de varias sensaciones. Los sentimientos se pueden dividir en las siguientes dos categorías.
Sentimiento externo
① Visión (los sentidos visuales son ojos)
② Audición (los sentidos audibles son oídos)
③ Olor (los sentidos olfativos son narices)
④ Sensaciones gustativas (los sentidos gustativos son lenguas)
⑤ Sensaciones cutáneas (los sentidos cutáneos son piel de todo el cuerpo)
Sentimiento interno
① Sentido motor muscular
② Sentido de equilibrio
③ Sentido visceral
Formas de simular varios sentimientos del cuerpo humano.
En la actualidad, la forma de influir o simular diversos sentimientos humanos es principalmente la interacción visual, auditiva y de acción.
Visión
La visión es el ojo que afecta a las personas. La operación real es usar una pantalla montada en la cabeza, de modo que lo que ve el ojo humano es proporcionado por la pantalla montada en la cabeza.
Audiencia
La audición afecta el oído humano. La operación real es usar auriculares (cuando se usa un monitor), luego el sonido que escucha el oído humano es proporcionado por los auriculares.
Interacción de acción
La interacción de acción en realidad incluye la simulación de la sensación de la piel, la sensación de movimiento muscular y la sensación de equilibrio.
Percepción de la piel : por ejemplo, cuando el usuario sostiene el mango para jugar un juego de disparos, puede simular la sensación de sostener una pistola o algo similar.
Cinemática muscular : por ejemplo, en el juego, deje que el usuario sostenga el mango y balancee, puede simular la sensación de agitar una espada.
Sensación de equilibrio: la sensación de equilibrio es la sensación causada por los cambios en la dirección de la gravedad del cuerpo humano al estimular los receptores vestibulares. La razón es la misma que la sensación de movimiento muscular. También es causada por el movimiento humano. El usuario traerá equilibrio al girar la cabeza mientras usa una pantalla montada en la cabeza. Cambios en la conciencia.
Conceptos y diferencias de VR / AR / MR
VR (Realidad virtual): realidad virtual;
AR (Realidad aumentada): realidad aumentada;
MR (Realidad mixta): realidad mixta.
Fundamentalmente hablando, VR, AR y MR son un concepto y un objetivo, no una tecnología específica.
VR (realidad virtual)
La realidad virtual es crear un mundo virtual. En otras palabras, lo que el usuario ve es falso. A través de la realidad virtual, los usuarios pueden sentir que están actuando en un mundo diferente del mundo real.
Técnicamente, actualmente se logra usando gafas VR. La escena VR es básicamente un mundo virtual generado por operaciones informáticas. Por supuesto, es posible importar más cosas del mundo real, por ejemplo, importar imágenes escaneadas del cuerpo del usuario o de una parte del cuerpo (típicamente como manos) en el mundo de la realidad virtual. Al hacerlo, en realidad significa un poco de realidad mixta. Debido a que se basa básicamente en gafas de realidad virtual, generalmente colocamos esta categoría en realidad virtual.
AR (realidad aumentada)
La realidad aumentada es agregar algo generado por las operaciones de la computadora en el mundo real, para lograr un mejor efecto que el mundo real.
Técnicamente, hay múltiples formas de implementación, y los efectos también son diferentes. El 3DS de Nintendo ya tiene juegos AR, y ahora hay muchos juegos AR en teléfonos móviles. Un dispositivo AR más representativo son las gafas AR de Google, Google Glass, que pueden superponer símbolos, imágenes y texto en el campo de visión del usuario. Basado en el proyecto de realidad aumentada de Google Proyecto Tango, Lenovo Phab 2, el primer teléfono móvil AR del mundo equipado con tecnología Tango AR, fue lanzado oficialmente el 1 de noviembre de 2016.
MR (realidad mixta)
La realidad mixta es la fusión del mundo virtual y la escena real hasta que el límite entre los dos es borroso, lo que hace difícil distinguir entre las escenas virtuales y reales frente a ti.
Hablando de eso, en términos de definición conceptual, AR y MR también tienen elementos tanto virtuales como de realidad, y también una mezcla de los dos. Para decir la diferencia, primero puede ver la diferencia entre Google Glass de Google y las gafas holográficas HoloLens de Microsoft. HoloLens de Microsoft no solo puede superponer símbolos, imágenes y texto en el campo de visión del usuario, sino también superponer imágenes virtuales generadas por las operaciones de la computadora.
La historia de AR y VR
● 1930: historia de desarrollo de la cabina de entrenamiento en forma de avión
● 1940: visor estéreo de Sawyer
● 1950: simulador de simulación Sensorama
En 1957, Morton Heilig inventó el simulador de simulación Sensorama y obtuvo una patente en 1962. Sensorama puede proporcionar una experiencia totalmente inmersiva simulando varios sentidos. Se compone principalmente de altavoces estéreo, pantalla 3D estéreo, ventilador, generador de olores y silla de vibración. Parece estar sentado frente a la consola de juegos en la consola de juegos y meter la cabeza en un televisor viejo. Aunque parece divertido, transmite un concepto de realidad virtual preciso. En vista de la tecnología en ese momento, el Sensorama producido era muy inmaduro y no podía brindar a los usuarios una experiencia satisfactoria. Incluso las gafas VR actuales tienen muchas deficiencias. El concepto de Modern Heligo es realmente muy avanzado, pero no pudo ver el florecimiento de la tecnología de realidad virtual.
● 1960: Máscara de Telesfera
El dispositivo Telesphere Mask es un casco de realidad virtual y fue patentado en 1960. Es la primera pantalla montada en la cabeza, que incluye pantalla estéreo 3D, visión gran angular y estéreo, pero carece de seguimiento de movimiento.
● Década de 1990: el anfitrión de realidad virtual de Nintendo, Virtual Boy
Virtual Boy de Nintendo es el primer dispositivo de juegos de realidad virtual para el hogar. Esta consola de juegos no tiene seguimiento de cabeza o de movimiento, y utiliza un paralaje de diseño de doble pantalla para crear un efecto 3D. Aunque Nintendo lo define como una consola de juegos portátil, es demasiado pesado para colocarlo en el escritorio para una fácil operación. El problema de visualización de la imagen es muy grande, porque la imagen es monocromática, los usuarios pueden marearse fácilmente y la duración de la batería también es baja. Debido a que el producto es demasiado avanzado y la comercialización es apresurada, incluso el propio Nintendo no ha desarrollado ningún buen juego en Virtual Boy. Al final, Virtual Boy vendió alrededor de 770,000 unidades, y fue un fracaso.
● 2010: Kinect se utiliza con las consolas de juegos de Microsoft
● 2011: visor de realidad virtual para iPhone
● 2012: pantalla montada en la cabeza VR Oculus Rith
● 2014: Google Cardboard Glasses Cardboard
● 2015: Samsung Gear VR
● 2016: HTC Vive
● 2016: Microsoft HoloLens (dispositivo de auriculares de realidad mixta)
● 2016: Sony PlayStation VR
Realización de AR y VR
Clasificación de hardware
● Como se mencionó anteriormente para el dispositivo de salida
, el hardware para el aspecto visual es la pantalla montada en la cabeza, y el hardware para el aspecto auditivo es el auricular (la pantalla montada en la cabeza), pero el auricular está integrado en la pantalla montada en la cabeza. ), E incluso como uno.
● Los dispositivos de entrada
son principalmente varios dispositivos básicos de interacción de acción. Este tipo de equipo de interacción de acción es imprescindible e indispensable.
● Otros periféricos auxiliares
Hay varios tipos de dispositivos de interacción de acción. Se puede decir que este tipo de dispositivo de interacción de acción es adicional, con funciones especiales, que pueden mejorar la experiencia del usuario.
Dispositivo de salida (plataforma básica)
El dispositivo de salida de VR / AR / MR es generalmente una pantalla montada en la cabeza (denominada "pantalla montada en la cabeza" para abreviar).
La pantalla montada en la cabeza cubre los ojos del usuario para proporcionar información visual Después de que el usuario usa la pantalla montada en la cabeza, las señales externas se protegen y las señales de la pantalla montada en la cabeza se aceptan, como si vinieran a otro mundo, con un buen sentido de inmersión. También hay auriculares para proporcionar información auditiva. Algunos auriculares vienen con auriculares, y algunos auriculares solo proporcionan una interfaz de auriculares. Los auriculares deben ser preparados por el usuario como accesorio.
● Para gafas VR , incluidas cajas VR para teléfonos móviles (como Samsung Gear VR, el primer casco Daydream VR de Google Daydream View), gafas VR para PC o consolas de juegos (Oculus Rith, HTC Vive, PS VR) e integración VR Machine (como Santa Cruz, el último lanzamiento de Oculus).
● Gafas AR , como Google Glass de Google. Además, hay juegos AR en 3DS, y AR también se puede implementar en teléfonos móviles. Basado en el proyecto de realidad aumentada de Google Proyecto Tango, Lenovo Phab 2, el primer teléfono móvil AR del mundo equipado con tecnología Tango AR, fue lanzado oficialmente el 1 de noviembre de 2016.
● Gafas MR , como las HoloLens de Microsoft. Además, el llamado CR de Magic Leap también es un tipo de gafas que proporcionan MR.
Dispositivo de entrada (controlador)
En términos de dispositivos de entrada, de hecho, la pantalla montada en la cabeza tiene su propio dispositivo de entrada, dispositivo de seguimiento de la cabeza y dispositivo de seguimiento de los ojos; también incluye un mango, cinta de correr omnidireccional VR, dispositivo de seguimiento de movimiento, cámara panorámica, etc.
Dispositivo de seguimiento de la cabeza
En términos generales, el dispositivo de seguimiento de la cabeza más básico es un giroscopio, pero por supuesto no solo con giroscopio. Dispositivos de seguimiento de la cabeza, uno es el seguimiento de adentro hacia afuera, que permite a los auriculares detectar cambios ambientales y calcular de manera inversa el movimiento del auricular VR; el otro es el seguimiento de afuera hacia adentro, que utiliza un dispositivo de seguimiento externo Para rastrear los auriculares. La caja VR del teléfono móvil puede confiar en la cámara del teléfono móvil para proporcionar imágenes en movimiento y detectar el movimiento de la cabeza. De hecho, todo tipo de gafas puede hacer lo mismo. Este es el primer tipo. Las gafas VR se pueden conectar con diodos emisores de luz, y luego usar una cámara externa para escanear y rastrear, el sistema Lighthouse de HTC Vive usa un sensor fotosensible, estos pertenecen a la segunda categoría.
Dispositivo de seguimiento ocular
El sensor infrarrojo dentro de la pantalla montada en la cabeza puede monitorear el movimiento de los ojos del usuario. Pero todavía hay margen de mejora en términos de precisión.
Equipo de seguimiento de movimiento
Los dispositivos externos de seguimiento de movimiento, como las cámaras y el sistema Lighthouse de HTC Vive, no solo pueden rastrear los movimientos de la cabeza, sino también las manijas, los movimientos de las manos después de usar guantes especiales e incluso los movimientos del cuerpo.
Manejar
Las gafas VR tienen básicamente manipuladores a juego, a saber, manijas (de juego). El mango puede proporcionar un seguimiento del movimiento de la mano, y los botones y el joystick proporcionan control. Las gafas VR de cada empresa están equipadas con manijas únicas.
Cinta de correr omnidireccional VR
En el primer capítulo, presentamos muchos métodos de control sobre cómo moverse en el mundo virtual, pero todos estos son ciencia ficción y aún no son realidad. En aplicaciones prácticas, las tecnologías de muchas compañías solo se pueden hacer como HTC Vive, que necesita proporcionar un espacio relativamente grande para que los usuarios se muevan, pero esta condición no es fácil de cumplir. En este caso, apareció la cinta de correr omnidireccional VR.
Cámara panorámica VR
Si desea popularizar el video VR y movilizar a más personas para grabar video VR, es esencial una cámara panorámica VR dedicada. Muchas compañías están desarrollando cámaras panorámicas de realidad virtual, como OZO desarrollada por Nokia. De la imagen, podemos ver que la apariencia de OZO es bastante de ciencia ficción, con forma de esfera, con sensores ópticos y micrófonos integrados en 8 direcciones. Con este diseño, no solo se puede grabar la escena circundante como video en todas las direcciones, sino también con precisión La ubicación del sonido en la escena.
Otros periféricos auxiliares
Auriculares 3D
Necesitamos mejores auriculares VR. El oído humano puede percibir la dirección del sonido. Ahora, muchos auriculares usan esto para enfatizar el sentido de la orientación del sonido: cuando los usuarios se ponen los auriculares, pueden percibir claramente la posición de cada sonido para satisfacer las necesidades de restaurar la presencia del sonido. Sin embargo, la posición del sonido de tales auriculares siempre se fija dentro de un radio muy pequeño alrededor de la cabeza del usuario. Cuando el usuario sacude la cabeza, no hay cambios en la posición del sonido.
Los auriculares Ossic X financiados por crowdfunding en la plataforma de crowdfunding Kickstarter en febrero de 2016 resolvieron este problema. Crea un campo de sonido variable de acuerdo con el entorno real a través de las 8 unidades generadoras de sonido dentro de la máquina, a fin de lograr una sensación de realismo que puede interactuar con la realidad virtual. Su equipo creativo OSSIC definió este auricular como un auricular 3D.
Kit de experiencia táctil VR de cuerpo completo
En menos de dos meses en 2016, se han lanzado muchos dispositivos de realidad virtual, pero los dispositivos de realidad virtual no son solo auriculares. Para lograr una inmersión profunda, algunas instalaciones de soporte son esenciales.
La transmisión de toda la información en nuestro cuerpo se logra mediante las débiles señales de pulso eléctrico que circulan en el sistema nervioso. Cuando tocamos algo, esta sensación táctil se transmitirá a nuestro sistema nervioso en forma de pulsos eléctricos. En el cerebro, permítanos sentir que es la "lengua materna" de nuestro cuerpo.
Se puede decir que Teslasuit, que actualmente está siendo financiado por crowdfunding, es el primer conjunto de experiencias táctiles de cuerpo completo de realidad virtual del mundo, y su tecnología de estimulación eléctrica muscular (EMS) es utilizar la "lengua materna" de nuestro cuerpo.
Equipo de realidad virtual controlado "gratis"
Los amigos que han jugado Xbox deberían tener este sentimiento: el posicionamiento no es preciso. De hecho, los xboxes que usan cámaras somatosensoriales para capturar los movimientos de los usuarios han tenido un mal desempeño al capturar los movimientos de los usuarios. Si solo usas xbox para jugar un juego como cortar frutas, si juegas algunos juegos que requieren un alto nivel de captura de detalles de acción, como el tenis de mesa, es difícil para xbox detectar con precisión el cambio en el movimiento de la mano del usuario Por lo tanto, es difícil para los usuarios lograr un control preciso del juego.
Recientemente, el líder de realidad virtual Oculus se asoció con la Universidad de Washington para lanzar un nuevo proyecto llamado Finexus. Finexus tiene como objetivo proporcionar dispositivos de entrada para experiencias de realidad virtual. A través de Finexus, los usuarios pueden completar fácilmente actividades que requieren una precisión extremadamente alta de la captura de movimiento de los dedos, como escribir, presionar papel de burbujas plano, tocar la guitarra y escribir. Por ejemplo, una vez que se populariza la tecnología Finexus, los pianistas pueden interactuar con la audiencia durante el concierto para lograr el efecto de "tocar juntos". Finexus no solo tiene una alta precisión de medición, sino que también libera las manos del usuario, de modo que los usuarios ya no necesitan sostener el mango o el joystick durante la experiencia de realidad virtual.
Tactil, flotante VR superperiférico
Con el lanzamiento de dispositivos de realidad virtual y más y más juegos de realidad virtual, los jugadores con compras condicionales ahora pueden disfrutar jugando en el mundo de la realidad virtual siempre que usen auriculares y tomen un mando o controlador. Pero los seres humanos son una especie de criatura con deseos infinitos. Los jugadores están gradualmente insatisfechos con los dispositivos de entrada de realidad virtual existentes. Quieren tener más funciones en el juego, como captura dinámica completa del cuerpo, tacto, etc. Y los seres humanos también son un tipo de criaturas que pueden satisfacer sus propias necesidades. Con tales necesidades en el mercado, por supuesto, habrá compañías que resuelvan estas necesidades. Recientemente, AxonVR, una empresa de nueva creación en los Estados Unidos, se está preparando para lanzar un periférico súper VR-Axon VR, para hacer frente al problema del realismo insuficiente en el control.
PC mochila VR
Las gafas VR adecuadas para PC o consolas de juegos no están disponibles actualmente con dispositivos inalámbricos y requieren cables para conectar las PC o consolas de juegos. La fijación del cable es bastante molesta, ya que el usuario puede enredarlo accidentalmente debido al movimiento durante el uso. Como resultado, hay demanda de mochilas VR. El concepto de la mochila VR es bastante simple, es decir, el host se lleva en el cuerpo como una mochila, para que el usuario no enrede el cable debido al movimiento durante el uso.
La solución de Zotac fue simple al principio. Su mini PC ZBOX, debido a su pequeño tamaño, se puede instalar en una mochila. Los usuarios pueden conectar las gafas VR con un cable, y no habrá problemas de que el cable se enrede fácilmente. Más tarde, Zotac lanzó ZOTAC VR GO, una computadora mochila VR, que es un producto maduro específicamente para VR.
Silla giratoria para juegos VR
Cuando la silla de computadora tradicional se convirtió en una silla giratoria de juego de realidad virtual. Una compañía de realidad virtual con sede en Londres ha financiado con fondos colectivos un juego de realidad virtual Rotor VR en KickStarter, pero sus seguidores están muy por debajo de las expectativas. Después de que el crowdfunding falló, Roto tuvo la suerte de obtener un financiamiento de $ 300,000 para proporcionar apoyo financiero para que la compañía continúe desarrollando nuevos productos, y luego lanzó una nueva versión de la silla giratoria del juego VR.
Aplicación de captura de movimiento en realidad virtual
3.1 Tecnología de posicionamiento láser
3.2 Tecnología de posicionamiento óptico infrarrojo
3.3 Tecnología de posicionamiento de luz visible
3.4 Tecnología de captura de movimiento por visión artificial
3.5 Tecnología de captura de movimiento basada en sensores inerciales
Interacción tridimensional del gesto
4.1 Principios básicos de la tecnología de interacción de gestos tridimensional
4.2 Tres etapas del desarrollo de la tecnología de reconocimiento de gestos
4.3 La importancia y aplicación de la combinación de la tecnología de interacción de gestos tridimensional y VR
4.4 Toda la tecnología de interacción de gestos natural con más grados de libertad
