Základní technické prostředky pro virtuální realitu

Úvod

Je těžké rozhodnout, které technické prostředky virtuální reality patří mezi základní. Pro svou práci jsem proto vybral podmnožinu takových technických prostředků, které by měli být součástí téměř každého VR pracoviště.

Jsou to:

1) Výstupní zařízení:
HMD (Head mounted displays) - virtuální brýle

2) Vstupní zařízení:

VR gloves - speciální rukavice v různých kombinacích.

3D pointers - 3D myš, joystick, ...

ad 1) VÝSTUPNÍ ZAŘÍZENÍ

Head mounted displays

K čemu jsou ??? - řeší problém navození virtuálního obrazu prostředí. Virtuální obraz vzniká obvykle ve vzdálenosti 1,5 - 2,5 m a dnešní brýle jej dokáží zobrazit v rozlišení až 1280x1024 ve full color (24b) a pokrýt výhled horizontálně až 120° s vertikální obnovovací frekvencí až 180 Hz.

Jak to vlastně funguje ??? - Princip funkce je docela jednoduchý a vychází z přirozeného zrakového vnímání světa. Na to, aby mozek dokázal složit prostorový obraz, potřebuje dva nepatrně rozdílné pohledy z nichž potom prostor skládá. Proto má člověk dvě oči. S jedním by jsme například nedokázali, s přesností úměrnou lidským schopnostem, ani odhadnout vzdálenost. Stejný princip využívají i VR brýle. Před každým okem je umístěn malý display o velikosti úhlopříčky obvykle kolem jednoho palce. Přitom jsou promítané obrazy vzájemně mírně posunuty takovým způsobem, jako by tomu bylo ve skutečnosti. Náš mozek je tímto způsobem ošálen a "donucen" k vytvoření virtuálního prostoru.

Není však doporučeno se ve virtuálním prostoru pohybovat moc dlouho. Je to návykové !!!

Dnes jsou virtuální brýle součástí téměř každého modernějšího simulačního prostředku. Možnosti pro jejich použití jsou neomezené !

Ukázka moderních HMD

Komerční označení:

Datavisor 80 Datavisor LCD Datavisor NVG

(určen speciálně pro simulaci nočního vidění)

ad 2) VSTUPNÍ ZAŘÍZENÍ

VR gloves

Má-li být virtuální realita skutečně "reálná", mělo by vytvořené prostředí okamžitě reagovat na vaše podněty. Aby to bylo možné, jsou k tomu třeba dvě důležité věci. Za prvé velmi výkonný výpočetní systém schopný provádět spousty výpočtů v reálném (bráno s rezervou) čase a za druhé jsou to různá vstupní zařízení dodávající informace o vnějších vlivech. Existují spousty zařízení snímajících různé druhy pohybu. Mezi nejzákladnější však bezesporu patří lehké, poddajné (co nejpohodlnější) rukavice se snímači, které přesně a opakovaně snímají postavení a pohyb prstů a zápěstí.

V dnešní době můžeme rozlišovat různé základní kombinace rukavic, lišící se pouze možnostmi použití:

a) Nejjednodušší verzí jsou rukavice určené pouze pro snímání pohybu prstů a zápěstí

Základní technická data:

- 18 nebo 22 senzorů

- přesnost 0,5°

- snímání 150 x za sekundu

- připojení přes rozhraní RS-232

b) Mnohem dokonalejší systém používají rukavice, které vám umožní vychutnat si i pocit kontaktu s virtuální překážkou kladoucí odpor úměrný vašemu úsilí.
Pozn.: Systém využívá již popsanou rukavici.

Základní technická data:

- maximální síla 12 N na jeden prst

- 12 bitové rozlišení úrovně síly

c) Další možností je rozšíření základní rukavice o vibrační stimulátory, které jsou nezávisle programovatelné a mohou například navozovat pocit jemného dotyku. Uživatel má možnost volit mezi pulzující a trvalou vibrací.
Základní technická data:

- počet vibračních stimulátorů - 6

- frekvence 0-125 Hz

- síla vibrací 1,2 N max.

Příklady použití jednotlivých systémů:

a) b) c)

3D pointers

- v každém prostoru se musíme nějakým způsobem pohybovat. V 2D prostoru nám stačí obyčejná myš schopná obsloužit jednoduchým způsobem vždy jen dvě souřadnice. Pro pohyb v 3D prostoru by nám však příliš nevyhovovala. Proto se používá myš speciální tzv. 3Dmouse.

Pohyb ve dvou souřadnicích si umíme lehce představit. Pro pohyb ve třetí souřadnici se používá mnoho systémů, například ovládání tahem, otáčením spec. kolečkem, apod.

Příklad 3Dmyši:

Určena především pro práci v různých CAD systémech.

O možnost volného 3D pohybu nejsou ochuzeni ani hráči her. Spousta firem vyrábí i 3D joystiky.

Příklad 3D joystiku:

Vstupních zařízení pro virtuální realitu je samozřejmě ve skutečnosti mnohem víc. Jde o to, do jaké míry jsou základní, protože míra jejich použití není až tak vysoká v základních aplikacích. Mezi tyto zařízení patří například 3D scannery, různé forcefeedbackové stolice, různé snímače polohy, atd. atd. Rozebírat však takto složité systémy není úkolem této práce.

Odkazy na stránky, ze kterých bylo čerpáno:

http://www.nvis.com/ - n-vision datavisory (HMD)
http://www.immerse.com/
http://www.virtex.com/products/hw_products/cybertouch.html - touch systémy
http://www.vrt.com.sg/ - virtual reality technologies
http://www.dreamalitytechnologies.com/ - VR simulátory