Virtuální realita

Pozor, otevřeno v novém okně. PDFTiskEmail

Z mnoha zkušenosti vyplývá, že každý má na pojem virtuální realita vlastní názor. Při diskuzích o tomto tématu je vhodné si ujasnit, kdo jak tento termín vnímá a kam až z jeho úhlu virtuální realita zasahuje. Univerzální definice říká, že virtuální realita je technologie, která umožňuje uživateli komunikovat s počítačem simulovaným prostředím reálného nebo imaginárního světa se snahou o maximální obklopení (immersi) uživatele virtuální realitou.

CAVE

Toto slovo vzniklo jako zkratka několika slov: “Computer Aeded Virtual Environment“ – Počítačem řízené virtuální prostředí. V posledních letech je možné sledovat rostoucí trend výstavby těchto specializovaných pracovišť zaměřených na pokročilou vizualizaci. Mnohé by šlo označit za laboratoře "virtuální reality".Toto zařízení je dalším krokem v možnosti zažít 3D vjem , který je možný např.  i pomocí HMD (Head Mounted Device), nebo monitoru. Pokud je projekce promítána na jednu projekční plochu, jedná se o klasickou 3D projekci. Těchto projekčních ploch může být několik. Na základě jejich rozmístění  v prostoru vznikne tzv. CAVE (jeskyně). Výsledkem je možnost většího obklopení pozorovatele produkovaným “prostorem“, čímž navodíme velmi silný vjem sounáležitosti pozorovatele s celou scénou. Angličtina pro tento jev má technický termín “immersion“ – což je výraz, který by se dal volně přeložit jako “vnoření“. Jedná se o různé stupně sounáležitosti, vnoření do produkovaného virtuálního světa.

Existují dva druhy projekce. První typ je projekce přední, které je nejméně náročná na realizaci, avšak vhodné jen pro „statické“ prohlížení projektované reality. Pozorovatel bezpečně zacloní prostor mezi projektorem a plátnem. Pokud uvažujeme o využití např. tzv. trackovacích zařízení pro sledování pohybu v prostoru, je třeba volit tzv. zadní projekci. Ta je náročnější na prostor, je však možné tento prostor komprimovat pomocí speciálního zrcadla.

Přední projekce (Zdroj: A VR Geek's Blog)

Zadní projekce (Zdroj: A VR Geek's Blog)

Pokud roste počet projekčních ploch, roste i obklopení uživatele a prostor, ve kterém se nachází, se opravdu začíná podobat jeskyni, tedy CAVEu.


CAVE (Zdroj: A VR Geek's Blog)

Projekce na zadní a boční stěny pak probíhají přes speciální zrcadla. Je možná projekce i na strop nebo podlahu CAVEu.

TRACKOVACÍ ZAŘÍZENÍ

Pokud chceme, aby projekce nebyla jen projekcí, ale požadujeme i jistý stupeň interaktivity, je možné projekci doplnit o haptické pomůcky, nebo tzv. trackovací zařízení. Toto zařízení slouží k interakci mezi pozorovatelem a promítanou virtuální realitou. Celý princip tkví v tom, že pozorovatel je sledován a jeho pohyby jsou synchronizovány a projekcí a případnou interakcí v ní. Za tímto účelem je třeba, aby na pozorovateli i na ovládacím zařízení byly značky – markery (tj. vysílače). V uzavřeném prostoru CAVE zase naopak přijímače. Pak je možné sledovat pohyb pozorovatele i ovládacího zařízení v prostoru, a to s maximálním realismem. Existuje několik možných systémů pro snímání pohybů, které se liší jak cenově, tak i jejich vlastnostmi.

Druhy trackovacích zařízení:

  • Elektromagnetické
  • Mechanické
  • Optické
  • Akustické (ultrazvukové)
  • Inerciální

Ukažme si princip zapojení např. na systému INTERSENSE IS-900.



Schéma zapojení Trackovacího zařízení

K obslužnému PC, na němž běží program stereoskopické vizualizace, který podporuje trackování  je připojen tzv. IS-900 Processor.


Trackovací zařízení IS-900 (Zdroj: Inition)

Jedná se o samostatný počítač. Tento IS-900 komunikuje s ovládacím počítačem pomocí sériového COM kabelu. V IS-900 je instalován obslužný software, který je nastaven pro dané prostředí, v němž se tracking provádí.

K IS-900 Processoru jsou připojeny senzory a stanice. Senzory jsou umístěny na konstrukci CAVEu. Pomocí ultrazvukových signálů komunikují tyto senzory se stanicemi. Stanicí se rozumí buď marker umístěný kdekoliv na uživateli (nejčastěji na 3D brýlích) a dále pak je to často např. tzv. flystick – ovládací zařízení pro 3D prostor.


Fly stick trackovacího zařízení IS-900 (Zdroj: Inition)

Softwary podporující stereoskopické zobrazení:

Copyright © 2011 KPV Západočeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní, Katedra průmyslového inženýrství a managementu