Thực tế tăng cường được hiển thị như thế nào? (phần 2)

Bài đăng này đã không được cập nhật trong 5 năm

Tiếp nối phần 1 nay mình sẽ viết tiếp về AR được hiển thị như nào.

Tiếp nối phần MULTIMODAL DISPLAYS phần trước mình đã nói về Audio Displays và Haptic, Tactile, and Tangible Displays, nay mình sẽ tiếp nối Multidodal displays với Olfactory and Gustatory Displays

c. Olfactory and Gustatory Displays

Olfactory ?? các bạn thấy là khi đang nói về hiển thị mà lại có Olfactory phải không? Các bạn không nhầm đâu, để mình giải thích cho ý tưởng này được đưa ra như nào.

Ý tưởng phối hợp nhiều kích thích giác quan, bao gồm cả ấn tượng về mũi, khứu giác được Morton Heilig’s [1962] đưa ra bằng sáng chế cho trình giả lập Sensorama, , một bảng điều khiển phim độc lập mà ông ấy đã thực hiện và cải tiến trong nhiều thập kỷ. Thiết bị này có thể mang lại trải nghiệm điện ảnh 3D cùng với âm thanh nổi, gió và aromas cho một rạp chiếu phim như bây giờ.

Phối hợp kích thích giác quan là trung tâm của ý tưởng Heilig, và cũng là trung tâm của những trải nghiệm AR đa phương thức :

“It is the cooperative effects of the breeze, the odor, the visual images and binaural sound that stimulate a desired sensation in the senses of an observer. For those instances where a sense of motion is desired, means is provided to induce small vibrations or jolts to simulate movement and, also, to simulate actual impacts"

Cung cấp scents trong không khí một cách tự nhiên nhưng định hướng này không phải là một công việc đơn giản. Trong khi cỗ máy của Heilig chỉ đơn giản là giải phóng scents vào luồng không khí hướng về phía người xem, nó sử dụng các vòng xoáy bao gồm không khí có scents

Phối hợp các phương thức haptic và gustative là mục tiêu của một dự án gọi là Food Simulator. Người sử dụng cắn vào một thiết bị phản hồi lực mô phỏng kết cấu thực phẩm nhất định. Đồng thời,cảm giác hóa học của vị giác được gây ra thông qua một lượng nhỏ chất lỏng có chứa sự kết hợp của các chất đại diện cho năm vị cơ bản: ngọt, chua, mặn, đắng và umami. Trong khi công việc đặc biệt này không sử dụng một đại diện trực quan của thực phẩm mô phỏng, các dự án nghiên cứu khác đã khám phá sự tăng cường khứu giác thị giác kết hợp.

Hình trên là một ví dụ MetaCookie: Một màn hình khứu giác được kết hợp với sự tăng cường trực quan của một cookie đơn giản để cung cấp ảo giác của một cookie có vị socola.

II. VISUAL PERCEPTION

Tầm nhìn của con người là một giác quan rất tinh vi, chịu trách nhiệm cung cấp khoảng 70% thông tin cảm giác tổng thể cho não. Do đó, AR chủ yếu tập trung vào việc cung cấp sự tăng cường cho nhận thức thị giác của người dùng. Trước khi chúng ta thảo luận về màn hình AR trực quan như vậy, mình sẽ đề cập ngắn gọn các thuộc tính quan trọng của hệ thống thị giác của con người. Để biết thêm thông tin chi tiết về nhận thức của con người, các bạn tham khảo các văn bản chung về hệ thống thị giác của con người Marr 1982, Frisby and Stone 2010 .

Tầm nhìn của con người, từ cả hai mắt kết hợp, thường kéo dài 200 góc 220 °, tùy thuộc vào hình dạng đầu và vị trí mắt. Các fovea (nghĩa là khu vực có thị lực tốt nhất) chỉ bao gồm 1 - 2°, với đỉnh điểm ở trung tâm 0,5 - 1°. Bên ngoài hố mắt, thị lực giảm nhanh chóng với góc nhìn tăng dần. Con người bù đắp cho hiệu ứng này bằng cách di chuyển mắt của họ trong một phạm vi lên tới 50 ° so với đầu của họ. Do đó, AR chất lượng cao đòi hỏi một thiết bị xem có thể trình bày đủ độ phân giải trong khu vực có độ nhạy cao.

Bằng cách điều chỉnh đường kính đồng tử, con người có thể kiểm soát lượng ánh sáng đi vào mắt. Điều này cho phép ta điều chỉnh phạm vi động (tỷ lệ cường độ ánh sáng tối đa và tối thiểu có thể nhận được) lên tới 10 10 , bao gồm các điều kiện xem từ ánh sáng sao mờ đến ánh sáng mặt trời cực kỳ sáng. Do đó, một màn hình AR thực sự linh hoạt sẽ cần có khả năng thích ứng với nhiều điều kiện xem.

Việc sử dụng hai mắt có nghĩa là con người có thể cảm nhận được tín hiệu sâu hai mắt. Trong khi các tín hiệu độ sâu một mắt như kích thước trong hình ảnh, phối cảnh tuyến tính, chiều cao trong trường nhìn, khớp, hoặc bóng và bóng mờ có thể được mã hóa trong một hình ảnh duy nhất bằng đồ họa máy tính thông thường, các tín hiệu độ sâu hai mắt yêu cầu phần cứng hiển thị có thể hiển thị hình ảnh riêng biệt cho cả hai mắt cùng một lúc. Dấu hiệu độ sâu ống nhòm nổi bật nhất là stereopsis, sự chênh lệch giữa hình ảnh bên trái và bên phải. Stereopsis rất hiệu quả để truyền đạt độ sâu của cảnh, đặc biệt là đối với các vật thể ở gần. Vật thể càng ở gần mắt, phần bù góc càng lớn, hoặc thị sai của các hình chiếu của vật thể trong hai mặt phẳng hình ảnh.

III. REQUIREMENTS AND CHARACTERISTICS

Trước khi ta đi thảo luận về các màn hình trực quan khác nhau đã được sử dụng để thực hiện AR, điều quan trọng là phải hiểu một số yêu cầu và đặc điểm khác nhau của các màn hình đó.

Một hệ thống AR lý tưởng sẽ có khả năng tạo ra các phép bổ trợ 3D giống như cuộc sống, tạo ra một cách thuyết phục các không gian vật lý thực tế. Các nhà thiết kế AR có thể chọn để các phần bổ sung xuất hiện khác biệt với thực tế, nhưng họ chắc chắn sẽ đánh giá cao khả năng tạo nội dung ảo được tích hợp liền mạch với thực tế vật lý hiện có. Cả khoa học đầu cơ và khoa học viễn tưởng

Ví dụ, Star Trek Holodeck năm 1995, có tầm nhìn đặc trưng của màn hình hoàn hảo thực tế, nhưng hiếm khi những suy nghĩ như vậy xem xét việc đưa vào thế giới thực. Thật tuyệt vời khi có thể thay đổi các nguyên tử xung quanh theo ý muốn và tạo ra nội dung ảo như một phần thực sự của thế giới thực trong thời gian thực và nhận thức được sự gia tăng này bằng tất cả các giác quan của chúng ta. Rõ ràng, hầu hết giấc mơ đó vẫn không thể thực hiện được trong thời điểm hiện tại.

Bây giờ, chúng ta sẽ xem xét các đặc điểm và tiềm năng của công nghệ AR trực quan thực tế. Thiết kế của màn hình AR tốt luôn bao gồm một số sự đánh đổi liên quan đến các thuộc tính của nó và các loại màn hình khác nhau có những ưu và nhược điểm khác nhau. Ta bắt đầu bằng cách xem xét các phương pháp gia tăng mà AR hiện tại hiển thị sử dụng.

1. Method of Augmentation

Từ các thuộc tính của hệ thống thị giác của con người và các mục tiêu của ứng dụng AR, chúng ta có thể rút ra các yêu cầu cho màn hình AR. Một yêu cầu rõ ràng để phân biệt màn hình AR với màn hình do máy tính tạo ra thông thường là môi trường thực và môi trường ảo cần được kết hợp. Khi sự kết hợp giữa nội dung thực và ảo này xảy ra thông qua một ống kính mà người dùng đang xem môi trường, kết quả được mô tả dưới dạng màn hình nhìn xuyên qua. Có hai cách cơ bản để đạt được kết quả này: màn hình nhìn xuyên qua quang học hoặc màn hình nhìn xuyên qua video. Nếu sự gia tăng được chiếu lên hình học vật lý thực tế (có thể là các đối tượng giữ chỗ giả hoặc các phần tự nhiên của thế giới thực), công nghệ được mô tả là AR không gian, AR dựa trên phép chiếu hoặc phép chiếu không gian .

Optical see-through (OST) thường dựa vào một yếu tố quang có tính truyền một phần và phản xạ một phần để đạt được sự kết hợp giữa ảo và thực. Một chiếc gương là một ví dụ đơn giản về một yếu tố quang học như vậy. Chiếc gương cho phép một lượng ánh sáng đủ từ thế giới thực đi qua để có thể nhìn trực tiếp thế giới thực. Đồng thời, màn hình do máy tính tạo ra hiển thị hình ảnh ảo được đặt phía trên hoặc bên cạnh gương, để hình ảnh ảo được phản chiếu trong gương và phủ lên hình ảnh thật.

Video see-through (VST) đạt được sự kết hợp giữa điện tử ảo và thực. Một hình ảnh video kỹ thuật số của thế giới thực được ghi lại thông qua một máy quay video và được chuyển đến bộ xử lý đồ họa. Bộ xử lý đồ họa kết hợp hình ảnh video với hình ảnh do máy tính tạo ra, thường chỉ bằng cách sao chép hình ảnh video vào bộ đệm khung làm hình nền, với các yếu tố do máy tính tạo ra được vẽ ở trên. Hình ảnh kết hợp sau đó được trình bày bằng thiết bị xem thông thường.

Spatial projection phần ảo của màn hình AR được tạo bởi một máy chiếu ánh sáng; tuy nhiên, thay vì sử dụng một màn hình đặc biệt, hình ảnh ảo được chiếu trực tiếp lên các đối tượng trong thế giới thực. Đây cũng là một hình thức kết hợp quang học, nhưng ở đây chúng ta không cần một bộ kết hợp quang học riêng biệt và không có màn hình điện tử nào được tham gia.