Ecranele MotionParallax3D sunt o clasă de dispozitive de realitate virtuală care permit utilizatorului să creeze iluzia unui obiect tridimensional prin afișarea unei proiecții speciale a unui obiect virtual pe ecran, generată în funcție de poziția utilizatorului față de ecran.
Dispozitivele din această clasă conțin unul sau mai multe ecrane plate sau curbate, care, în funcție de factorul de formă al dispozitivului, au dimensiuni, forme și poziții relative diferite. Proiecțiile obiectelor virtuale sunt calculate în așa fel încât la observarea unui obiect virtual, imaginea pe care o vede utilizatorul să se potrivească complet cu imaginea pe care ar vedea-o dacă obiectul virtual ar fi real și situat în punctul corespunzător din spațiul real. Pentru a construi și afișa proiecții corecte ale obiectelor virtuale, sistemul de realitate virtuală necesită coordonatele reale din care se observă lumea virtuală (coordonatele ochilor utilizatorilor).
Spre deosebire de afișajele stereo , care utilizează doar vederea binoculară , afișajele MotionParallax3D folosesc paralaxa mișcării ca mecanism de percepție a volumului. Paralaxa de mișcare este deplasarea unor părți ale imaginii unele față de altele cu o viteză unghiulară proporțională cu diferența dintre distanța dintre acestea și observator, atunci când poziția relativă a observatorului și a obiectului observației se modifică. Afișajele MotionParallax3D folosesc acest mecanism de percepție a volumului reconstruind constant imaginea pe baza coordonatelor reale ale ochilor utilizatorului. Datorită acestui fapt, obiectele virtuale sunt deplasate unele față de altele și față de obiectele reale vizibile conform acelorași legi și principii ca și obiectele din lumea reală. Acest lucru permite creierului să construiască o imagine completă a lumii, conținând atât obiecte reale, cât și obiecte virtuale cu un comportament care nu se poate distinge vizual. Activarea mecanismului de paralaxă a mișcării în afișajele MotionParallax3D este suficientă pentru ca creierul să perceapă obiectele virtuale ca având o anumită formă, volum și distanță față de ochii utilizatorului.
Pentru ca proiecția imaginii afișate pe ecran să fie corectă, sistemul are nevoie de cele mai actuale și precise coordonate ale ochilor utilizatorului. Aceste afișaje MotionParallax3D primesc coordonate de la sistemele de urmărire .
Sistemele de urmărire pentru afișajele MotionParallax3D se pot baza pe diverse principii:
Calitatea afișajelor MotionParallax3D, al căror criteriu principal este percepția realistă a lumii virtuale, este determinată de o combinație a trei caracteristici principale:
Calitatea separării stereoscopice este redusă din cauza fantomei - fenomen în care fiecare ochi, pe lângă imaginea destinată acestuia, percepe și imaginea destinată celuilalt ochi. Ghosting-ul poate fi cauzat de diverși factori, de exemplu, strălucirea reziduală a fosforului în ecranele cu plasmă sau coincidența incompletă a direcției de polarizare în timpul separării stereoscopice de polarizare.
Calitatea redării în general nu este critică în afișajele moderne MotionParallax3D, cu toate acestea, detaliile de randare ridicate și utilizarea efectelor speciale vă permit să utilizați mecanismele psihologice de percepție a volumului, cum ar fi gradientul texturii, umbrirea etc., ceea ce ajută la creșterea realismului. de percepție.
Corectitudinea geometrică a proiecției scenei 3D este cel mai semnificativ indicator al calității afișajului MotionParallax3D. Corectitudinea geometrică a proiecției este afectată de acuratețea urmăririi poziției utilizatorului și de intervalul de timp dintre momentul în care poziția utilizatorului începe să fie determinată și momentul în care imaginea este afișată pe ecran. Precizia de urmărire afectează direct corectitudinea proiecției unui obiect virtual și este determinată de eroarea geometrică totală, care depinde de arhitectura și geometria instrumentelor de urmărire și de calitatea calibrării, precum și de indicatorul integral al erorii. introdus de zgomot. Intervalul de timp dintre începutul determinării poziției observatorului și momentul în care imaginea este afișată pe ecran este principalul motiv pentru incorectitudinea geometrică a proiecției scenei 3D în sistemele MotionParallax3D. Motivul întârzierii este că este nevoie de timp pentru ca toate operațiunile să determine poziția utilizatorului, să construiască și să afișeze proiecția.
Afișajele moderne MotionParallax3D folosesc tehnologia de predicție a poziției utilizatorului, care permite compensarea parțială a întârzierii, cu toate acestea, precizia și orizontul predicției depind puternic de calitatea datelor inițiale (acuratețe), precum și de numărul de mostre cu coordonatele de poziție a utilizatorului primite. de sistem pe unitatea de timp.
O caracteristică a percepției vizuale este că creierul percepe întârzierea în afișarea obiectelor virtuale nu ca o întârziere, ci ca o distorsiune a geometriei obiectelor virtuale. În acest caz, disonanța dintre informațiile care vin la utilizator prin canalul vizual de percepție și din aparatul vestibular poate duce la manifestarea așa-numitelor simptome la o persoană. boala cibernetică , ale cărei simptome sunt greață, dureri de cap, durere în ochi. Cu cât este mai mare calitatea afișajului MotionParallax3D, cu atât este mai puțin probabil ca utilizatorul să experimenteze simptomele descrise mai sus. Deși este de remarcat faptul că, chiar și în cazul unui afișaj ideal MotionParallax3D, simptomele de boală cibernetică pot apărea la persoanele susceptibile din cauza disonanței mecanismelor vizuale de focalizare și convergență: dacă un obiect virtual este situat la o distanță semnificativă de plan pe care este afișată proiecția imaginii, o încercare de a reduce ochii și de a focaliza pe obiect virtual poate duce la rezultatul exact opus.
Până în prezent, toate dispozitivele computerizate de realitate virtuală răspândite pot fi împărțite în două clase mari. :
Pe lângă aceste două clase de dispozitive, există și opțiuni destul de exotice: de exemplu, sistemul CastAR , în care obținerea proiecției corecte a imaginii în avion se realizează prin plasarea proiectoarelor direct pe ochelari. Dar până acum, astfel de dispozitive nu sunt distribuite pe scară largă și există doar sub formă de prototipuri.
Căștile de realitate virtuală, de regulă, izolează complet utilizatorul de lumea reală, în timp ce afișajele MotionParallax3D, într-o măsură sau alta, vă permit să navigați în spațiul înconjurător. Dar acest lucru impune și anumite limitări afișajelor MotionParallax3D: deoarece utilizatorul vede atât obiecte reale, cât și obiecte virtuale în același timp, este necesar ca comportamentul acestora să fie identic, ceea ce se realizează prin reducerea întârzierii de mai sus la valori acceptabile (nu mai mult de 20 ms).
Datorită faptului că ecranele MotionParallax3D sunt un sistem de urmărire interfațat cu dispozitive de imagine și de ieșire, există mulți factori de formă diferiți atât ca dimensiune: de la un smartphone la o cameră virtuală, cât și ca grad de imersiune într-o lume virtuală: dintr-o fereastră. la o lume virtuală cu dimensiunea de 2-3 inci până la sisteme de imersie completă. Mai jos sunt cei mai comuni reprezentanți ai dispozitivelor care pot fi atribuite acestei clase.
Sistem de realitate virtuală ZSpace
Sistem de realitate virtuală NettleBox
Cameră virtuală (CAVE) EON ICube