СИМУЛЯТОР ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ

Полезная модель относится к технике индустрии развлечений, а именно, к техническим средствам виртуальной реальности.
Известен симулятор виртуальной реальности (каталог стандартных стендов компании Studio Foorus, 2008), содержащий зал, оснащенный проекционным экраном и компьютерным стереопроектором, а также звуковой стереосистемой, в котором расположена динамическая платформа с креслами для зрителей, снабженных затворными очками.
В процессе демонстрации изображения на проекционном экране зрители, использующие затворные очки, могут наблюдать стереоскопическое изображение. Звуковая система воспроизводит при этом акустические сигналы, которые синхронизированы с изображением, воспроизводимым на экране. Восприятие стереоскопического изображения, сопровождаемое стереозвуком, и механические перемещения динамической платформы с креслами позволяют создать комплекс ощущений, близких к восприятию материальной реальности.
Недостатком такого симулятора виртуальной реальности является значительная площадь, занимаемая симулятором, и высокая себестоимость его эксплуатации.
Известен симулятор виртуальной реальности (каталог «Коммерческие предложения на поставку информационно-развлекательных модулей Trans-Forcs компании «Транзас Прогресс», СПб.: Транзас Прогресс. - 2004. с13-15), содержащий стереоскопическую проекционную систему, состоящую из' проекционного экрана, компьютерного стереопроектора, затворных очков, эмиттер инфракрасных импульсов для управления затворными очками, динамическую платформу, с размещенной на ней кабиной для зрителей, снабженной окном из прозрачного материала для наблюдения изображений, воспроизводимых на проекционном экране, звуковую стереосистему с сабвуфером, станцию управления динамической платформой, соединенную с последней, подключенные через согласующие устройства к компьютерной станцией.
В данном симуляторе виртуальной реальности зрители размещаются в кабине и наблюдают изображение, воспроизводимое на проекционном экране с помощью компьютерного стереопроектора, через затворные очки. Это обеспечивает наблюдение зрителями стереоизображений, что вместе с синхронным стереозвуковым сопровождением создает ощущение близкое к восприятию материальной реальности. Причем размещение зрителей в кабине создает дополнительное ощущение этой реальности.
Недостатком такого симулятора виртуальной реальности является ограниченное количество объектов виртуальной реальности, воспроизводимых с его помощью, что определяется проецированием стереоскопического изображения только на проекционный экран, расположенный напротив зрителей. Это ограничивает эффект «погружения» зрителей в виртуальную реальность.
Задача полезной модели - расширение числа объектов виртуальной реальности, воспроизводимых с помощью симулятора.
Технический результат - создания симулятора виртуальной реальности, способного имитировать большее число объектов материальной реальности, и, в частности, способного имитировать процесс погружения в какое-либо пространство, среду или объект.
Технический результат достигается тем, что симулятор виртуальной реальности, содержащий стереоскопическую проекционную систему, состоящую из проекционного экрана, компьютерного стереопроектора, затворных очков, эмиттер инфракрасных импульсов для управления затворными очками, динамическую платформу, с размещенной на ней кабиной для зрителей, снабженной окном из прозрачного материала для наблюдения изображений, воспроизводимых на проекционном экране, звуковую стереосистему с сабвуфером, станцию управления динамической платформой, соединенную с последней, подключенные через согласующие устройства к компьютерной станцией, согласно полезной модели дополнительно содержит вспомогательный эмиттер инфракрасных импульсов для управления затворными очками, устройство противофазного управления эмиттером и вспомогательным эмиттером инфракрасных импульсов, подключенное к компьютерной станции, причем кабина для зрителей выполнена в форме прямоугольного параллелепипеда, фронтальная вертикальная стена которой снабжена раздвигающейся дверью для прохода зрителей, окно из прозрачного материала прямоугольной формы размещено в днище кабины так, что его большие стороны параллельны плоскостям двух боковых стен кабины, а проекционный экран и компьютерный стереопроектор размещены под днищем кабины, которое в статическом режиме параллельно плоскости проекционного экрана, причем внутри кабины вдоль больших сторон окна установлены два вертикальных барьера, образующих вместе с названными боковыми стенами кабины две зоны для размещения вдоль больших сторон окна зрителей, снабженных затворными очками, причем большая и меньшая стороны окна в днище камеры по размерам меньше соответственно размеров большей и меньшей сторон проекционного экрана, расстояние между днищем кабины и проекционным экраном выбрано с возможностью исключения наблюдения зрителями краев проекционного экрана при любых перемещениях динамической платформы с кабиной, звуковая стереосистема установлена под потолком кабины, а сабвуфер - на днище внутри кабины, возле стены, расположенной напротив стены, снабженной раздвигающейся дверью, при этом компьютерный стереопроектор выполнен в виде микрозеркального углового ультракороткофокусного компьютерного стереопроектора с коррекцией трапецеидальных искажений, установленного около одной из больших сторон проекционного экрана, а эмиттер и вспомогательный эмиттер инфракрасных импульсов размещены на вертикальных барьерах с возможностью поступления создаваемых ими инфракрасных импульсов к затворным очкам двух, расположенных друг против друга, групп зрителей.
Такая конструкция симулятора виртуальной реальности обеспечивает имитацию процесса погружения в какое-либо пространство, среду или объект за счет того, что стереоскопическое изображение формируется на проекционном экране, расположенном под днищем кабины со зрителем, а последние наблюдают его через затворные очки, что создает идеальный эффект «погружения» в какое-либо пространство, среду или объект. Причем механические пространственные перемещения кабины со зрителями относительно экрана со стереоизображением и акустические сигналы, воспроизводимые звуковой стереосистемой, создают условия, близкие к условиям реального материального погружения.
По сравнению с прототипом заявляемая конструкция имеет отличительную особенность в совокупности элементов и их взаимном расположении.
Схема симулятора виртуальной реальности показана на фиг.1.
Схема вида сбоку симулятора виртуальной реальности показана на фиг.2.
Симулятор виртуальной реальности содержит стереоскопическую проекционную систему, состоящую из проекционного экрана 1, компьютерного стереопроектора 2, затворных очков 3, эмиттера 4 инфракрасных импульсов управления затворными очками, динамическую платформу 5, с размещенной на ней кабины 6 для зрителей 7, снабженной окном 8 из прозрачного материала для наблюдения изображения, воспроизводимого на проекционном экране 1, звуковую стереосистему 9 с сабвуфером 10, станцию управления 11 динамической платформой, соединенною с последней. Все названные устройства с помощью согласующих устройств подключены к компьютерной станции 12.
Симулятор дополнительно содержит вспомогательный эмиттер 13 инфракрасных импульсов для управления затворными очками, устройства противофазного управления 14 эмиттером 4 и вспомогательным эмиттером 13 инфракрасных импульсов, подключенное к компьютерной станции 12.
Кабина 6 для зрителей выполнена в виде прямоугольного параллелепипеда, фронтальная вертикальная стена 15 (фиг.2) которого снабжена раздвигающейся дверью 16 для прохода зрителей. Окно 8 из прозрачного материала прямоугольной формы размещено в днище 17 кабины так, что его большие стороны 18 и 19 (фиг.1) параллельны плоскостям двух боковых стен 20 и 21 кабины, а проекционный экран 1 и компьютерный стереопроектор 2 размещены под днищем 17 кабины 6, которое в статическом режиме параллельно плоскости проекционного экрана, причем внутри кабины 6 вдоль больших сторон 18 и 19 окна установлены два вертикальных барьера 22 и 23, образующие вместе с боковыми стенами 20 и 21 кабины две зоны 24 и 25 для размещения вдоль больших сторон 18 и 19 зрителей 7, снабженных затворными очками.
Большая и меньшая стороны окна 8 в днище 17 кабины 6 по размерам меньше соответствующих больших и меньших сторон проекционного экрана 1. Звуковая система 9 установлена под потолком кабины, а сабвуфер - на днище 17 внутри кабины, возле стены 26 (фиг.2), расположенной напротив стены 15, снабженной раздвигающейся дверью 16.
Компьютерный стереопроектор 2 выполнен в виде углового ультракороткофокусного компьютерного стереопроектора с коррекцией трапецеидальных искажений (типа VTVITEK D795 WT) и установлен около одной из больших сторон 27 проекционного экрана 1. Эмиттер 4 и вспомогательный эмиттер 13 инфракрасных импульсов размещены на вертикальных барьерах 23 и 22 с возможностью поступления создаваемых ими инфракрасных импульсов к затворным очкам 3 двух, расположенных друг против друга в зонах 24 и 25, групп зрителей 7.
Кабина 6 снабжена защитным кожухом 28 и трапом 29 с откидывающимся мостиком 30 (фиг.2) для прохода зрителей.
Симулятор расположен на массивном основании 31.
Работа симулятора виртуальной реальности осуществляется следующим образом.
Зрители 7 (4-6 человек), снабженные затворными очками 3, через открытую дверь 16 (фиг.2) проходят по трапу 29 и откидывающемуся мостику 30 в зоны 24 и 25 (фиг.1) кабины и располагаются вдоль больших сторон 18 и 19 окна 8. В процессе работы симулятора при необходимости зрители могут держаться за барьеры 22 и 23. Мостик 30 размещается в вертикальном положении, а затем по команде от компьютерной станции 12 дверь 16 закрывается и запускаются в работу компьютерный стереопроектор, звуковая стереосистема 9 с сабвуфером 10 и динамическая платформа 5, а также эмиттер 4 и вспомогательный эмиттер 13 инфракрасных управляющих импульсов. Управление эмиттером 4 и вспомогательным эмиттером 13 от устройства 14 осуществляется в противофазе. Начинается проецирование изображения на экране 1 с помощью углового ультракороткофокусного компьютерного стереопроектора 2. Причем наличие у проектора возможности коррекции трапецеидальных искажений обеспечивает получение на проекционном экране 1 прямоугольного изображения. Это изображение зрители 7 наблюдают через окно 8 из прозрачного материала. На экране осуществляется последовательное проецирование кадров стереопары для левого и правого глаз, при этом для группы зрителей, расположенных в зоне 25, при проецировании на экран изображения для левого глаза по инфракрасным сигналу, поступающему от эмиттера 13, открывается фильтр левого глаза затворных очков, а при проецировании изображения для правого глаза - фильтр правого глаза этих очков. Для группы зрителей, расположенных в зоне 24, при проецировании изображения для левого глаза по инфракрасного сигнала эмиттера 4 открывается фильтр для правого глаза затворных очков и наоборот. Тем самым исключаются искажения восприятия пространства зрителями, расположенными в зоне 24. При описанных процедурах переключение затворных очков зритель наблюдает объемное изображение объектов виртуальной реальности.
Синхронно с демонстрацией стереоизображения зрители воспринимают акустические сигнала звуковой стереосистемы 9 и сабвуфера 10, а также подвергаются механическим воздействиям, создаваемым динамической платформой 5.
Сочетание визуального, звукового и механического воздействий при соответствующей синхронизации, осуществляемой программными средствами с помощью компьютерной станции, позволяет создать для зрителей условия, близкие к материальной реальности.
Защитный кожух 28 ограничивает доступ людей в пространство в котором осуществляются механические перемещения кабины 6 симулятора.
Испытания созданного симулятора виртуальной реальности, позволили установить, что он позволяет имитировать условия близкие к реальным при использовании сюжетов: погружения в шахту, морская пучина (бездна), перемещение по канатной дороге, космический старт, прыжок с парашютом и др.
Преимущества предлагаемого технического решения:
- полученная впервые возможность имитации высоты;
- возможность имитации процесса погружения в какое либо пространство, среду или объект;
- компактность и минимальные расходы на подготовку помещения;
- удобства транспортировки и монтажа.
Предлагаемый симулятор виртуальной реальности может быть реализован на базе стандартных узлов таких, как проекционный экран, компьютерный стереопроектор, динамическая платформа и простых механических устройств.
Симулятор виртуальной реальности может найти широкое применение в парках развлечений, торговых центрах, стадионах, морских лайнерах и т.д.