Симулятор віртуальної реальності

Реферат: UA 80562 U UA 80562 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до техніки індустрії розваг, а саме, до технічних засобів віртуальної реальності. Відомий симулятор віртуальної реальності (Каталог стандартних стендів компанії Studio Foorus, 2008), що включає зал, забезпечений проекційним екраном та комп'ютерним стереопроектором, а також звуковою стереосистемою, в якій розташована динамічна платформа з кріслами для глядачів, забезпечених затворними окулярами. У процесі демонстрації зображення на проекційному екрані глядачі, які використовують затворні окуляри, мають можливість спостерігати стереоскопічне зображення. Звукова система відтворює при цьому акустичні сигнали, які синхронізовані із зображенням, відтворюваним на екрані. Сприйняття стереоскопічного зображення, що супроводжується стереозвуком, та механічні переміщення динамічної платформи з кріслами дозволяють створити комплекс відчутів, близьких до сприйняття матеріальної реальності. Недоліком такого симулятора віртуальної реальності є значна площина, яку займає симулятор, й висока собівартість його експлуатації. Відомий симулятор віртуальної реальності (каталог "Коммерческие предложения на поставку информационно-развлекательных модулей Trans-Fores компании "Транзас Прогресс" СПб.: Транзас Прогресс.-2004. с. 13-15), що містить стереоскопічну проекційну систему, яка складається з проекційного екрана, комп'ютерного стереопроектора, затворных окулярів, емітера інфрачервоних імпульсів для управління затворними окулярами, динамічну платформу, з розмішеною на ній кабіною для глядачів, забезпечену вікном з прозорого матеріалу для огляду зображень, що відтворюються на проекційному екрані, звукову стереосистему з сабвуфером, станцію управління динамічною платформою, з'єднану з останньою, підключені через узгоджуючі пристрої до комп'ютерної станції. У даному симуляторі віртуальної реальності глядачі розміщуються в кабіні й спостерігають зображення, що відтворюються на проекційному екрані за допомогою комп'ютерного стереопроектора, через затворні окуляри. Це забезпечує спостерігання глядачами стереозображень, що разом з синхронним стереозвуковим супроводом створює відчуття близьке до сприйняття матеріальної реальності. При цьому розміщення глядачів у кабіні створює додаткові відчуття цієї реальності. Недоліком такого симулятора віртуальної реальності є обмежена кількість об'єктів віртуальної реальності, що відтворюються з його допомогою, що визначається проеціюванням стереоскопічного зображення лише на проекційний екран, розташований навпроти глядачів. Це обмежує ефект "занурення" глядачів у віртуальну реальність. Задача корисної моделі - розширення числа об'єктів віртуальної реальності, що відтворюються за допомогою симулятора. Технічний результат - створення симулятора віртуальної реальності, здатного імітувати більше число об'єктів матеріальної реальності, і, зокрема, здатного імітувати процес занурення у будь-який простір, середовище чи об'єкт. Технічний результат досягається тим, що симулятор віртуальної реальності, містить стереоскопічну проекційну систему, що складається з проекційного екрана, комп'ютерного стереопроектора, затворних окулярів, емітера інфрачервоних імпульсів для управління затворними окулярами, динамічну платформу, з розміщеною на ній кабіною для глядачів, забезпечену вікном з прозорого матеріалу для спостерігання зображень, що відтворюються на проекційному екрані, звукову стереосистему з сабвуфером, станцію управління динамічною платформою, з'єднану з останньою, підключені через узгоджуючі пристрої до комп'ютерної станції, а, відповідно до корисної моделі, він додатково містить допоміжний емітер інфрачервоних імпульсів для управління затворними окулярами, пристрій протифазного управління емітером та допоміжним емітером інфрачервоних імпульсів, підключений до комп'ютерної станції, при цьому кабіна для глядачів виконана у формі прямокутного паралелепіпеда, фронтальна вертикальна стіна якої забезпечена дверима, що розсуваються для проходу глядачів, вікно з прозорого матеріалу прямокутної форми розміщене у днищі кабіни так, що його більші сторони паралельні площинам двох бічних стін кабіни, а проекційний екран та комп'ютерний стереопроектор розміщені під днищем кабіни, яке в статичному режимі паралельне площині проекційного екрана, при цьому всередині кабіни вздовж більших сторін вікна встановлені два вертикальних бар'єри, що утворюють разом із згаданими бічними стінами кабіни дві зони для розміщення вздовж більших сторін вікна глядачів, забезпечених затворними окулярами, при цьому більша й менша сторони вікна у днищі камери за розмірами менші відповідно до розмірів більшої та меншої сторін проекційного екрана, відстань між днищем кабіни й проекційним екраном вибрана з можливістю виключення споглядання глядачами країв проекційного екрана при будь-яких пересуваннях динамічної платформи з кабіною, звукова 1 UA 80562 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 стереосистема встановлена під стелею кабіни, а сабвуфер - на днищі всередині кабіни, біля стіни, розташованої навпроти стіни, забезпеченої розсувними дверима, при цьому комп'ютерний стереопроектор виконаний у вигляді мікродзеркального кутового ультракороткофокусного комп'ютерного стереопроектора з корекцією трапецієподібних спотворень, встановленого біля однієї з більших сторін проекційного екрана, а емітер і допоміжний емітер інфрачервоних імпульсів розташовані на вертикальних бар'єрах з можливістю надходження створюваних ними інфрачервоних імпульсів до затворних окулярів двох, розташованих одна навпроти другої, груп глядачів. Така конструкція симулятора віртуальної реальності забезпечує імітацію процесу занурення до будь-якого простору, середовища чи об'єкта за рахунок того, що стереоскопічне зображення формується на проекційному екрані, розташованому під дном кабіни з глядачами, а останні спостерігають його через затворні окуляри, що створює ідеальний ефект "занурення" до будьякого простору, середовища чи об'єкта. При цьому механічні просторові переміщення кабіни з глядачами відносно екрана із стереозображенням та акустичні сигнали, що відтворюються звуковою стереосистемою, відтворюють умови, близькі до умов реального матеріального занурення. Порівняно з прототипом пропонована конструкція має відмінність у сукупності елементів і їх взаємному розташуванні. Схема симулятора віртуальної реальності показана на фіг. 1. Схема виду збоку симулятора віртуальної реальності показана на фіг. 2. Симулятор віртуальної реальності містить стереоскопічну проекційну систему, що складається з проекційного екрана 1, комп'ютерного стереопроектора 2, затворних окулярів 3, емітера 4 інфрачервоних імпульсів управління затворними окулярами, динамічної платформи 5, з розміщеною на ній кабіною 6 для глядачів 7, забезпечену вікном 8 з прозорого матеріалу для спостерігання зображення, відтворюваного на проекційному екрані 1, звукову стереосистему 9 з сабвуфером 10, станцію управління 11 динамічною платформою, з'єднану з останньою. Усі згадані пристрої за допомогою узгоджуючих пристроїв підключені до комп'ютерної станції 12. Симулятор додатково містить допоміжний емітер 13 інфрачервоних імпульсів для управління затворними окулярами, пристрої протифазного управління 14 емітером 4 та допоміжним емітером 13 інфрачервоних імпульсів, підключені до комп'ютерної станції 12. Кабіна 6 для глядачів виконана у вигляді прямокутного паралелепіпеда, фронтальна вертикальна стіна 15 (фіг.2) якого забезпечена розсувними дверима 16 для проходу глядачів. Вікно 8 з прозорого матеріалу прямокутної форми розміщене у днищі 17 кабіни так, що його більші сторони 18 і 19 (фіг. 1) паралельні площинам двох бічних стін 20 і 21 кабіни, а проекційний екран 1 та комп'ютерний стереопроектор 2 розміщені під днищем 17 кабіни 6, яке у статичному режимі паралельне площині проекційного екрана, при цьому всередині кабіни 6 вздовж більших сторін 18 і 19 вікна встановлені два вертикальних бар'єра 22 і 23, що створюють разом з бічними стінами 20 і 21 кабіни дві зони 24 і 25 для розміщення вздовж більших сторін 18 і 19 глядачів 7, забезпечених затворними окулярами. Більша та менша сторони вікна 8 у днищі 17 кабіни 6 за розмірами менші за відповідні більші та менші сторони проекційного екрана 1. Звукова система 9 встановлена під стелею кабіни, а сабвуфер - на днищі 17 всередині кабіни, біля стіни 26 (фіг.2), розташованої навпроти стіни 15 з розсувними дверима 16. Комп'ютерний стереопроектор 2 виконаний у вигляді кутового ультракороткофокусного комп'ютерного стереопроектора з корекцією трапецієподібних спотворень (типу VTVITEK D795 WT) і встановлений біля однієї з більших сторін 27 проекційного екрана 1. Емітер 4 та допоміжний емітер 13 інфрачервоних імпульсів розміщені на вертикальних бар'єрах 23 і 22 з можливістю надходження створюваних ними інфрачервоних імпульсів до затворним окулярів 3 двох, розташованих навпроти один одного у зонах 24 та 25, груп глядачів 7. Кабіна 6 забезпечена захисним кожухом 28 і трапом 29 з відкидним містком 30 (фіг. 2) для проходу глядачів. Симулятор розташований на масивній основі 31. Робота симулятора віртуальної реальності здійснюється таким чином. Глядачі 7 (4-6 осіб), забезпечені затворними окулярами 3, через відкриті двері 16 (фіг. 2) проходять по трапу 29 і відкидному містку 30 у зони 24 і 25 (фіг. 1) кабіни й розташовуються вздовж більших сторін 18 і 19 вікна 8. У процесі роботи симулятора при необхідності глядачі можуть триматися за бар'єри 22 та 23. Місток 30 розміщується у вертикальному положенні, а потім за командою з комп'ютерної станції 12 двері 16 зачиняються й запускається у роботу комп'ютерний стереопроектор, звукова стереосистема 9 з сабвуфером 10 та динамічна платформа 5, а також емітер 4 та допоміжний емітер 13 інфрачервоних управляючих імпульсів. Управління емітером 4 та допоміжним емітером 13 від пристрою 14 здійснюються у протифазі. 2 UA 80562 U 5 10 15 20 25 30 Починається проеціювання зображення на екран 1 за допомогою кутового ультракороткофокусного комп'ютерного стереопроектора 2. При цьому наявність у проектора можливості корекції трапецієподібних спотворень забезпечує отримання на проекційному екрані 1 прямокутного зображення. Це зображення глядачі 7 споглядають через вікно 8 з прозорого матеріалу. На екрані здійснюється послідовне проеціювання кадрів стереопари для лівого та правого ока, при цьому для групи глядачів, розташованих у зоні 25, при проеціюванні на екран зображення для лівого ока по інфрачервоному сигналу, що надходить від емітера 13, відкривається фільтр лівого ока затворних окулярів, а при проеціюванні зображення для правого ока - фільтр правого ока цих окулярів. Для групи глядачів, розташованих у зоні 24, при проеціюванні зображення для лівого ока за інфрачервоним сигналом емітера 4 відкривається фільтр для правого ока затворних окулярів і навпаки. Тим самим виключається спотворення сприйняття простору глядачами, розташованими у зоні 24. При описаних процедурах переключення затворних окулярів глядач спостерігає об'ємне зображення об'єктів віртуальної реальності. Синхронно з демонстрацією стереозображення глядачі сприймають акустичні сигнали звукової стереосистеми 9 та сабвуфера 10, а також відчувають механічний вплив, що створюється динамічною платформою 5. Поєднання візуального, звукового та механічних впливів при відповідній синхронізації, що здійснюється програмними засобами за допомогою комп'ютерної станції, дозволяє створити для глядачів умови, близькі до матеріальної реальності. Захисний кожух 28 обмежує доступ людей до простору, в якому здійснюються механічні переміщення кабіни 6 симулятора. Дослідження створеного симулятора віртуальної реальності, дозволили встановити, що він надає можливість імітувати умови, близькі до реальних, при використанні сюжетів: спуск в шахту, морська безодня (бездна), пересування канатною дорогою, космічний старт, стрибок з парашутом та ін. Переваги пропонованого технічного рішення: вперше отримана можливість імітації висоти; можливість імітації процесу занурення до будь-якого простору, середовища чи об'єкта; компактність та мінімальні витрати на підготовку приміщення; зручність транспортування та монтажу. Пропонований симулятор віртуальної реальності може бути реалізований на основі стандартних вузлів таких, як проекційний екран, комп'ютерний стереопроектор, динамічна платформа і прості механічні пристрої. Симулятор віртуальної реальності може знайти широке застосування у парках розваг, торгових центрах, стадіонах, морських лайнерах і т. п. 35 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 55 60 1. Симулятор віртуальної реальності, що містить стереоскопічну проекційну систему, яка складається з проекційного екрана, комп'ютерного стереопроектора, затворних окулярів, емітера інфрачервоних імпульсів для управління затворними окулярами, динамічної платформи, з розміщеною на ній кабіною для глядачів, забезпеченої вікном з прозорого матеріалу для спостерігання зображень, що відтворюються на проекційному екрані, звукової стереосистеми з сабвуфером, станції управління динамічною платформою, з'єднаної з останньою, підключеними через узгоджуючі пристрої до комп'ютерної станції, який відрізняється тим, що він додатково містить допоміжний емітер інфрачервоних імпульсів для управління затворними окулярами, пристрій протифазного управління емітером та допоміжним емітером інфрачервоних імпульсів, підключені до комп'ютерної станції, при цьому кабіна для глядачів виконана у формі прямокутного паралелепіпеда, фронтальна вертикальна стіна якої забезпечена дверима, що розсуваються для проходу глядачів, вікно з прозорого матеріалу прямокутної форми встановлене у днищі кабіни так, що його більші сторони паралельні площинам двох бічних стін кабіни, а проекційний екран та комп'ютерний стереопроектор розміщені під днищем кабіни, яке в статичному режимі паралельне площині проекційного екрана, при цьому всередині кабіни вздовж більших сторін вікна встановлені два вертикальних бар'єри, що утворюють разом із згаданими бічними стінами кабіни дві зони для розміщення вздовж більших сторін вікна глядачів, забезпечених затворними окулярами. 2. Симулятор за п. 1, який відрізняється тим, що більша й менша сторони вікна у днищі камери за розмірами менші за відповідні розміри більшої та меншої сторін проекційного екрана. 3. Симулятор за п. 1, який відрізняється тим, що відстань між днищем кабіни й проекційним екраном вибрана з можливістю виключення споглядання глядачами країв проекційного екрана при будь-яких пересуваннях динамічної платформи з кабіною. 3 UA 80562 U 5 10 4. Симулятор за п. 1, який відрізняється тим, що звукова стереосистема встановлена під стелею кабіни, а сабвуфер - на днищі всередині кабіни, біля стіни, розташованої навпроти стіни з розсувними дверима. 5. Симулятор за п. 1, який відрізняється тим, що комп'ютерний стереопроектор виконаний у вигляді мікродзеркального кутового ультракороткофокусного комп'ютерного стереопроектора з корекцією трапецієподібних спотворень, встановленого біля однієї з більших сторін проекційного екрана. 6. Симулятор за п. 1, який відрізняється тим, що емітер і допоміжний емітер інфрачервоних імпульсів розташовані на вертикальних бар'єрах з можливістю надходження створюваних ними інфрачервоних імпульсів до затворних окулярів двох, розташованих одна навпроти другої, груп глядачів. 4 UA 80562 U Комп’ютерна верстка С. Чулій Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5