Запечатлевая движение,
Создавая истории

Сложно достичь многопользовательской VR-прогулки в одном реальном пространстве.

Виртуальная технология, также известная как виртуальная реальность (VR), использует компьютерные симуляции для создания виртуального трехмерного пространства, в котором пользователи могут наблюдать виртуальные объекты в реальном времени. По мере изменения положения пользователя компьютер может выполнять сложные вычисления и отображать точную графику виртуального мира, создавая погружающий опыт. Исследования в области виртуальной реальности сосредоточены на улучшении опыта пользователей, перемещающихся в виртуальной среде.

Возникает проблема, когда несколько пользователей виртуальной реальности перемещаются в одном и том же реальном пространстве. Виртуальное пространство редко соответствует реальному пространству пользователя, причем виртуальное пространство обычно гораздо больше реального пространства, в котором может находиться пользователь. Когда два или более пользователя занимают одно и то же реальное пространство, они рискуют столкнуться друг с другом. Одним из решений этой проблемы является разделение пользователей на разные комнаты, чтобы они могли встречаться в одном и том же виртуальном пространстве через сетевую передачу данных. Другим возможным решением является возможность многим пользователям в одной комнате сотрудничать, избегая столкновений через аватары в виртуальном пространстве; этот метод управления движением многопользовательских в одном реальном пространстве в настоящее время является объектом исследований в отрасли.

GCL предлагает метод плавного перенаправления карт для решения проблем в промышленности.

Чтобы устранить несоответствия между реальным и виртуальным пространством, в настоящее время существуют два популярных метода. Первый — это метод redirected walking (RDW), который включает в себя тонкие манипуляции с виртуальным пространством, незаметные для пользователя, и основан на идее, что зрение пользователя является основным фактором, регулирующим их движение. Однако основным недостатком RDW является то, что его можно использовать только для одного пользователя.

Второй метод для преодоления разрыва между реальным и виртуальным пространством — это гладкое сопоставление сборки (SAM), которое перенастраивает виртуальное пространство в заданное реальное пространство небольшими участками. Однако, поскольку эта карта не использует единый масштаб, сопоставляемое виртуальное пространство будет значительно искажено. Метод SAM оптимизирован с помощью алгоритма, который измеряет ограничения в реальном пространстве и уровень искажения, пытаясь сопоставить виртуальное пространство с реальным пространством с минимальным возможным искажением. Методы SAM позволяют пользователю физически перемещаться в виртуальном пространстве без перерыва, но значительным недостатком является визуальное искажение, которое уменьшает опыт виртуальной реальности пользователя.

Анализируя преимущества и недостатки двух вышеупомянутых методов, команда г-на Лиу Лигана в Университете науки и технологий Китая предложила метод перенаправленного гладкого отображения (RSM), который интегрирует метод перенаправленного ходьбы в гладкую сборочную карту, создавая виртуальную сцену с меньшими изгибами и низкой искажённостью расстояния. Метод REM направлен на установление отображения f виртуального пространства SV в реальное пространство SR, преобразуя каждую точку (u, v) в SV в (x, y) в SR. Виртуальное пространство SV сначала делится на k блоков, каждый из которых отображается индивидуально. Затем необходимая карта f создаётся в два этапа. Сначала устанавливается промежуточное рабочее пространство SP, и вычисляется промежуточная карта g: SV → SP. Затем к SP применяется RDW для создания h: SP → SR.

Чтобы минимизировать риск столкновения между пользователями, команда г-на Люя разработала систему с использованием виртуальных аватаров. Эти динамические аватары генерируются перед маршрутом пользователя, когда два пользователя находятся под угрозой столкновения. Пользователи получают напоминание сохранять дистанцию от аватара, тем самым избегая столкновения между пользователями.

NOKOV предоставляет многопользовательские решения для высокоточного позиционирования

Университет науки и технологий Китая использовал 12 инфракрасных оптических камер захвата движения NOKOV Mars 2H (представленных синими точками на рисунке) в эксперименте по движению и взаимодействию в многопользовательском виртуальном пространстве. Эти камеры захватили всю тестовую площадку размером 10м x 10м, которая затем была преобразована в виртуальное пространство размером 64м x 33м. В комнате был установлен стальной столб в качестве препятствия. Три маркера были помещены на голову пользователя; среднее значение положений трех точек использовалось для определения позиции пользователя на тестовом поле.

Позиция пользователя в SV называлась виртуальной позицией; их позиция в g(SV) была позицией редирекции; а их позиция в f(SV), полученная с помощью инфракрасных оптических камер захвата движения NOKOV, была реальной позицией (соответствующей синей линии на изображении). Пользователь был перенаправлен с реальной позиции f(SV) на позицию редирекции g(SV) с помощью метода RDW. Пока пользователь двигался, система захвата движения NOKOV фиксировала реальную позицию x пользователя. Затем было использовано динамическое обратное отображение для получения виртуальной позиции пользователя y = f-1(x). В завершение промежуточная карта g использовалась для отображения виртуальной позиции y на позицию редирекции z = g(y) = g(f-1(x)), которая соответствовала месту, отображённому пользователю в шлеме с головой (HMD).

Для алгоритма предотвращения столкновений необходимо определить относительные позиции двух пользователей как в реальном, так и в виртуальном пространстве и рассчитать, в каком направлении направлять каждого из них. С помощью устройства захвата движений NOKOV два пользователя A и B могут быть обнаружены как находящиеся очень близко друг к другу в реальном пространстве, тогда как их перенаправленные позиции g(SV) были рассеяны. Поскольку два пользователя не могут видеть друг друга через свои HMD, в дисплее пользователя B может появиться аватар, указывающий пользователю B держаться подальше от аватара и таким образом избежать столкновения с пользователем A.

В дополнение к Университету науки и техники Китая, NOKOV также осуществил глубокое сотрудничество в области виртуальной реальности с многими отечественными университетами и ведущими компаниями отрасли, такими как Школа транспорта и автомобилей Университета Цинхуа и компания Vision Digital Technology Co., Ltd.