Lepší vymezení herního prostoru pro VR pomocí 3D sensorů
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
B
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií
Abstract
V posledních letech se na trhu začala objevovat VR zařízení, což má za následek celkový nárůst popularity VR. Špičkové produkty jako HTC Vive a Oculus Rift s přesným room-scale sledováním podporují z důvodu bezpečnosti a příhodnosti hranice virtuální herní oblasti. Room-scale VR uživatele nabádá k volnějšímu pohybu. A ačkoliv se problematikou zvětšení vnímané velikosti virtuální oblasti v rámci skutečného pracoviště zatím zabývala řada výzkumů, jejich řešení nejsou dokonalá a vyžadují splnění jistých podmínek. Kvůli tomu a faktu, že chování uživatelů lze ne vždy předvídat, jsou hranice herní oblasti stále potřeba. V běžném room-scale VR jsou ale tyto virtuální hranice uživatelem definovány dvourozměrně, a proto jsou stěny hranic ploché a nezachycují detaily případných překážek. V rámci této práce představuji alternativu k těmto hranicím umožňující lépe využít dostupný prostor např. nad překážkami jakými jsou židle, stoly a postele. Navrhuji a implementuji příklad této alternativní hranice. Na základě uživatelských testů potom prezentuji vyhodnocení vypracovaného řešení. Navrhované řešení je založené na využití 3D skeneru pro získání trojrozměrných informací o okolí herní oblasti. Tyto informace jsou zpracovávány v podobě mračna bodů a jsou zaznamenávány prostřednictvím stereokamery ZED připevněné k virtuálním brýlím HTC Vive disponujícím přesným optickým sledováním SteamVR, kterého je využito pro získání přesné polohy stereokamery v rámci sledovaného prostoru. Body se ukládají do prostorově omezené 3D mřížky, která slouží také k jejich vzorkování, odstraňování ojedinělých šumových bodů a zajistí konečnou velikost výsledného mračna bodů. Následně jsou body filtrovány pomocí filtru založeného na počtu sousedů. Zpracované body jsou pak uloženy do souboru, odkud jsou později načteny pro využití v rámci hranice herní oblasti. Při nahrávání bodů jsou tyto rozděleny na menší shluky z důvodu odlehčení enginu Unity a možnostem vykreslování. Tyto shluky jsou umístěny do scény, kde jsou ve výchozím stavu neviditelné. Každý shluk disponuje rendererem a prostředkem pro detekci kolizí. Virtuálním brýlím i ovladačům lze přiřadit jiné druhy těchto prostředků. Tyto mají tvar koule a nebo rotačního válce s polokoulí na horní podstavě. Mezi těmito tvary a body jsou počítány kolize, na jejichž základě se rozhoduje o vizuální nebo hmatové zpětné vazbě uživateli. Pokud se uživatel nebo některý z ovladačů přiblíží k neviditelným bodům hranice, tyto se zviditelní a v případě ovladače příslušný tento začne vibrovat. Body hranice se zobrazují jako malé kruhy v prostoru, které jsou viditelné i pokud se nachází za překážkou, což je důležité z hlediska bezpečnosti. Toto řešení bylo podrobeno uživatelským testům, kterých se zúčastnilo 12 studentů FIT. Testovalo se, zda je hranice řešení založená na bodech z 3D skeneru použitelná hranice herního prostoru, zda jsou účastníci schopni vyhnout se překážce v herní oblasti a jaký vliv má prolínání se virtuálních a skutečných objektů v podobě bodů hranice při blízké manipulaci s objekty. Z pozorování a odpovědí na otázky k testům vyplynulo, že vylepšená hranice fungovala, jak měla, byla účastníky testování velmi dobře přijata a za některých podmínek ji preferují před výchozí SteamVR hranicí Chaperone. Většina účastníků měla v hranici důvěru a nebála se, že by do něčeho mohla narazit. V průměru přišla účastníkům vylepšená hranice prostornější a méně narušovala ponoření do virtuálního prostředí. Ukázalo se, že překážka uvnitř herní oblasti nepředstavuje problém.
Room-scale tracking encourages users to move more freely and even walk. Even though there has been much research on making the limited physical workspace feel larger in the VR, these approaches have their limitations and require certain conditions to be met. This thesis proposes an alternative approach to the conventional play-area boundaries of high-end VR products such as the HTC Vive and Oculus Rift which are set by the user in a 2-D fashion as a means of enhance workspace utilization. A 3-D scanner is used to make a 3-D point-cloud model of the play area's surroundings. This model is then used to detect collisions and provide feedback to the user. Evaluation based on user tests showed that this approach can be useful, is well accepted by users and might be worth further research.
Room-scale tracking encourages users to move more freely and even walk. Even though there has been much research on making the limited physical workspace feel larger in the VR, these approaches have their limitations and require certain conditions to be met. This thesis proposes an alternative approach to the conventional play-area boundaries of high-end VR products such as the HTC Vive and Oculus Rift which are set by the user in a 2-D fashion as a means of enhance workspace utilization. A 3-D scanner is used to make a 3-D point-cloud model of the play area's surroundings. This model is then used to detect collisions and provide feedback to the user. Evaluation based on user tests showed that this approach can be useful, is well accepted by users and might be worth further research.
Description
Keywords
virtuální realita, VR, Unity, HTC Vive, Oculus Rift, Microsoft Kinect, Stereolabs ZED, The Chaperone, hranice herní oblasti, virtuální hranice, mračno bodů, zpětná vazba, kolize, virtual reality, VR, Unity, HTC Vive, Oculus Rift, Microsoft Kinect, Stereolabs ZED, The Chaperone, play space boundary, virtual boundary, point cloud, feedback, collisions
Citation
TINKA, J. Lepší vymezení herního prostoru pro VR pomocí 3D sensorů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií. 2018.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Počítačová grafika a multimédia
Comittee
doc. Dr. Ing. Jan Černocký (předseda)
doc. Ing. Lukáš Burget, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Michal Hradiš, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Vladimír Janoušek, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Petr Sedlák, Ph.D. (člen)
Ing. Aleš Smrčka, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2018-06-20
Defence
Student nejprve prezentoval výsledky, kterých dosáhl v rámci své práce. Komise se poté seznámila s hodnocením vedoucího a posudkem oponenta práce. Student následně odpověděl na otázky oponenta a na další otázky přítomných. Komise se na základě posudku oponenta, hodnocení vedoucího, přednesené prezentace a odpovědí studenta na položené otázky rozhodla práci hodnotit stupněm velmi dobře. Otázky u obhajoby: Jak se liší výpočetní náročnost výpočtu kolize s koulí a kvádrem ve 3D prostoru? Jak to řeší Unity? Pří výpočtu kolize s hranicí je nutno testovat všechny kolizní objekty? Pokud ano, jak se dá toto optimalizovat? Jak by se dalo upravit testování, aby se ještě lépe zjistil přínos metody z pohledu efektivity pohybu ve VE?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení