著作権情報
タイトル：VRとARは、商用アプリケーションのバーチャルリアリティ技術の原則と現実強化
スホーイ、蘇ヤン趙：の
プレス：人民郵電プレス
発行年月：2017から03
ISBN：9787115447722を
VRとARのコンセプト
感情に影響を与えて仮想世界を構築します。
私たちの世界の認識は、さまざまな感覚の組み合わせである私たちの意識から生まれます。感情は、次の2つのカテゴリに分類できます。
外的感覚
①視力（視覚は目）
②聴覚（聴覚は耳）
③匂い（嗅覚は鼻）
④味覚（味覚は舌）
⑤皮膚感覚（皮膚感覚は全身の皮膚）
内なる気持ち
①筋運動感覚
②バランス感覚
③内臓感覚
人体のさまざまな感情をシミュレートする方法
現在、さまざまな人間の感情に影響を与えたりシミュレーションしたりする方法は、主に視覚、聴覚、およびアクションの相互作用です。
ビジョン
ビジョンは人に影響を与える目です。実際の操作はヘッドマウントディスプレイを装着することです。そのため、人間の目に見えるものはヘッドマウントディスプレイによって提供されます。
ヒアリング
聴覚は人間の耳に影響を与えます。実際の操作はヘッドホンを装着することで（モニターを装着している場合）、人間の耳に聞こえる音はヘッドホンによって提供されます。
アクションの相互作用
アクションの相互作用には、実際には肌の感覚、筋肉の動きの感覚、バランス感覚のシミュレーションが含まれます。
肌の知覚：例えば、ハンドルを握ってシューティングゲームをすると、ピストルを握る感覚などをシミュレートできます。
筋肉のキネマティクス：たとえば、ゲームで、ユーザーがハンドルを握って振ると、剣を振っている感覚をシミュレートできます。
バランス感覚：バランス感覚は、前庭受容体を刺激したときの人体の重力方向の変化によって引き起こされる感覚です。理由は、筋肉の運動感覚と同じです。これは、人間の動きによっても発生します。ユーザーは、ヘッドマウントディスプレイを装着した状態で頭を回転させると、バランスをとることになります。意識の変化。
VR / AR / MRの概念と違い
VR（仮想現実）：仮想現実;
AR（拡張現実）：拡張現実;
MR（混合現実）：混合現実。
基本的に、VR、AR、およびMRは概念および目的であり、特定のテクノロジーではありません。
VR（バーチャルリアリティ）
バーチャルリアリティは、バーチャルワールドを作成することです。つまり、ユーザーに表示されるのは偽物です。バーチャルリアリティを通じて、ユーザーは現実の世界とは異なる世界で行動していると感じることができます。
技術的には、VRメガネを着用することで現在達成されています。VRシーンは、基本的にはコンピューター操作によって生成される仮想世界です。もちろん、現実世界のものをさらにインポートすることもできます。たとえば、VRの世界でユーザーの身体または身体の一部（通常は手）のスキャン画像をインポートすることができます。そうすることで、それは実際には少し複雑な現実を意味します。基本的にはVRメガネに基づいているため、このカテゴリは通常VRに分類されます。
AR（拡張現実）
拡張現実とは、現実の世界でコンピュータ操作によって生成されたものを追加して、現実の世界よりも優れた効果を実現することです。
技術的には、実装には複数の方法があり、効果も異なります。ニンテンドーの3DSにはすでにARゲームがあり、携帯電話には多くのARゲームがあります。より代表的なARデバイスは、GoogleのARメガネであるGoogle Glassです。これにより、着用者の視野にシンボル、画像、テキストを重ね合わせることができます。Googleの拡張現実プロジェクトProject Tangoに基づいて、Tango ARテクノロジーを搭載した世界初のAR携帯電話であるLenovo Phab 2が2016年11月1日に正式にリリースされました。
MR（複合現実）
複合現実とは、仮想世界と実際のシーンの境界がぼやけて、現実のシーンと目の前の仮想シーンを区別するのが困難になるまでのシーンです。
そういえば、ARとMRには、概念的な定義に関して、仮想と現実の両方の要素があり、2つが混在しています。違いを言えば、最初にGoogleのGoogle GlassとMicrosoftのホログラフィックガラスHoloLensの違いを見ることができます。MicrosoftのHoloLensは、着用者の視野にシンボル、画像、テキストを重ね合わせるだけでなく、コンピューター操作によって生成された仮想画像を重ね合わせることができます。
ARとVRの歴史
●1930年代：飛行機型のトレーニングキャビンの開発履歴
●1940年代：Sawyerのステレオビューア
●1950年代：シミュレーションシミュレータSensorama
1957年、モートンハイリッグはシミュレーションシミュレータSensoramaを発明し、1962年に特許を取得しました。Sensoramaは、さまざまな感覚をシミュレートすることで、完全に没入型の体験を提供できます。それは主にステレオスピーカー、ステレオ3Dディスプレイ、ファン、匂い発生器、振動椅子で構成されています。それは、ゲームコンソールでゲームコンソールの前に座って、古いテレビに頭を突き刺しているように見えます。見た目は面白いですが、正確なVRコンセプトを伝えています。当時の技術を考えると、生成されたSensoramaは非常に未熟で、ユーザーに満足のいく体験をもたらすことができませんでした。現在のVRメガネにも多くの欠点があります。モダンヘリゴのコンセプトは確かに非常に進んでいますが、バーチャルリアリティテクノロジーの開花を見ることはできませんでした。
●1960年代：Telesphere Mask
Telesphere Maskデバイスはバーチャルリアリティヘルメットで、1960年に特許を取得しました。これは、ステレオ3Dディスプレイ、広角ビジョン、ステレオを含む最初のヘッドマウントディスプレイですが、モーショントラッキングがありません。
●1990年代：任天堂のバーチャルリアリティのホストであるVirtual Boy
任天堂のVirtual Boyは、初の家庭用バーチャルリアリティゲームデバイスです。このゲームコンソールには、ヘッドトラッキングやモーショントラッキングがなく、デュアルスクリーンデザインの視差を使用して3D効果を作成します。任天堂はそれをポータブルゲームコンソールとして定義していますが、簡単に操作するにはデスクトップに置くには重すぎます。画像がモノクロのみであるため、画像表示の問題は非常に大きく、ユーザーは簡単に再生することができ、バッテリーの寿命も長くなります。製品が高度すぎるため、マーケティングが急いでいるため、任天堂自身もVirtual Boyで優れたゲームを開発していません。最終的に、Virtual Boyは約77万台を売り、それは失敗でした。
●2010：Microsoftゲームコンソールで使用されるKinect
●2011：iPhoneバーチャルリアリティビューア
●2012：VRヘッドマウントディスプレイOculus Rith
●2014：Google Cardboard Glasses Cardboard
●2015：Samsung Gear VR
●2016：HTC Vive
●2016：Microsoft HoloLens（複合現実ヘッドセットデバイス）
●2016：Sony PlayStation VR
ARとVRの実現
ハードウェアの分類
● 出力デバイス
について前述したように、視覚的側面のハードウェアはヘッドマウントディスプレイであり、聴覚的側面のハードウェアはヘッドセット（ヘッドマウントディスプレイ）ですが、ヘッドセットはヘッドマウントディスプレイに統合されています。どちらも出力デバイス（視覚および聴覚）です。 ）、そして一つとして。
● 入力デバイス
は、主にさまざまな基本アクションインタラクションデバイスです。このタイプのアクションインタラクション機器は必須であり、不可欠です。
● その他の補助周辺機器
さまざまな種類のアクションインタラクションデバイスがあります。このタイプのアクションインタラクションデバイスは、ユーザーエクスペリエンスを向上させる特別な機能を備えた、特別なものと言えます。
出力デバイス（基本プラットフォーム）
VR / AR / MRの出力デバイスは、一般にヘッドマウントディスプレイ（略して「ヘッドマウントディスプレイ」と呼ばれます）です。
ヘッドマウントディスプレイはユーザーの目を覆って視覚情報を提供します。ユーザーがヘッドマウントディスプレイを装着すると、外部信号がシールドされ、ヘッドマウントディスプレイからの信号がまるで別世界にいるかのように、没入感が高くなります。聴覚情報を提供するイヤホンもあります。ヘッドセットには、ヘッドセットが付属しているものや、ヘッドセットインターフェースしか備えていないものもあります。ヘッドセットは、ユーザーがアクセサリとして準備する必要があります。
● VRメガネの場合、携帯電話用のVRボックス（Samsung Gear VR、Googleの最初のDaydream VRヘルメットDaydream Viewなど）、PCまたはゲームコンソール用のVRメガネ（Oculus Rith、HTC Vive、PS VR）、VR統合などマシン（Oculusからの最新リリースであるSanta Cruzなど）。
● GoogleのGoogle GlassなどのARメガネ。また、3DSにはARゲームがあり、ARも携帯電話に実装できます。Googleの拡張現実プロジェクトProject Tangoに基づいて、Tango ARテクノロジーを搭載した世界初のAR携帯電話であるLenovo Phab 2が2016年11月1日に正式にリリースされました。
● MicrosoftのHoloLensなどのMRメガネ。また、Magic LeapのいわゆるCRもMRを提供する一種のメガネです。
入力デバイス（コントローラー）
入力デバイスに関しては、実際、ヘッドマウントディスプレイには独自の入力デバイス、ヘッドトラッキングデバイス、アイトラッキングデバイスがあり、ハンドル、VR全方向性トレッドミル、モーショントラッキングデバイス、パノラマカメラなども含まれています。
頭部追跡装置
一般的に言えば、ヘッドトラッキングデバイスの最も基本的なものはジャイロスコープですが、もちろんジャイロスコープだけではありません。ヘッドトラッキングデバイス。1つはインサイドアウトトラッキングで、これによりヘッドセットは環境の変化を検出し、VRヘッドセット自身の動きを逆に計算できます。もう1つは外部トラッキングデバイスを使用するアウトサイドイントラッキングです。ヘッドセットを追跡します。携帯電話のVRボックスは、携帯電話のカメラに頼って動画を提供したり、頭の動きを検出したりできますが、実際にはあらゆる種類のメガネで同じことができます。VRメガネには発光ダイオードを取り付け、外部カメラを使用してスキャンと追跡を行うことができます。HTCViveのLighthouseシステムは感光センサーを使用しており、これらは2番目のカテゴリに属します。
アイトラッキングデバイス
ヘッドマウントディスプレイ内の赤外線センサーは、ユーザーの目の動きを監視できます。しかし、精度に関してはまだ改善の余地があります。
モーション追跡装置
カメラやHTC ViveのLighthouseシステムなどの外部モーショントラッキングデバイスは、頭の動きだけでなく、ハンドル、特殊な手袋を着用した後の手の動き、さらには身体の動きも追跡できます。
ハンドル
VRグラスには基本的に、対応するマニピュレーター、つまり（ゲーム）ハンドルがあります。ハンドルは手の動きの追跡を提供し、ボタンとジョイスティックは制御を提供します。各社のVRメガネには独自のハンドルが装備されています。
VR全方向性トレッドミル
最初の章では、仮想世界で移動する方法の多くの制御方法を紹介しましたが、これらはすべてサイエンスフィクションであり、まだ現実ではありません。実際のアプリケーションでは、多くの企業のテクノロジーは、ユーザーが移動するための比較的大きなスペースを提供する必要があるHTC Viveのようにしか実行できませんが、この条件は簡単に満たすことはできません。この場合、VR全方向性トレッドミルが登場しました。
VRパノラマカメラ
VRビデオを普及させ、より多くの人々を動員してVRビデオを撮影する場合は、専用のVRパノラマカメラが不可欠です。Nokiaが開発したOZOなど、多くの企業がVRパノラマカメラを開発しています。写真から、OZOの外観は非常にSFであり、8方向に光学センサーと埋め込みマイクを備えた球体の形をしています。このレイアウトにより、周囲のシーンを全方向にビデオとして記録できるだけでなく、正確にシーン内のサウンドの場所。
その他の補助周辺機器
3Dヘッドフォン
より良いVRヘッドセットが必要です。人間の耳は音の方向を知覚することができます。現在、多くのイヤホンはこれを使用して音の向きの感覚を強調しています。ユーザーがイヤホンを装着すると、音の存在を復元するニーズを満たすために、各音の位置を明確に認識することができます。しかしながら、このようなヘッドホンの音の位置は常にユーザーの頭の周りの非常に小さな半径内に固定されており、ユーザーが頭を振っても音の位置は変化しません。
2016年2月にクラウドファンディングプラットフォームKickstarterでクラウドファンディングされたOssic Xヘッドセットは、この問題を解決しました。機械内部の8つの音響発生ユニットにより、実際の環境に応じた可変音場を作り出し、VRとの対話が可能な臨場感を実現。その創造的なチームOSSICは、このヘッドセットを3Dヘッドセットとして定義しました。
VR全身タッチ体験キット
2016年には2か月も経たないうちに多くのバーチャルリアリティデバイスがリリースされましたが、バーチャルリアリティデバイスはヘッドセットであるだけではありません。
私たちの体内のすべての情報の伝達は、神経系を循環する弱い電気パルス信号によって達成され、何かに触れると、この触覚は電気パルスの形で私たちの神経系に伝達されます。脳では、それが私たちの体の「母の舌」であると感じましょう。
現在クラウドファンディングが行われているテスラスーツは、世界初のバーチャルリアリティ全身タッチ体験スイートと言えます。その動作原理である筋電気刺激（EMS）技術は、私たちの体の「母の舌」を使用するものです。
「無料」の手操作VR機器
Xboxをプレイしたことのある友人は、この感覚を持っている必要があります。確かに、体性感覚カメラを使用してユーザーの動きをキャプチャするxboxは、ユーザーの動きをキャプチャするのがやや不十分です。xboxを使ってフルーツカットなどのゲームをプレイする場合、卓球など、高度なアクション詳細のキャプチャが必要なゲームをプレイする場合、xboxがユーザーの手の振りの変化を正確に感知することは困難です。したがって、ユーザーがゲームを正確に制御することは困難です。
最近、VRリーダーのOculusがワシントン大学と協力して、Finexusという新しいプロジェクトを立ち上げました。Finexusは、仮想現実体験のための入力デバイスを提供することを目的としています。Finexusを使用すると、書き込み、平らなバブルペーパーの押し方、ギターの演奏、タイピングなど、非常に高精度の指のモーションキャプチャが必要なアクティビティを簡単に完了することができます。たとえば、Finexusテクノロジーが普及すると、ピアニストはコンサート中に聴衆と対話して、「一緒に演奏する」という効果を得ることができます。Finexusは測定精度が高いだけでなく、ユーザーの手を解放するため、仮想現実体験中にハンドルやジョイスティックを握る必要がなくなります。
触覚、浮遊可能なVRスーパーペリフェラル
VRデバイスのリリースやVRゲームの増加に伴い、条件付き購入のプレーヤーは、ヘッドセットを装着してゲームパッドまたはコントローラーを手に入れている限り、VRの世界で楽しむことができるようになりました。しかし、人間は一種の無限の欲望を持つ生き物であり、プレイヤーは既存のVR入力デバイスに次第に不満を抱きます。完全なボディダイナミックキャプチャー、タッチなど、ゲームでより多くの機能を持ちたいと考えています。また、人間も自らのニーズに応えることができる生き物の一種であり、当然のことながら市場にはこうしたニーズを解決する企業も存在します。最近、アメリカのスタートアップ企業であるAxonVRは、制御のリアリズムが不十分であるという問題に対処するために、スーパーVRペリフェラルであるAxon VRを発売する準備をしています。
VRバックパックPC
PCまたはゲームコンソールに適したVRメガネは現在ワイヤレスデバイスでは利用できず、PCまたはゲームコンソールを接続するにはケーブルが必要です。ケーブルのピン止めは非常に煩わしく、使用中の動きによりユーザーがケーブルを誤って絡ませる可能性がある。その結果、VRバックパックの需要があります。VRバックパックのコンセプトは非常にシンプルです。つまり、ホストはバックパックとして身体に装着されるため、ユーザーは使用中の動きによってケーブルが絡まることはありません。
Zotacのソリューションは、最初は単純でした。彼のミニPC ZBOXは、サイズが小さいためバックパックに設置でき、VRメガネをケーブルで接続できるので、ケーブルが絡まりやすいという心配もありません。その後、ZotacはVR専用の成熟した製品であるVRバックパックコンピュータであるZOTAC VR GOを発売しました。
VRゲーミング回転椅子
従来のコンピューター椅子がVRゲーム回転椅子に進化したとき。ロンドンに拠点を置くVR企業は、KickStarterでVRゲームRotor VRをクラウドファンディングしましたが、その支持者は期待をはるかに下回っています。クラウドファンディングが失敗した後、ロトは幸運なことに、新製品の開発を続けるための会社への財政支援を提供するために300,000ドルの資金を調達し、その後、VRゲーム回転椅子の新バージョンをリリースしました。
VRでのモーションキャプチャの適用
3.1レーザーポジショニングテクノロジー
3.2赤外線光学ポジショニングテクノロジー
3.3可視光ポジショニングテクノロジー
3.4コンピュータービジョンモーションキャプチャーテクノロジー
3.5慣性センサーに基づくモーションキャプチャーテクノロジー
3次元ジェスチャーインタラクション
4.1 3次元ジェスチャーインタラクション技術の基本原則
4.2ジェスチャー認識技術開発の3つの段階
4.3 3次元ジェスチャーインタラクション技術とVRの組み合わせの重要性とアプリケーション
4.4より自由度のあるすべての自然なジェスチャーインタラクション技術
