Войти
Солдат резерва британской армии демонстрирует гарнитуру виртуальной реальности A дисплей на голове (HMD ) - устройство отображения, которое можно носить на голове или как часть шлема (см. дисплей, закрепленный на шлеме для авиационных приложений), которое имеет небольшой оптический дисплей перед один (монокуляр HMD) или каждый глаз (бинокль HMD). HMD находит множество применений, включая игры, авиацию, инженерию и медицину. Гарнитуры виртуальной реальности представляют собой HMD в сочетании с IMU. Также имеется оптический дисплей на голове (OHMD), который представляет собой носимый дисплей, который может отражать проецируемые изображения и позволяет пользователю видеть сквозь него.
Отслеживание взгляда HMD со светодиодами и камерами для измерения движений глаз Типичный HMD имеет один или два небольших дисплея с линзами и полупрозрачными зеркалами, встроенными в очки (также называемые очками для передачи данных), козырек или Шлем. Блоки отображения миниатюрны и могут включать в себя электронно-лучевые трубки (CRT), жидкокристаллические дисплеи (LCD), жидкие кристаллы на кремнии (LCos) или органические светодиоды (OLED). Некоторые поставщики используют несколько микродисплеев для увеличения общего разрешения и поля зрения..
HMD различаются тем, могут ли они отображать только компьютерные изображения (CGI) или только живые изображения с физического мир или комбинация. Большинство HMD может отображать только изображение, созданное компьютером, иногда называемое виртуальным изображением. Некоторые HMD позволяют накладывать CGI на реальное изображение. Иногда это называют дополненной реальностью (AR) или смешанной реальностью (MR). Комбинирование изображения реального мира с компьютерной графикой может быть выполнено путем проецирования компьютерной графики через частично отражающее зеркало и непосредственного просмотра реального мира. Этот метод часто называют оптическим просвечиванием. Сочетание реального мира с CGI также может быть выполнено в электронном виде, принимая видео с камеры и смешивая его в электронном виде с CGI.
В оптическом головном дисплее используется оптический смеситель, который состоит из частично посеребренных зеркал. Он может отражать искусственные изображения, позволять реальным изображениям пересекать линзу и позволять пользователю смотреть сквозь нее. Существовали различные методы для прозрачных головных телефонов, большинство из которых можно разделить на два основных семейства на основе изогнутых зеркал или волноводов. Изогнутые зеркала использовались Laster Technologies и Vuzix в своем продукте Star 1200. Различные волноводные методы существуют уже много лет. К ним относятся дифракционная оптика, голографическая оптика, поляризованная оптика и отражательная оптика.
Основные приложения HMD включают военные, правительственные (пожарные, полиция и т. Д.) И гражданско-коммерческие (медицина, видеоигры, спорт и т. Д.).
США Техник по летному оборудованию ВВС испытывает интегрированную систему наведения на шлем Scorpion . В 1962 году Hughes Aircraft Company представила Electrocular, компактный ЭЛТ Монокулярный дисплей (длиной 7 дюймов), устанавливаемый на голову, который отражает сигнал TV в прозрачном окуляре. Шлемники повышенной прочности все чаще встраиваются в кабины современных вертолетов и истребителей. обычно полностью интегрированы с летным шлемом пилота и могут включать в себя защитные козырьки, приборы ночного видения и дисплеи с другой символикой.
Военные, полиция и пожарные используют HMD для отображения тактической информации, такой как в виде карт или данных тепловизионного изображения при просмотре реальной сцены. Недавние приложения включают использование HMD для десантников. В 2005 году HMD Liteye был представлен для наземных войск в качестве прочного, водонепроницаемого легкого дисплея, который фиксирует в стандартную военную каску PVS-14 США. Оснащенный цветной монокуляр дисплей на органических светодиодах (OLED) заменяет трубку ПНВ и подключается к мобильному вычислительному устройству. LE имеет прозрачную способность и может использоваться как стандартный HMD или для приложений дополненной реальности. Конструкция оптимизирована для получения данных высокой четкости при любых условиях освещения, в закрытых или прозрачных режимах работы. LE имеет низкое энергопотребление, работает от четырех батареек AA в течение 35 часов или получает питание через стандартное соединение Universal Serial Bus (USB).
The Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA ) продолжает финансировать исследования в дополненной реальности HMD в рамках программы постоянной поддержки с воздуха (PCAS). Vuzix в настоящее время работает над системой для PCAS, которая будет использовать голографические волноводы для создания прозрачных очков дополненной реальности толщиной всего несколько миллиметров.
Инженеры и ученые используют HMD для получения стереоскопических представлений схем автоматизированного проектирования (CAD). Виртуальная реальность в применении к проектированию и дизайну является ключевым фактором интеграции человека в дизайн. Позволяя инженерам взаимодействовать со своими проектами в полном масштабе в натуральную величину, продукты могут быть проверены на наличие проблем, которые могли быть невидимы до создания физического прототипа. Использование HMD для VR рассматривается как дополнение к традиционному использованию CAVE для моделирования VR. HMD преимущественно используются для взаимодействия с дизайном одного человека, в то время как CAVE позволяют проводить больше совместных сеансов виртуальной реальности.
Установленные на головке системы отображения также используются при обслуживании сложных систем, поскольку они могут дать техническому специалисту смоделированное рентгеновское зрение путем объединения компьютерной графики, такой как системные диаграммы и изображения, с естественным зрением техника (дополненным или измененная реальность).
Существуют также приложения в хирургии, в которых комбинация рентгенографических данных (рентгеновская компьютерная томография (CAT) и магнитная (резонансная томография (МРТ)) сочетается с естественным взглядом хирурга на операцию и анестезией, при которой жизненно важные признаки пациента всегда находятся в поле зрения анестезиолога.
Исследовательские университеты часто используют HMD для проведения исследований, связанных со зрением, балансом, познанием и нейробиологией. По состоянию на 2010 год изучается использование прогнозирующего измерения визуального отслеживания для выявления легкой черепно-мозговой травмы. В тестах визуального слежения блок HMD со способностью слежения за глазами показывает объект, движущийся в обычном порядке. Люди без травм головного мозга могут отслеживать движущийся объект с помощью плавного преследования движений глаз и правильной траектории.
Доступны недорогие HMD-устройства для использования с 3D-игры и развлекательные приложения. Одним из первых коммерчески доступных HMD был Forte VFX1, который был анонсирован на Consumer Electronics Show (CES) в 1994 году. VFX-1 имел стереоскопические дисплеи с 3-осевым отслеживанием головы. и стереонаушники. Другим пионером в этой области была Sony, которая выпустила Glasstron в 1997 году. В качестве дополнительного аксессуара он имел позиционный датчик, который позволял пользователю наблюдать за окружающей обстановкой, с перемещением перспективы при движении головы, обеспечивая глубокое чувство погружения. Одно из новаторских применений этой технологии было в игре MechWarrior 2, которая позволила пользователям Sony Glasstron или iGlasses Virtual I / O принять новую визуальную перспективу из кабины корабля, используя свои собственные глаза. как визуально и видя поле боя через кабину своего корабля.
Многие марки видеоочков могут быть подключены к современным видео- и зеркальным фотоаппаратам, что делает их пригодными для использования в качестве мониторов нового поколения. Благодаря способности очков блокировать окружающий свет, кинорежиссеры и фотографы могут видеть более четкие изображения своих живых изображений.
Oculus Rift - это виртуальная реальность (VR) налобный дисплей, созданный Палмером Лаки, который компания Oculus VR разработала для моделирования виртуальной реальности и видеоигр. HTC Vive - это шлем виртуальной реальности. Гарнитура создана при сотрудничестве Valve и HTC, и ее определяющей особенностью является точное отслеживание в масштабе помещения и высокоточные контроллеры движения. PlayStation VR - это гарнитура виртуальной реальности для игровых консолей, предназначенная для PlayStation 4. Windows Mixed Reality - это платформа, разработанная Microsoft, которая включает в себя широкий линейка гарнитур производства HP, Samsung и других, способная играть в большинство игр HTC Vive. Он использует только для своих контроллеров.
Некоторые головные дисплеи предназначены для демонстрации традиционного видео- и киноконтента в виртуальном кинотеатре. Эти устройства обычно имеют относительно узкое поле зрения 50–60 ° и поэтому менее иммерсивны, чем гарнитуры виртуальной реальности, но, соответственно, предлагают более высокое разрешение с точки зрения пикселей на градус. К 2018 году выпущены продукты с разрешением 1920 × 1080 на глаз, включая Goovis G2 и Royole Moon.
Копин разработал систему HMD для гонщиков Formula One. Corp. и BMW Group. HMD отображает критически важные данные о гонке, позволяя водителю продолжать концентрироваться на трассе, так как пит-бригады контролируют данные и сообщения, отправляемые своим водителям по двусторонней радиосвязи. Recon Instruments выпущен на 3 ноября 2011 г. два установленных на голове дисплея для лыжных очков, MOD и MOD Live, последний основан на операционной системе Android.
Ключевое приложение для HMD - это обучение и симуляция, позволяющие виртуально поместить обучаемого в ситуацию, которая либо слишком дорога, либо слишком опасна для воспроизведения в реальной жизни. Обучение с использованием HMD охватывает широкий спектр применений, от вождения, сварки и окраски распылением, авиасимуляторов и транспортных тренажеров, обучения спешиваемых солдат, обучения медицинским процедурам и многого другого. Однако ряд нежелательных симптомов был вызван длительным использованием определенных типов головных дисплеев, и эти проблемы должны быть решены до того, как станет возможным оптимальное обучение и моделирование.
Последовательное мультиплексирование кадров 
Параллельно и мультиплексирование сверху-снизу Для восприятия глубины внутри HMD требуются разные изображения для левого и правого глаза. Есть несколько способов предоставить эти отдельные изображения:
Преимущество двойных видеовходов состоит в том, что он обеспечивает максимальное разрешение для каждого изображения и максимальную частоту кадров для каждого глаза.. Недостатком двойных видеовходов является то, что для этого требуются отдельные видеовыходы и кабели от устройства, генерирующего контент.
Мультиплексирование на основе времени сохраняет полное разрешение для каждого изображения, но снижает частоту кадров вдвое. Например, если сигнал представлен с частотой 60 Гц, каждый глаз получает только обновления 30 Гц. Это может стать проблемой при точном представлении быстро движущихся изображений.
Параллельное мультиплексирование и мультиплексирование сверху-снизу обеспечивает обновление с полной скоростью для каждого глаза, но снижает разрешение для каждого глаза. Многие 3D-трансляции, такие как ESPN, предпочитают предоставлять параллельное 3D, что избавляет от необходимости выделять дополнительную полосу пропускания и больше подходит для динамичных спортивных мероприятий по сравнению с методами временного мультиплексирования.
Не все HMD обеспечивают восприятие глубины. Некоторые младшие модули по сути являются двухокулярными устройствами, в которых оба глаза отображаются с одним и тем же изображением. 3D-видеопроигрыватели иногда обеспечивают максимальную совместимость с HMD, предоставляя пользователю возможность выбора используемого 3D-формата.
