DE102015004749A1 - Method for operating a virtual reality glasses and system with a virtual reality glasses - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Virtual-Reality-Brille (12), bei welchem jeweilige virtuelle Beobachtungspositionen korrespondierend zu einer fortlaufend erfassten Position der Virtual-Reality-Brille (12) vorgegeben werden, wobei ein virtuelles Objekt (20) sowie ein das virtuelle Objekt (20) umgebender Nahbereich (36) einer virtuellen Umgebung (30) aus der momentan vorgegebenen virtuellen Beobachtungsposition und ein den Nahbereich (36) umgebender Fernbereich (38) der virtuellen Umgebung (30) unabhängig von der erfassten Position der Virtual-Reality-Brille (12) aus einer unveränderbaren virtuellen Beobachtungsposition angezeigt werden. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein System (10) mit einer Virtual-Reality-Brille (12).The invention relates to a method for operating a virtual reality glasses (12), in which respective virtual observation positions corresponding to a continuously detected position of the virtual reality glasses (12) are given, wherein a virtual object (20) and a virtual object (20) surrounding the virtual area (36) of a virtual environment (30) from the currently predetermined virtual observation position and a near area (36) surrounding remote area (38) of the virtual environment (30) regardless of the detected position of the virtual reality Glasses (12) are displayed from a fixed virtual observation position. The invention further relates to a system (10) with a virtual reality glasses (12).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Virtual-Reality-Brille sowie ein System mit einer Virtual-Reality-Brille.The invention relates to a method for operating a virtual reality glasses and a system with a virtual reality glasses.
Bei einer Virtual-Reality-Brille handelt es sich um eine bestimmte Form eines so genannten Head-Mounted-Displays, bei welchem es sich um ein auf dem Kopf getragenes visuelles Ausgabegerät handelt. Es präsentiert Bilder auf einem augennahen Bildschirm oder projiziert sie direkt auf die Netzhaut. Eine Virtual-Reality-Brille hat dabei zusätzlich noch Sensoren zur Bewegungserfassung des Kopfes. Damit kann die Anzeige der berechneten Graphik an die Bewegungen des Trägers der Brille angepasst werden. Durch die körperliche Nähe wirken die angezeigten Bildflächen von Head-Mounted-Displays erheblich größer als die frei stehender Bildschirme und decken im Extremfall sogar das gesamte Sichtfeld des Benutzers ab. Da das Display durch die Kopfhaltung allen Kopfbewegungen des Trägers folgt, bekommt er das Gefühl, sich direkt in einer von einem Computer erzeugten Bildlandschaft zu bewegen.A virtual reality goggle is a particular form of a so-called head-mounted display, which is a head-worn visual output device. It presents images on a near-eye screen or projects them directly onto the retina. A virtual reality glasses additionally has sensors for detecting the movement of the head. Thus, the display of the calculated graphics can be adapted to the movements of the wearer of the glasses. Due to the physical proximity, the displayed image areas of head-mounted displays are considerably larger than the free-standing screens and, in extreme cases, even cover the entire field of vision of the user. Since the display follows all the head movements of the wearer through the head posture, he gets the feeling to move directly in an image landscape created by a computer.
Mittels derartiger Virtual-Reality-Brillen kann also eine virtuelle Realität dargestellt werden, wobei als virtuelle Realität üblicherweise die Darstellung und gleichzeitige Wahrnehmung der Wirklichkeit in ihren physikalischen Eigenschaften in einer in Echtzeit computergenerierten, interaktiven virtuellen Umgebung bezeichnet wird.By means of such virtual reality glasses, therefore, a virtual reality can be represented, whereby as a virtual reality usually the representation and simultaneous perception of reality in its physical properties in a real-time computer-generated, interactive virtual environment is called.
Beispielsweise kann mittels einer derartigen Virtual-Reality-Brille ein virtuelles Kraftfahrzeug angezeigt werden. Möchte ein Träger der Virtual-Reality-Brille sich beispielsweise das Cockpit des virtuellen Kraftfahrzeugs anschauen, ist es denkbar, dass mittels der Virtual-Reality-Brille das virtuelle Cockpit des virtuellen Kraftfahrzeugs dargestellt wird. Üblicherweise kann mittels der Virtual-Reality-Brille das virtuelle Cockpit dabei in Abhängigkeit von einer erfassten Position der Virtual-Reality-Brille aus jeweils unterschiedlichen virtuellen Beobachtungspositionen angezeigt werden. Um eine besonders realistische Darstellung und Wahrnehmung des virtuellen Cockpits zu ermöglichen, wäre es u. a. von Vorteil, zusätzlich auch eine virtuelle Fahrzeugumgebung anzuzeigen. Dies kann gegebenenfalls mit einem erhöhten Rechenaufwand seitens der Virtual-Reality-Brille und/oder einer Steuereinrichtung zum Ansteuern der Virtual-Reality-Brille verbunden sein.For example, a virtual motor vehicle can be displayed by means of such virtual reality glasses. For example, if a wearer of the virtual reality glasses wants to look at the cockpit of the virtual motor vehicle, it is conceivable that the virtual cockpit of the virtual motor vehicle is displayed by means of the virtual reality goggles. Usually, the virtual cockpit can thereby be displayed in dependence on a detected position of the virtual reality glasses from respectively different virtual observation positions by means of the virtual reality glasses. In order to enable a particularly realistic representation and perception of the virtual cockpit, it would u. a. advantageous to additionally display a virtual vehicle environment. This may possibly be associated with an increased computing effort on the part of the virtual reality glasses and / or a control device for driving the virtual reality glasses.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Virtual-Reality-Brille sowie ein System mit einer Virtual-Reality-Brille bereitzustellen, mittels welchen auf vereinfachte Weise eine besonders realitätsnahe Darstellung eines virtuellen Objekts und einer das virtuelle Objekt umgebenden virtuellen Umgebung angezeigt werden kann.It is the object of the present invention to provide a method for operating a virtual reality glasses and a system with a virtual reality glasses, by means of which a particularly realistic representation of a virtual object and a virtual environment surrounding the virtual object in a simplified manner can be displayed.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben einer Virtual-Reality-Brille sowie durch ein System mit einer Virtual-Reality-Brille mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method for operating a virtual reality glasses and by a system with a virtual reality glasses with the features of the independent claims. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the dependent claims.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Virtual-Reality-Brille werden jeweilige virtuelle Beobachtungspositionen korrespondierend zu einer fortlaufend erfassten Position der Virtual-Reality-Brille vorgegeben. Ein virtuelles Objekt sowie ein das virtuelle Objekt umgebender Nahbereich einer virtuellen Umgebung werden dabei aus der momentan vorgegebenen virtuellen Beobachtungsposition angezeigt. Ein den Nahbereich umgebender Fernbereich der virtuellen Umgebung wird gleichzeitig unabhängig von der erfassten Position der Virtual-Reality-Brille aus einer unveränderbaren virtuellen Beobachtungsposition angezeigt.In the method according to the invention for operating a virtual reality goggle, respective virtual observation positions are predefined corresponding to a continuously recorded position of the virtual reality goggles. A virtual object and a vicinity of a virtual environment surrounding the virtual object are thereby displayed from the currently specified virtual observation position. At the same time, a remote area of the virtual environment surrounding the near area is displayed independently of the detected position of the virtual reality goggles from an invariable virtual observation position.
Mit anderen Worten wird also fortlaufend die Position der Virtual-Reality-Brille im Raum erfasst, wobei bei einer Veränderung der Position der Virtual-Reality-Brille eine jeweils veränderte virtuelle Beobachtungsposition zugewiesen wird. In Abhängigkeit von der gerade zugewiesenen virtuellen Beobachtungsposition wird also das virtuelle Objekt aus dieser virtuellen Beobachtungsposition angezeigt. Ein virtueller Nahbereich wird ebenfalls aus der gerade vorgegebenen bzw. zugewiesenen virtuellen Beobachtungsposition angezeigt, welche in Abhängigkeit von der gerade erfassten Position der Virtual-Reality-Brille vorgegeben wird. Ein den Nahbereich umgebender Fernbereich der virtuellen Umgebung wird dabei unabhängig von der erfassten Position der Virtual-Reality-Brille immer aus derselben unveränderten virtuellen Beobachtungsposition angezeigt.In other words, therefore, the position of the virtual reality glasses in the room is continuously detected, wherein a change in the position of the virtual reality glasses is assigned to a respective changed virtual observation position. Depending on the currently assigned virtual observation position, therefore, the virtual object is displayed from this virtual observation position. A virtual short-range is also displayed from the just given or assigned virtual observation position, which is given as a function of the currently detected position of the virtual reality glasses. A long range of the virtual environment surrounding the near area is always displayed, independent of the detected position of the virtual reality glasses, from the same unchanged virtual viewing position.
Es wird also in einem Nah- bzw. mittleren virtuellen Entfernungsbereich eine computergenerierte Umgebung mitsamt dem computergenerierten virtuellen Objekt bereitgestellt, wobei in Abhängigkeit von der veränderlichen Kopfposition und somit veränderlichen Position der Virtual-Reality-Brille dieser Nah- bzw. mittlere Entfernungsbereich auch aus veränderten virtuellen Beobachtungspositionen angezeigt wird. Der den Nahbereich umgebende Fernbereich wird dabei immer aus derselben unveränderbaren virtuellen Beobachtungsposition angezeigt. Dadurch, dass nur die Perspektive auf das virtuelle Objekt und auf den virtuellen Nahbereich in Abhängigkeit von der veränderbaren Kopfposition ebenfalls verändert wird und die Perspektive auf den Fernbereich unverändert bleibt, kann der Rechenaufwand und somit auch die Anforderungen an Hardwarekomponenten, wie die Virtual-Reality-Brille, Steuereinrichtungen und dergleichen, erheblich reduziert werden, wobei trotzdem eine besonders hohe Immersion, also eine besonders wirklichkeitsgetreue Darstellung mittels der Virtual-Reality-Brille erzielt werden kann.Thus, in a near or middle virtual distance range, a computer-generated environment is provided together with the computer-generated virtual object, wherein, depending on the variable head position and thus variable position of the virtual reality glasses, this near or middle distance range is also changed from virtual Observation positions is displayed. The long range surrounding the near range is always displayed from the same invariable virtual observation position. Due to the fact that only the perspective on the virtual object and on the virtual close range is also changed as a function of the changeable head position and the perspective on the far field remains unchanged, the computational effort and thus also the requirements for Hardware components, such as the virtual reality glasses, control devices and the like, are significantly reduced, while still a particularly high immersion, so a particularly realistic representation by means of the virtual reality glasses can be achieved.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Nahbereich sich von dem virtuellen Objekt bis zu einer ersten virtuellen Entfernung, insbesondere von 10 m bis 15 m, erstreckt, wobei sich der Fernbereich von dem Nahbereich bis zu einer zweiten virtuellen Entfernung erstreckt, welche größer als die erste virtuelle Entfernung ist. Mit anderen Worten umgibt der Nahbereich der virtuellen Umgebung unmittelbar das virtuelle Objekt, wobei der Fernbereich unmittelbar an den Nahbereich angeschlossen ist und diesen umgibt. Beispielsweise können das virtuelle Objekt, der Nahbereich und der Fernbereich konzentrisch angeordnet sein. In dem Nahbereich von vorzugsweise 10 m bis 15 m Entfernung zum virtuellen Objekt wird ein Träger der Virtual-Reality-Brille eine Perspektivenänderung auf entsprechende Teile des Nahbereichs wahrnehmen. Auf weiter entfernte Teile, also auf Teile, die zum Fernbereich gehören, wird ein Träger der Virtual-Reality-Brille auch bei einer Veränderung seiner Kopfposition keine Änderungen feststellen können. Dadurch, dass nur die Perspektive auf das virtuelle Objekt und den Nahbereich in Abhängigkeit von der erfassten Kopfposition angepasst wird, kann der Rechenaufwand beim Generieren der Anzeige der Virtual-Reality-Brille erheblich reduziert werden. Dadurch kann eine besonders flüssige Darstellungsweise bei einer gleichzeitig besonders realistischen Darstellungsweise sichergestellt werden.An advantageous embodiment of the invention provides that the near area extends from the virtual object to a first virtual distance, in particular from 10 m to 15 m, the far range extending from the near area to a second virtual distance which is larger than the first virtual distance is. In other words, the proximity of the virtual environment directly surrounds the virtual object, with the far-end being directly connected to and surrounding the proximity area. For example, the virtual object, the near zone and the far zone can be arranged concentrically. In the vicinity of preferably 10 m to 15 m distance to the virtual object, a wearer of the virtual reality glasses will perceive a change in perspective to corresponding parts of the vicinity. To more distant parts, ie to parts that belong to the far field, a wearer of the virtual reality glasses will not be able to detect any changes in his head position. By adjusting only the perspective of the virtual object and the near field depending on the detected head position, the computational effort when generating the display of the virtual reality glasses can be significantly reduced. As a result, a particularly smooth presentation can be ensured with a simultaneously very realistic presentation.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass als das virtuelle Objekt ein virtueller Fahrzeuginnenraum, insbesondere ein virtuelles Cockpit, und als die virtuelle Umgebung eine virtuelle Fahrzeugumgebung angezeigt werden. Dies kann beispielsweise besonders vorteilhaft für Autohäuser sein, da diese keine Vielzahl von unterschiedlich konfigurierten Fahrzeugen mehr vorhalten müssen. Stattdessen ist es für potentielle Käufer möglich, sich ihre wunschgemäßen Kraftfahrzeuge, insbesondere den Fahrzeuginnenraum, zu konfigurieren und mittels der Virtual-Reality-Brille anzeigen zu lassen. Dadurch, dass als die virtuelle Umgebung eine virtuelle Fahrzeugumgebung angezeigt wird, kann eine besonders realitätsnahe virtuelle Begutachtung der jeweils konfigurierten Fahrzeugvariante, insbesondere des Fahrzeuginnenraums, erfolgen.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that a virtual vehicle interior, in particular a virtual cockpit, and the virtual environment a virtual vehicle environment are displayed as the virtual object. For example, this can be particularly advantageous for car dealerships because they no longer have to hold a large number of differently configured vehicles. Instead, it is possible for potential buyers to configure their desired motor vehicles, in particular the vehicle interior, and display them by means of the virtual reality glasses. The fact that a virtual vehicle environment is displayed as the virtual environment allows a particularly realistic virtual assessment of the respectively configured vehicle variant, in particular of the vehicle interior.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass mittels eines Stereokamerasystems eine zumindest teilweise Rundumaufnahme von einem realen Fahrzeug aufgezeichnet und in die virtuelle Fahrzeugumgebung umgewandelt wird. Dadurch, dass die zumindest teilweise Rundumaufnahme mittels eines Stereokamerasystems aufgezeichnet wird, kann die virtuelle Fahrzeugumgebung mittels der Virtual-Reality-Brille quasi dreidimensional angezeigt werden, indem mittels der Virtual-Reality-Brille für ein jeweiliges rechtes und linkes Auge eines Trägers der Virtual-Reality-Brille leicht veränderte, aufgezeichnete Inhalte der zumindest teilweisen Rundumaufnahme angezeigt werden, infolgedessen sich ein dreidimensionaler Effekt einstellt. Bei der zumindest teilweisen Rundumaufnahme kann es sich beispielsweise um eine 180°-Aufnahme bis hin zu einer 360°-Rundumaufnahme handeln. Der Träger der Virtual-Reality-Brille kann also durch Verschwenken seines Kopfes einen Teil oder auch im Wesentlichen die gesamte virtuelle Fahrzeugumgebung einsehen, während der Träger der Virtual-Reality-Brille sich virtuell innerhalb des Fahrzeuginnenraums aufhält. Vorzugsweise kann die zumindest teilweise Rundumaufnahme während der Fahrt des realen Fahrzeugs aufgezeichnet werden. Dadurch ist es auch möglich, eine virtuelle Fahrt mit dem virtuellen Kraftfahrzeug zu simulieren, während sich der Träger der Virtual-Reality-Brille gerade den virtuellen Fahrzeuginnenraum anzeigen lässt. Die reale Fahrzeugumgebung wird also in die virtuelle Fahrzeugumgebung umgewandelt, wobei die virtuelle Fahrzeugumgebung für den Träger der Virtual-Reality-Brille an diesem vorbeizieht, während dieser sich virtuell in dem Fahrzeuginnenraum befindet. Bei einer Veränderung seiner Kopfposition wird auch die virtuelle Perspektive auf den Nahbereich der virtuellen Fahrzeugumgebung entsprechend verändert, wobei die virtuelle Perspektive auf den Fernbereich der virtuellen Fahrzeugumgebung unverändert bleibt. Dies trägt ebenfalls dazu bei, eine besonders realistische Darstellung bei gleichzeitig besonders geringem Rechenaufwand bereitstellen zu können.According to a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that by means of a stereo camera system an at least partially all-round recording of a real vehicle is recorded and converted into the virtual vehicle environment. The fact that the at least partially all-round recording is recorded by means of a stereo camera system, the virtual vehicle environment using the virtual reality glasses can be displayed quasi-three-dimensional, by means of the virtual reality glasses for a respective right and left eye of a wearer of the virtual reality -Glasses slightly altered, recorded contents of the at least partial surround recording are displayed, as a result, sets up a three-dimensional effect. The at least partial all-round recording can be, for example, a 180 ° recording up to a 360 ° round recording. The wearer of the virtual reality glasses can thus see through pivoting of his head a part or even substantially the entire virtual vehicle environment, while the wearer of the virtual reality glasses virtually resides within the vehicle interior. Preferably, the at least partially all-round recording can be recorded during the journey of the real vehicle. As a result, it is also possible to simulate a virtual journey with the virtual motor vehicle, while the wearer of the virtual reality goggles can just display the virtual vehicle interior. Thus, the real vehicle environment is converted to the virtual vehicle environment, with the virtual vehicle environment passing by the wearer of the virtual reality goggles while it is virtually in the vehicle interior. As the head position is changed, the virtual perspective on the proximity of the virtual vehicle environment is also changed accordingly, leaving the virtual perspective unchanged on the far end of the virtual vehicle environment. This also contributes to be able to provide a particularly realistic representation with at the same time very little computational effort.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass Teile des Nahbereichs und des Fernbereichs in Abhängigkeit von der momentan vorgegebenen virtuellen Beobachtungsposition von Teilen des virtuellen Objekts verdeckt angezeigt werden. Mit anderen Worten wird also eine Art virtueller Parallaxeneffekt erzielt, indem je nach Kopfposition, und somit je nach Position der Virtual-Reality-Brille, unterschiedliche Teile des Nahbereichs und des Fernbereichs in Abhängigkeit von der momentan vorgegebenen virtuellen Beobachtungsposition von Teilen des virtuellen Objekts verdeckt angezeigt werden. Dadurch lässt sich eine besonders realistische Darstellung des virtuellen Objekts und des diesen umgebenden Umgebungsbereichs ermöglichen.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that parts of the near area and the far area are displayed concealed in dependence on the currently predetermined virtual observation position of parts of the virtual object. In other words, a kind of virtual parallax effect is achieved by concealed, depending on the head position, and thus depending on the position of the virtual reality glasses, different parts of the near and far range depending on the currently given virtual observation position of parts of the virtual object become. This allows a particularly realistic representation of the virtual object and surrounding surrounding area.
Das erfindungsgemäße System umfasst eine Virtual-Reality-Brille und eine Erfassungseinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, fortlaufend die Position der Virtual-Reality-Brille zu erfassen und der jeweiligen virtuellen Beobachtungsposition zuzuordnen. Das erfindungsgemäße System umfasst ferner eine Steuereinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, die Virtual-Reality-Brille derart anzusteuern, dass mittels der Virtual-Reality-Brille ein virtuelles Objekt sowie ein das virtuelle Objekt umgebender Nahbereich einer virtuellen Umgebung aus der momentan vorgegebenen virtuellen Beobachtungsposition und ein den Nahbereich umgebender Fernbereich der virtuellen Umgebung unabhängig von der erfassten Position der Virtual-Reality-Brille aus einer unveränderbaren virtuellen Beobachtungsposition angezeigt werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Systems anzusehen, wobei das System insbesondere Mittel zur Durchführung der Verfahrensschritte aufweist.The system according to the invention comprises a virtual reality glasses and a detection device, which is designed to continuously the position to capture the virtual reality glasses and assign the respective virtual observation position. The system according to the invention further comprises a control device, which is designed to control the virtual reality glasses in such a way that a virtual object as well as a surrounding area of a virtual environment surrounding the virtual object from the currently given virtual observation position and a remote area of the virtual environment surrounding the near area is displayed from an invariable virtual observation position independently of the detected position of the virtual reality glasses. Advantageous embodiments of the method according to the invention are to be regarded as advantageous embodiments of the system according to the invention, wherein the system has in particular means for carrying out the method steps.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.
Die Zeichnung zeigt in:The drawing shows in:
In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.
Ein System
In
In
Die Steuereinrichtung
Um eine besonders realistische Darstellung und Wahrnehmung des virtuellen Fahrzeuginnenraums
In
Wie bereits erläutert, wird beim Betreiben der Virtual-Reality-Brille
Der Fahrzeuginnenraum
Der Nahbereich
Um den Nahbereich
Beispielsweise ist es möglich, dass sich der Benutzer
Die virtuelle Fahrzeugumgebung
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