АТТРАКЦИОН ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ

Полезная модель относится к технике индустрии развлечений, а именно, к техническим средствам виртуальной реальности.
Известен аттракциона 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 аттракциона виртуальной реальности является значительная площадь, занимаемая аттракционом, и высокая себестоимость его эксплуатации.
Известен аттракцион виртуальной реальности ( каталог «Коммерческие предложения на поставку информационно-развлекательных модулей Trans-Force, компании «Транзас Прогресс», СПб.: Транзас Прогресс. -2004. с 13-15), содержащий компьютерный стереопроектор с проекционным экраном, 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 станции и затворные очки для каждого зрителя.
В данном аттракционе виртуальной реальности зрители размещаются в кабине и наблюдают изображение, воспроизводимое на проекционном экране с помощью компьютерного стереопроектора, через затворные очки. Это обеспечивает наблюдение зрителями стереоизображения, что вместе с синхронным стереозвуковым сопровождением создают ощущение близкое к восприятию материальной реальности. Причем размещение зрителей в кабине создает дополнительное ощущение этой реальности.
Недостатком такого аттракциона 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 аттракциона.
Технический результат - создания аттракциона 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 аттракцион виртуальной реальности, содержащий компьютерный стереопроектор с проекционным экраном, 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 станции и затворные очки для каждого зрителя, согласно полезной модели дополнительно содержит два вспомогательных проекционных экрана, два вспомогательных компьютерных стереопроектора, вспомогательный эмиттер инфракрасных импульсов для управления затворными очками, устройство противофазного управления эмиттером и вспомогательным эмиттером инфракрасных импульсов, подключенное к компьютерной станции, камеру в форме прямоугольного параллелепипеда, нижняя сторона которого служит основанием для всего аттракциона, причем кабина для зрителей выполнена в форме прямоугольного параллелепипеда и размещена внутри камеры так, что в статическом положении стороны камеры и кабины параллельны друг другу, фронтальные стены камеры и кабины снабжены раздвигающимися дверями для прохода зрителей в кабину, окно из прозрачного материала прямоугольной формы размещено в днище кабины так, что его большие стороны параллельны плоскостям боковых стен кабины, а проекционный экран и компьютерный стереопроектор размещены под днищем кабины на основании аттракциона, во внутренней полости кабины вдоль больших сторон окна, установлены вертикальные барьеры, образующие вместе с боковыми стенами кабины две зоны для размещения вдоль больших сторон окна зрителей, снабженных затворными очками, при этом части боковых стен от потолка до высоты, меньшей высоты барьеров, выполнены из прозрачного материала, а вспомогательные проекционные экраны и вспомогательные компьютерные стереопроекторы размещены на внутренних поверхностях боковых стен кабины При этом большая и меньшая стороны окна в днище камеры по размерам меньше соответственно большей и меньшей сторон проекционного экрана, а 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, компьютерные стереопроекторы выполнены в виде микрозеркальных угловых ультракороткофокусных компьютерных стереопроекторов с коррекцией трапецеидальных искажений, установленных около одной из больших сторон проекционных экранов. Динамическая платформа выполнена с возможностью расположения всех ее механических элементов вне зоны формирования изображения на проекционном экране при всех возможных ее перемещениях, 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 аттракциона виртуальной реальности обеспечивает имитацию процесса погружения в какое-либо пространство, среду или объект за счет того, что кабина со зрителями совершает перемещение относительно трех проекционных экранов, на которых формируются с помощью компьютерных стереопроекторов изображения, воспринимаемые зрителями через затворные очки, как стереоскопические. Причем, создаваемые динамической платформой сложные движения кабины с быстрым реверсом, ускорением и ударами, а также, создаваемые звуковой системой, стереофонический звук, имитируют условия, близкие к условиям реального материального окружения. Значительное усиление «эффекта погружения» достигается за счет имитации перемещения зрителей относительно объемных изображений, воспроизводимых на боковых проекционных экранах, установленных на внутренних поверхностях боковых стен камеры и доступных для наблюдения зрителями через прозрачные части боковых стен кабины. Эти элементы конструкции аттракциона создают новые уникальные сюжетные возможности.
По сравнению с прототипом заявляемая конструкция имеет отличительную особенность в совокупности элементов и их взаимном расположении.
Схема аттракцион виртуальной реальности показана на фиг.1.
Схема вида сбоку аттракциона виртуальной реальности показана на фиг.2.
Аттракцион виртуальной реальности содержит компьютерный стереопроектор 1 с проекционным экраном 2, эмиттер 3 инфракрасных импульсов для управления затворными очками 4, динамическую платформу 5, с размещенной на ней кабиной 6 для зрителей 7, снабженной окном 8 из прозрачного материала для наблюдения изображений, воспроизводимых на проекционном экране 2, звуковую стереосистему 9 с сабвуфером 10 и станцию управления динамической платформой 11, соединенную с последней. Все названные элементы подключены через согласующие устройства к компьютерной станции 12.
Аттракцион дополнительно содержит два вспомогательных проекционных экрана 13 и 14, два вспомогательных компьютерных стереопроектора 15 и 16, вспомогательный эмиттер 17 инфракрасных импульсов для управления затворными очками, устройство противофазного управления 18 эмиттером 3 и вспомогательным эмиттером 17, подключенное к компьютерной станции 12, камеру 19 в форме прямоугольного параллелепипеда, нижняя сторона которого 20 служит основанием всего аттракциона. Кабина 6 для зрителей 7 выполнена в форме прямоугольного параллелепипеда и размещена внутри камеры 19 так, что в статическом положении стороны камеры 19 и кабины 6 параллельны друг другу. Фронтальные стены 21 и 22 (фиг.2) камеры 19 и кабины 6 снабжены раздвигающимися дверями 23 и 24 для прохода зрителей в кабину. Окно 8 из прозрачного материала прямоугольной формы размещено в днище 25 кабины 6 так, что его большие стороны 26 и 27 параллельны плоскостям боковых стен 28 и 29 кабины 6.
Проекционный экран 2 и компьютерный стереопроектор размещены под днищем 25 кабины на основании 20 аттракциона. В внутренней полости кабины вдоль больших сторон 26 и 27 окна установлены вертикальные барьеры 30 и 31, образующие вместе с боковыми стенами 28 и 29 зоны 32 и 33 для размещения вдоль больших сторон 26 и 27 окна зрителей 7, снабженных затворными очками 4. Части 34 и 35 боковых стен 28 и 29 от потолка 36 до высоты, меньшей высоты барьеров выполнены из прозрачного материала, а вспомогательные проекционные экраны 13 и 14 и вспомогательные компьютерные стереопроекторы 15 и 16 размещены на внутренних поверхностях 37 и 38 боковых стен камеры 19.
Большие и меньшие стороны окна 8 в днище кабины меньше по размерам соответственно больших и меньших сторон проекционного экрана 2, а расстояние между днищем 25 кабины 6 и проекционным экраном 2 выбраны с возможностью исключения наблюдения зрителями краев проекционного экрана 2 при любых перемещениях динамической платформы 5 с кабиной 6.
Звуковая стереосистема 9 установлена под потолком 36 кабины, а сабвуфер 19 над днищем внутри кабины, вблизи стены 39 (фиг.2), расположенной напротив стены 22, снабженной раздвигающейся дверью 24.
Компьютерные стереопроекторы 1, 15 и 16 выполнены в виде микрозеркальных угловых ультракороткофокусных компьютерных стереопроекторов с коррекцией трапецеидальных искажений (типа VIVITEK D795 WT) и установлены около одной из больших сторон 40, 41 и 42 проекционных экранов 2, 13 и 14.
Динамическая платформа 5 выполнена с возможностью расположения всех ее механических элементов вне зоны формирования изображения на проекционном экране 2 при всех возможных ее перемещениях. Эмиттер 3 и вспомогательный эмиттер 17 инфракрасных импульсов размещены на вертикальных барьерах 30 и 31 с возможностью поступления создаваемых ими инфракрасных импульсов к затворным очкам 4 двух, расположенных друг против друга, групп зрителей 7.
Трап 43 и откидной мостик 44( фиг.2) служат для прохода зрителей в кабину 6.
Работа аттракциона виртуальной реальности происходит следующим образом. Перед сеансом по трапу 43 и откидному мостику 44 зрители (4-6 человек), снабженные затворными очками 4, через открытые раздвигающиеся двери 23 и 24 проходят в зоны 32 и 33 кабины 6 и располагаются вдоль больших сторон 26 и 27 окна 8. После этого откидывающийся мостик 44 перемещается, например, в верхнее положение (фиг.2) и двери 23 и 24 закрываются по командам от компьютерной станции. Включаются в работу компьютерные стереопроекторы 1, 15 и 16 и начинается проецирование изображения на проекционные экраны 2, 13 и 14. Управление затворными очками 4 осуществляется инфракрасными импульсами, поступающими от эмиттера 3 и вспомогательного эмиттера 17, работой которых управляет устройство 18 противофазного управления, получающее, в свою очередь, командные сигналы от компьютерной станции. На экране 2 осуществляется последовательное проецирование кадров стереопары для левого и правого глаз, при этом для группы зрителей, расположенных в зоне 32, при проецировании на экран изображения для левого глаза по инфракрасным сигналу, поступающему от эмиттера 17, открывается фильтр левого глаза затворных очков, а при проецировании изображения для правого глаза - фильтр правого глаза этих очков. Для группы зрителей, расположенных в зоне 33, при проецировании изображения для левого глаза по инфракрасного сигнала эмиттера 3 открывается фильтр для правого глаза затворных очков и наоборот. Тем самым исключаются искажения восприятия пространства зрителями, расположенными в зоне 33. При описанных процедурах переключение затворных очков зритель наблюдает объемное изображение объектов виртуальной реальности.
Причем проецирование изображения на проекционный экран 13 с помощью компьютерного стереопроектора 15 синхронизировано с переключением затворных очков зрителей, расположенных в зоне 32, а проецирование изображения на проекционный экран 14 с помощью компьютерного стереопроектора 16 синхронизировано с переключением затворных очков зрителей, расположенных в зоне 33.
Описанная работа компьютерных стереопроекторов, эмиттеров и затворных очков обеспечивает группам зрителей возможность наблюдения стереоскопического изображения на проекционных экранах 2, 13 и 14.
Одновременно с воспроизведением изображения виртуальной реальности и синхронно в соответствии со сценарием демонстрируемого фильма с помощью звуковой стереосистемы 9 и сабвуфера 10 воспроизводится стереофонический сигнал, а также осуществляются механические перемещения кабины 6 динамической платформы 5, которые имитируют ускорение, удары, реверс и т.д.
Суммарное воздействие стереоскопического изображения, стереофонического звука и механических перемещений кабины создают у зрителя ощущения, близкие к материальной реальности. Особое воздействие на погружение зрителей в виртуальную реальность оказывают механические перемещения кабины относительно трех стереоскопических изображений, создаваемых на трех проекционных экранах 2, 13 и 14. При этом воспроизведение на боковых проекционных экранах 13 и 14 динамических стереоскопических изображений, доступных для наблюдения через прозрачные части 34 и 35 боковых стен кабины, усиливает эффект погружения за счет имитации перемещения зрителей с переменной скоростью относительно объемных изображений, воспроизводимых на этих экранах.
Перемещения кабины 6 осуществляются динамической платформой 5 по сигналам, получаемым из гидравлической станции 11, работой которой, как и звуковой стереосистемы, управляет компьютерная станция 12.
Испытания созданного аттракциона виртуальной реальности, выполненные с участием зрителей, позволили установить, что он позволяет имитировать условия близкие к реальным при использовании сюжетов: погружения в шахту, морскую пучину (бездна), перемещение по канатной дороге, космический старт, прыжок с парашютом и др.
Преимущества предлагаемого технического решения:
- новые уникальные сюжетные возможности;
- получение впервые возможности 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 аттракцион виртуальной реальности может быть реализован на базе стандартных узлов таких, как проекционные экраны, компьютерные стереопроекторы, динамическая платформа и простых механических устройств.
Аттракцион виртуальной реальности может найти широкое применение в парках развлечений, торговых центрах, стадионах, морских лайнерах и т.д.