ИГРОВАЯ КОМНАТА НА БАЗЕ СТЕРЕОВИДЕОКОМПЛЕКСА

Полезная модель относится к средствам визуализации изображений с управлением от вычислительных устройств, таких как стационарные или портативные компьютеры, игровые консоли, устройства воспроизведения видео, другие устройства, имеющие выход видеоинформации на внешнее устройство воспроизведения, обеспечивающим вывод видеоинформации в виде, позволяющем получать представление об объеме, или трехмерности демонстрируемых объектов, за счет и с использованием эффекта бинокулярного зрения человека, для одного или нескольких зрителей или операторов, то есть зрителей, имеющих средства и возможности для управления демонстрируемыми образами объектов, одновременно.
Уровень техники
Известно множество устройств представления и вывода видеоинформации, реализующих функцию вывода видеоизображения в виде, который позволяет получить зрителю, или наблюдателю, информацию об объеме объектов, за счет вывода двух видеопотоков, разделяемых на потоки для левого и правого глаза наблюдателя под разными ракурсами, соответствующими бинокулярности зрителя, тем или другим способом. Наиболее совершенными в этом смысле являются индивидуальные видеоустройства, часто называемые стереоочками, иногда совмещаемые с шлемами и тогда называемые шлемами виртуальной реальности, имеющие по два раздельных для каждого глаза одного зрителя дисплея. Индивидуальные устройства такого рода плохо применимы для одновременной демонстрации стерео изображения нескольким зрителям в силу чрезмерной изоляции их друг от друга и не позволяют получить должного эффекта от совместного просмотра стереоизображений группой зрителей.
Известны так называемые безочковые системы, содержащие экраны, на которые выводятся раздельные изображения для левого и правого глаза, устройством разделения видеопотоков, или коллиматором, направляемые в каждый глаз каждого из многих зрителей одновременно. Такая система является единственно возможной для одновременного предъявления стереоизображения многим зрителям, но практически невозможно обеспечить приемлемое зонирование эффекта стерео видео для сколько-нибудь
значительного набора точек наблюдения, в силу чего коллиматорные системы не нашли пока своей практической реализации.
Имеются устройства, использующие для разделения видеопотоков на два ракурса индивидуальные очки для каждого зрителя.
Среди них до сих пор популярны устройства, предусматривающие очки с цветными фильтрами, например красным и бирюзовым для правого и левого глаза зрителя соответственно, называемые анаглифическими, а также их развитие в виде более сложных систем с фильтрацией спектра видимого света разных длин для разных ракурсов. Изображение для таких систем выводится одним видеопотоком, в котором присутствуют соответствующим образом отфильтрованные при съемке или подготовке к выводу изображения разных ракурсов для каждого глаза зрителя. Такая технология не дает качественного цветного стерео изображения и применяется только в силу простоты и часто за неимением лучшей. Узкополосные системы цветовой фильтрации, включающие очки, имеющие одновременно полосы пропускания света в красной, зеленой и синей областях спектра и различных длин волн для каждого глаза, в принципе позволяют получить качественное цветное изображение, но повторяемость реализации, включающей очень сложные полихроматические фильтры, маловероятна, кроме того, качество изображения зависит от общего цветового фона стерео изображения. Наилучшее разделение видеопотоков для разных ракурсов достигается применением фильтров-поляризаторов с линейной поляризацией, взаимно ортогональной для левого и правого глаза, и очков-анализаторов, пропускающих видеопоток для каждого глаза отдельно, чем в силу неспособности зрения человека распознать поляризованность света достигается наиболее естественное разделение ракурсов при выводе двухракурсного изображения на один экран.
Известны, например, так называемые стерео жидкокристаллические мониторы, в которых одна матрица цветных пикселей, используя пространственное и/или временное разделение стерео видеопотоков, через фильтрующие поляризующие слои, обеспечивающие взаимно ортогональную поляризацию, подается зрителю, снабженному очками-анализаторами, содержащими стекла с поляризацией, разделяющей выводимое таким монитором изображение и создающее эффект стерео изображения. Это неплохое решение, позволяющее одновременно предъявить стерео изображение нескольким зрителям в достаточно широком наборе углов зрения, но динамические характеристики жидких кристаллов, применяемых в таких мониторах, ухудшают качество стерео
изображения и вызывают повышенную утомляемость глаз наблюдателей, что ограничивает применимость таких устройств.
Наконец, наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели является вычислительный комплекс, например, персональный компьютер, снабженный видеокартой, имеющей два видеовыхода, каждый из которых подается на отдельный видеопроектор, проецирующий изображение на общий экран через поляризующие фильтры с взаимно ортогональной поляризацией, а каждый зритель снабжается очками-анализаторами с аналогичным поляризующим эффектом. Такие очки очень просты и могут стоить недорого. В описанном устройстве стерео изображение получается наиболее естественным, возможно одновременное предъявление стере оизображения нескольким зрителям, но в силу пропускания света видеопроекторов через 2 фильтра, поляризатор видеопроектора и анализатор очков результирующая яркость уменьшается настолько, что требуется полное или существенное затемнение помещения, где располагается подобный стерео видео комплекс. Кроме того, достаточно громоздкий набор оборудования делает невозможной реализацию нескольких таких комплексов в ограниченном объеме одного помещения, например, в игровом зале или стерео Интернет-кафе.
Технический результат: достигается возможность использования игровой комнаты в ограниченном объеме одного помещения, например, в игровом зале или стерео Интернет-кафе. Также обеспечивается одновременный показ стерео видео изображения нескольким зрителям и операторам, то есть зрителям, снабженным набором устройств интерфейса с источником видеосигнала.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 показана схема игровой комнаты (вариант с отражательным экраном), где 1 - Проекционная подсистема, состоит из одного двухканального или нескольких видеопроекторов и обеспечивает выведение отдельного изображения для левого и правого глаза (условно показано два проектора, если проектор двухканальный, второй может отсутствовать), 2 - Экран (может быть специализированный и обычный, сохраняющий плоскость поляризации отраженного света); показан отражательный экран, 3 - Специализированное индивидуальное устройство для разделения изображения для глаз (очки) для каждого оператора и зрителя, 4 - Графическая станция, персональный
компьютер или иное устройство ввода, хранения, обработки и вывода данных, 5 - Устройства ввода и тактильной обратной связи: клавиатура, мышь, джойстик, руль, педали, специализированные устройства интерфейса с человеком, 6 - Одно или несколько рабочих мест, 7 - Стол, место для размещения устройств ввода, 8 - Стены, от одной до четырех стен, возможно, занавеси, обеспечивающие частичное затемнение выделенного объема помещения.
На Фиг.2 показана схема игровой комнаты (вариант с просветным экраном), не изменяющий плоскость поляризации и позволяющий увеличить угол зрения пользователей (операторов и зрителей).
На Фиг.3 показана игровая комната в импровизированном объеме.
Осуществление полезной модели
Заявленный технический результат достигается за счет того, что игровая комната, содержащая вычислительное устройство в виде компьютера или игровой консоли, или иное аналогичное устройство, имеющее, как минимум, один двухканальный видеовыход или, как минимум, один одноканальный видеовыход и одно устройство разделения выходного видеопотока на два раздельных видеопотока для левого и правого глаза человека, как минимум, один двухканальный или два одноканальных видеопроектора, снабженных оптическими фильтрами, как минимум, один просветный или отражательный экран, не меняющий плоскость поляризации отраженного света, как минимум, одну пару очков с разделением видеопотока для левого и правого глаза пользователя, интерфейсные устройства связи вычислительного устройства с операторами, содержащая, по меньшей мере, одно сидячее место пользователя, отличающаяся тем, что игровая комната выполнена в виде стационарного или импровизированного выделенного объема помещения, на стене, противоположной взгляду зрителя, расположен основной экран, размер которого составляет не менее 70 процентов ширины этой стены, причем экран и пользовательское сидячее место расположены так по отношению друг к другу, что угол зрения пользователя на экран составляет не менее 45 градусов, причем все внутреннее пространство игровой комнаты выполнено с возможностью затенения, также комната содержит очки-анализаторы в количестве, равном количеству пользователей комнаты, и функция которых - разделение видеопотоков. Первый видеовыход вычислительного устройства может быть подключен к первому видеопроектору или к первому видеоканалу двухканального видеопроектора, второй видеовыход вычислительного устройства
подключен ко второму видеопроектору или второму видеоканалу двухканального видеопроектора, видеопроекторы направлены на один общий просветный или отражающий экран, интерфейсные устройства соединены с соответствующими входами вычислительного устройства.
Возможностью затенения может быть реализована с помощью светоограждения, образующего жесткие или гибкие стены или занавеси, или использованием общего затенения помещения внешними по отношению к портативной игровой комнате, например, шторами и жалюзи помещения, где создается импровизированная портативная игровая комната.
Предлагаемая полезная модель (см. Фиг.1, Фиг.2, Фиг.3) решает поставленную задачу одновременного предъявления стерео видео изображения нескольким зрителям и операторам, то есть зрителям, снабженным набором устройств интерфейса с источником видеосигнала, путем включения в состав модели вычислительного комплекса, имеющего два видеовыхода, в качестве которого может выступать персональный компьютер с имеющей два выхода видеокартой, мобильный компьютер, или ноутбук, с такой же видеокартой или устройством дробления видеосигнала одной видеокарты на два видеосигнала, или игровая консоль с аналогичным устройством разделения видеовыхода на два видеосигнала, или другое устройство, например видеопроигрыватель, если требуется только просмотр стерео видео. К видеовыходам устройства подключаются два видеопроектора 1, снабженных поляризационными фильтрами с взаимно ортогональной поляризацией и размещаемых перед объективами видеопроекторов, потоки которых направляются на общий экран 2, не меняющий плоскость поляризации света, отражательный, как показано на рис.1, или просветный, как показано на рис.2, видеопроекторы подключаются к вычислительному устройству 4, к которому подключены также интерфейсные устройства 5 в составе клавиатур, мышей, джойстиков, рулей, педалей и других устройств интерфейса в соответствии со сценарием изображения или игры, размещаемые на столе или рабочей панели 7, перед которыми размещаются рабочие места, или кресла, 6 операторов комплекса, число которых может изменяться от одного до трех, имеющие индивидуальные очки-анализаторы 3, а все пространство такого комплекса помещается в светоограждающий объем, образующий игровую комнату, стенами 8.
Кроме операторов, в креслах 6, в объеме комнаты 8, можно разместить также несколько кресел для зрителей, наиболее удобно за креслами операторов, тогда общее число мест в
такой комнате может составить от 1 до 5 или даже 7, для случая трех кресел операторов и 4 кресел зрителей за ними, что позволит организовывать групповую игру, включающую зрителей, или просмотр видео малой группой, или другое применение, где рационально совместное наблюдение стерео изображения, в компактном объеме.
Для максимального набора наблюдателей из трех операторов и четырех зрителей в двух рядах антропометрически предпочтительно выбирать рациональные размеры комнаты в ширину 2.5 метра, в глубину 4 метра, в высоту - 2.5 метра, то есть 10 кв.м. площади и 25 куб.м. объема.
Возможна компоновка таких игровых комнат блоками по три-четыре в ряд с размещением экранов рядом на одной стене, тогда, например, на ширине 10 метров возможно размещение до четырех игровых комнат для максимум 12 операторов и до 28 зрителей и операторов одновременно, что позволяет приблизиться к использованию площади не хуже, чем в кинотеатре или Интернет-кафе.
Кроме функции светоограждения, конструкция стен игровой комнаты позволяет надежно размещать видеопроекторы на общей траверсе, что снижает общую массу конструкций ограждения и обеспечивает сохранность юстировки видеопроекторов в процессе эксплуатации.
Вычислительные устройства группы соединяются в локальную вычислительную сеть, к которой также подключаются устройства общего управления и устройства тарификации доступа, что позволяет использовать комплексы таких комнат для публичного предоставления услуг стерео видео, стерео игр и других стерео видео приложений. К такой сети подключаются также общее устройство управления, могущее выполнять роль одновременно хранилища данных, устройства видеонаблюдения за обстановкой в игровых комнатах, которые для этого снабжаются видеокамерами, подключаемыми к той же локальной сети, и устройства тарификации и санкционирования доступа.
Портативное решение на основе устройств игровой комнаты (Фиг.3) позволяет создавать виртуальные игровые комнаты путем оперативного размещения в приспособленном помещении видеопроекторов 1, экрана 2, мобильной графической станции на базе портативного компьютера 4 и устройства разделения видеопотока 5, а также индивидуальных очков-анализаторов 3 для каждого зрителя и опционально набора устройств интерфейса 6, в качестве которых в минимальном наборе могут выступать клавиатура, мышь, тачпад и другие имеющиеся в портативном компьютере интерфейсные устройства.