Уголок изобретателя №12. VR в каждый дом

Привет.

Сегодня снова поговорим о VR, но уже в разрезе прикладного использования. В предыдущем материале мы немного коснулись данной темы, а в этой статье привычно разберем один из вариантов реализации. Но сперва стоит оглянуться на предыдущий «Уголок». Освежите в памяти:

Обратная связь

В комментариях было несколько интересных соображений касательно того, чем необходимо дополнить описанное изобретение и что, напротив, следует исключить. Добавить рекомендовали защиту. И тут сложно не согласиться. Дети обладают каким-то запредельным мастерством оказываться в ситуациях, которые просто немыслимы во взрослой жизни. И то, что кажется нереальным для нас, для малышей обыденность. Так что защиты много не бывает. Корпус, более прочное стекло, чехол, возможно, заглушки на разъемы и т.п. Формулу, однако, править не придется, поскольку основной посыл был не в защите, и если мы дополнительно включим в формулу уточняющие признаки, то область охраны сузится. Конкурентам же использовать защиту в качестве отличительного признака не удастся, поскольку устройства с таковой уже давно известны и дают ожидаемый результат.

Другим предложением было сконцентрироваться на уже существующих планшетах и не пытаться воспроизводить устаревшие потребности новыми технологиями. И я даже ненадолго засомневался. Однако буквально пару дней назад наткнулся вот на эту статью.

Суть в том, что, согласно исследованиям, чтение печатного текста позволяет лучше усваивать информацию. Кратно лучше. Особенно у детей. Авторы утверждают что:

«лингвистическое качество цифровых текстов, как правило, ниже, чем традиционно печатных текстов». Например, текст в социальных сетях может быть разговорным и лишен сложного синтаксиса и аргументации.

И тут как бы можно не согласиться. Меня вот, наоборот, сколько раз обвиняли в сложности повествования. Впрочем, далее исследователи все же делают более точный вывод. Поверхностное знакомство с цифровым текстом в сравнении с печатным происходит из-за слабых навыков управления отвлекающими факторами. Спонтанное переключение внимания на уведомления, порывы проверить сообщения в мессенджерах и далее по списку. Отсюда и восприятие прочитанного с планшета текста не более чем в качестве необязательной аннотации. Мы же предложили как раз копирование того самого неотвлекающего сценария чтения, какой реализуется при чтении печатных книг. Потребление мультимедийного контента максимально затруднено, а возможности традиционного письма и чтения расширены. На мой взгляд, выигрыш по всем фронтам. Безусловно, детали следует дорабатывать, но это неплохой вариант, от которого можно оттолкнуться. Подчеркну: мы не предлагаем готовый продукт. Это не более чем набросок будущего решения, которое требует вовлечения в процесс доработки профильных специалистов всех уровней образовательной программы. Едем дальше.

На обложке материала я упомянул о том, что инновации словно и не для нас делаются. Немного слукавил. Разумеется, для нас. И тот же VR тому пример. У очень многих такое устройство есть в личном пользовании дома. Но есть в этом и неудобство.

Проблема

Проблему же лучшим образом может описать само назначение шлема виртуальной реальности. Оно, как это ни удивительно, входит в противостояние с его естественным аналогом. Речь идет о ходьбе. Виртуальная реальность не нуждается в физическом перемещении тела, однако наш мозг настойчиво отправляет ноги в пляс. В видео ниже вы можете посмотреть на проблему (ссылка на конкретную секунду) и последующее решение:

То есть в качестве решения проблемы разработчики предложили буквально то, что ее решит. Ограничение перемещения. Однако если вспомнить слова из раздела «Обратная связь», то станет понятно, что есть тысяча и один сценарий, при котором такая «удочка» на спине не оправдает своего назначения. Давайте посмотрим на типовые существующие сегодня решения.

Уровень техники

Первый вариант, который стоит рассмотреть, предполагает очень сложную конструкцию:

Может показаться, что конструкция не так уж и сложна, но не спешите с выводами. Устройство имеет беговую поверхность со сменой направления, которая подстраивается под направление движения.

Но проблема ровно та же самая, что и у аналога из видео. Удержание тела при падении весьма условное.

Иллюстрация, что приведена выше, изображает устройство, которое устраняет недостаток предыдущего. Ограничение движения еще сильнее, но нарушается привычный опыт ходьбы. Зато кратно проще стала конструкция беговой поверхности, которая превратилась в небольшой скользкий перевернутый сегмент сферы. Хождение в таком устройстве скорее напоминает скольжение и «шарканье», нежели ходьбу.

Ну и вариант, который нам показали в видео, тоже, разумеется, запатентован.

Не буквальная копия, но, тем не менее, недостатки схожие. Таким образом, проблему можно сформулировать так: требуется устройство, позволяющее перемещаться в виртуальном пространстве посредством отслеживания движения в реальном пространстве, при этом устройство должно быть компактным и безопасным при удержании тела в равновесии.

И тут мне подумалось, а есть ли такая уж большая необходимость пытаться повторять все шагающие особенности. Ведь можно добиться перемещения тела в виртуальном пространстве и без хождения по квартире. Упомянутые аналоги также позволяют не ходить по квартире, но необходимость в беговой поверхности, которая еще и вынуждает учиться по-особенному ходить, несколько смущает.

Решение мне подсказало следующее изобретение:

В частности, аналоговый стик. Ведь именно им и осуществляется управление движением камерой и персонажем в играх. Его отличительная конструктивная особенность в том, что в его основе, по сути, аналог карданного шарнира:

И в какую бы сторону вы ни направляли стик, он всегда повернется. Тем, кто привык крутить гайки, устройство наверняка знакомо:

Таким образом, для имитации движения можно задействовать именно такую конструкцию. Но, разумеется, так, чтобы не занимать руки игрока всяческими контроллерами или манипуляторами. Чуть ниже я все подробно объясню. Вот только давайте немного обсудим еще один момент.

Не знаю, как остальных, но лично меня никогда не покидало чувство, что вся эта конструкция просто не предназначена для создания ощущения удобства. Рычажки, ремешки, резинки, и все нужно подстроить и прижать нужным образом, когда шлем окажется на голове. На мой скромный взгляд, устройство для дома следовало продумывать в этом направлении:

Подобный вариант позволит расположить внутри корпуса гораздо больше вспомогательных устройств. Кондиционирование, отслеживание взгляда, температурные датчики, гироскопы и т.п. И самое главное, все это не будет размещаться исключительно в передней части. Строго говоря, внутри корпуса можно разместить целый компьютер. Возникает вопрос, как не свернуть шею, взгромоздив все это на голову.

Я предложил бы обратить внимание на кабель, который тянется к шлему игрока:

Если у нас уже есть необходимость тянуть провода к шлему, то почему бы и крепеж там же сразу не разместить?

Осуществление изобретения

Идея в том, чтобы закрепить шлем на специальном телескопическом манипуляторе на потолке, чтобы перемещение шлема влево и вправо при этом отслеживалось посредством механизма аналогового стика из типового контроллера.

Представьте себе аналогичную конструкцию, только вместо крестовины с красными кольцами шлем VR. Крепление, имитирующее ось, находится напротив ушей.

Пользователь подходит к шлему виртуальной реальности, соединенному шарнирно с телескопическим манипулятором, который прикреплен к потолку (также шарнирно). Пользователь надевает шлем. Далее он регулирует положение шлема на голове и фиксирует его. Например, посредством нажатия на соответствующую кнопку. Наушники плотнее прилегают к ушам, а линзы придвигаются к глазам для оптимального фокусного расстояния. Активируется пользовательский интерфейс. Управление может осуществляться как посредством манипуляторов, так и отслеживанием движений глаз. После активации приложения, где необходимо отслеживание перемещений, пользователь переступает с ноги на ногу и перемещается на короткий шаг вперед. Шлем также смещается, отклоняя манипулятор от вертикального положения в наклонное. Шарнирное крепление шлема также изменяет свое положение, скользя вокруг кронштейнов, установленных на шлеме слева и справа. Ось, расположенная в теменной части головы, наклоняется (смотри устройство карданного шарнира). Пользователь переступает с ноги на ногу и смещается на шаг влево. Телескопический манипулятор отклоняется снова, однако вращение происходит уже вокруг оси, расположенной в теменной части шлема. Затем пользователь поворачивает голову. Благодаря наличию в шарнире крепления шлема к телескопическому манипулятору двух перпендикулярных осей, происходит поворот составных частей манипулятора вокруг оси, соответствующей оси самого тела вращения манипулятора. Все эти изменения можно отслеживать с помощью существующих на данный момент датчиков. В соответствии с дополнительным пунктом формулы изобретения крепление манипулятора к потолку может содержать ограничитель отклонения от вертикальной оси. Это целесообразно в случае, если телескопичность позволяет отходить слишком далеко от изначальной точки. Следует отметить, что изначальная задумка предполагала использование удлинения манипулятора исключительно для того, чтобы пользователь мог присесть. В соответствии с дополнительным пунктом формулы изобретения устройство также может обладать жилетом, соединенным с телескопическим манипулятором, чтобы в случае падения нагрузка приходилась на грудную клетку, а не шейный отдел позвоночника.

Таким образом, главная идея в том, что шлем является основным управляющим элементом движения, а не ноги. То, что в описании используется формулировка «переступает с ноги на ногу», — это из опытной эксплуатации. Когда я поставил себя в импровизированные условия, соответствующие описанию, движение не получалось осуществлять полноценными шагами. Слишком резкими были отклонения. То есть изобретение еще и ограничит радиус потенциальных хождений. Крепление же непосредственно шлема быстрее подскажет опасное смещение, потому как «шлем и камера» — это ближе к зрительному сенсору, чем «тело и камера».

Формула изобретения

1. Устройство виртуальной реальности, содержащее крепление, корпус, устройство вывода зрительной информации, устройство вывода звуковой информации, устройство кондиционирования, аккумулятор, электронные компоненты, кабель, элементы управления, модуль памяти с программным обеспечением;

• упомянутое крепление выполнено в виде телескопического манипулятора, оснащенного шарнирным креплением к поверхности с одной стороны и шарнирно соединенного с упомянутым корпусом устройства виртуальной реальности с другой стороны, при этом шарнирное соединение с корпусом оснащено по меньшей мере двумя перпендикулярными осями вращения;
• упомянутый корпус выполнен в виде шлема замкнутой формы, внутренняя поверхность которого реализована с возможностью изменения размера;
• упомянутое устройство вывода зрительной информации установлено в подвижной детали корпуса, выполненной с возможностью изменения положения.

2. Устройство виртуальной реальности в соответствии с п.1, отличающееся тем, что упомянутый телескопический манипулятор выполнен с ограничителем отклонения положения от изначального.

3. Устройство виртуальной реальности в соответствии с п.1 и п.2, отличающееся тем, что содержит жилет, соединенный с телескопическим манипулятором.

Следует отметить, что отдельные устройства мы не раскрываем намеренно. Например, устройство изменения размера внутренней поверхности. Это может быть как набор механических вставок, так и надувная гибкая мешковина типа манжеты устройства измерения давления. Аналогично и в отношении остальных элементов.

Что думаете? Как вам получившаяся, как ее назвала жена, «высокотехнологическая виселица»? Дополняйте своими инженерными находками. Вместе веселей.

Смелых идей, отличных изобретений и успешных продуктов. Удачи!