head mounted displays & datenbrillen: vdc-whitepaper

26
© Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. Virtual Dimension Center VDC Whitepaper Head Mounted Displays & Datenbrillen Einsatz und Systeme Dr.-Ing. Dipl.-Kfm. Christoph Runde Virtual Dimension Center (VDC) Fellbach Auberlenstr. 13 70736 Fellbach www.vdc-fellbach.de

Upload: virtual-dimension-center-vdc-fellbach

Post on 24-Jan-2015

241 views

Category:

Technology


1 download

DESCRIPTION

Das Whitepaper „Head Mounted Displays & Datenbrillen - Einsatz und Systeme“ zeigt Verwendungskontexte, Produkte und Ankündigungen aus diesem sich stark bewegenden Markt. Das Handelsblatt titelte bereits im März 2012, das Jahr 2012 sei „Das Jahr der Datenbrillen“. In der Tat war bemerkenswert, dass gleich mehrere große Unternehmen - unter ihnen Google, Olympus und Canon - Projekte für Infotainment- und Augmented-Reality-Umsetzung auf der Basis von Datenbrillen ankündigten. Auch Apple erhielt ein Patent für Videobrillen-Technik. Interessant ist nun zu sehen, was den großen Ankündigungen folgt: Augmented Reality ist zum Beispiel eine hochinteressante Technologie, die von diesem Trend profitieren könnte. Einige der heute verfügbaren Lösungen haben einen Reifegrad erreicht, der einen unmittelbaren Einsatz in der Praxis erlaubt. Gleichwohl gibt es eine Reihe ungelöster Herausforderungen. Der Markt der Head Mounted Displays (HMDs) ist insgesamt in starker Bewegung. Knapp 20 Hersteller wollen in absehbarer Zeit neue Systeme auf den Markt bringen, die sowohl preislich als auch technisch sehr interessant sein dürften: Prototypen dieser HMDs zeigen bereits heute die Integration einer ganze Reihe von Sensoren wie Tracking, Kameras und Tiefenbildkameras. Das nun vom Virtual Dimension Center (VDC) Fellbach erstellte Whitepaper zeigt den grundsätzlichen Einsatz von Head Mounted Displays und Datenbrillen auf. Gleichzeitig gibt das VDC einen Überblick über aktuelle Produkte und Produktankündigungen. Verfügbare Spezifikationen sind dazu nebeneinander gestellt worden. Das Whitepaper kann kostenfrei unter http://www.vdc-fellbach.de/downloads/whitepaper heruntergeladen werden.

TRANSCRIPT

Page 1: Head Mounted Displays & Datenbrillen: VDC-Whitepaper

© Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC

Whitepaper

Head Mounted Displays & Datenbrillen Einsatz und Systeme

Dr.-Ing. Dipl.-Kfm. Christoph Runde

Virtual Dimension Center (VDC) Fellbach

Auberlenstr. 13

70736 Fellbach

www.vdc-fellbach.de

Page 2: Head Mounted Displays & Datenbrillen: VDC-Whitepaper

Datenbrillen Tracking Head Mounted Displays

Whitepaper

Head Mounted Displays & Datenbrillen - Einsatz und Systeme

Zusammenfassung

Inhalt Whitepaper Head Mounted Displays & Datenbrillen

Head Mounted Displays:

- Grundlagen

- Produkte

Datenbrillen:

- Grundlagen

- Produkte

Tracking

Zusammenfassung

03.12.2014 2

Page 3: Head Mounted Displays & Datenbrillen: VDC-Whitepaper

Datenbrillen Tracking Head Mounted Displays

Whitepaper

Head Mounted Displays & Datenbrillen - Einsatz und Systeme

Zusammenfassung

Head Mounted Display Videobrille Datenbrille

Charakteristik Integration des Benutzers in eine interaktive 3D-Umgebung

tragbarer Bildschirm

tragbare Zusatzanzeige

Tracking sehr schnelles, sehr exaktes Head Tracking notwendig

nicht notwendig zumeist grob; bei Einsatz für Augmented Reality präzises Tracking notwendig

Isolation Isolation des Benutzers von der realen Umgebung

Isolation des Benutzers von der realen Umgebung

keine Isolation des Benutzers; Anzeige zusätzlich zur Realität

Field-of-View großes Field-of-View, damit bewegtes Auge

geringes Field-of-View, damit tendenziell ruhendes Auge

sehr geringes Field-of-View; Auge betrachtet bei Bedarf Zusatzanzeige; geringe Beschränkung der natürlichen Sicht

Zielstellung, Einsatzzweck

Virtual Reality, optional Augmented Reality (AR) per Video-See-Through

Filmbetrachtung, Bildanzeige Zusatzinformationen bei Arbeit, Freizeit; optional AR per Optical-See-Through

Typischer Vertreter VRVANA Totem

Carl Zeiss Cinemizer Google Glass

Klassifizierung Head Mounted Display – Videobrille - Datenbrille

03.12.2014 3

Page 4: Head Mounted Displays & Datenbrillen: VDC-Whitepaper

Datenbrillen Tracking Head Mounted Displays

Whitepaper

Head Mounted Displays & Datenbrillen - Einsatz und Systeme

Zusammenfassung

Head Mounted Displays (HMDs) – kurzer Abriss

1961: erstes HMD auf dem Markt

1965: 3D-getracktes HMD durch Ivan Sutherland

HMDs seit 1970er Jahren in signifikanter Anzahl im militärischen Bereich im Einsatz (Training, Zusatzanzeige)

Tabelle: Bedeutende HMD-

Projekte seit den 1970er

Jahren [Quelle: Li, Hua et.

al.: Review and analysis of

avionic helmet-mounted

displays. In : Op-tical

Engineering 52(11),

110901, November 2013]

03.12.2014 4

Head Mounted Displays

Page 5: Head Mounted Displays & Datenbrillen: VDC-Whitepaper

Datenbrillen Tracking Head Mounted Displays

Whitepaper

Head Mounted Displays & Datenbrillen - Einsatz und Systeme

Zusammenfassung

Primäre Anwendungen von HMDs

Innenraumbegehungen:

subjektive Bewertung der Situation

(z. B. Design, Sichtbarkeit/Sehverhältnisse)

- im PKW

- im Cockpit

- in Kabine

- im Gebäude

Training: 360°-Perspektive, haptische

Interaktion im Nahbereich

- Militär

- Luft- & Raumfahrt

- Medizin

Spiele

03.12.2014 5

Bild: NPSNET

Bild: NASA

Training für

Wartungsarbeiten in

der Raumfahrt mit

einem HMD

Gefechtstraining

mit HMD

Head Mounted Displays

Page 6: Head Mounted Displays & Datenbrillen: VDC-Whitepaper

Datenbrillen Tracking Head Mounted Displays

Whitepaper

Head Mounted Displays & Datenbrillen - Einsatz und Systeme

Zusammenfassung

Vorteile von HMDs gegenüber Projektionen

Systemische Vorteile von HMDs

Kompaktheit: umschließendes VR-System

auf kleinstem physischen Raum

Preis: preisgünstig im Vergleich zu

Mehrkanalprojektionen

Isolation und Immersion:

Benutzer konzentriert sich voll auf

Inhalt und Aufgabe, blendet Realität aus

Orientierungssinn muss zwangsläufig immer

mit bedient werden (wg. Simulatorkrankheit)

kein Akkommodationskonflikt:

bei der haptischen Interaktion vor einer

Projektionswand kann der Benutzer entweder

nur auf die Projektion oder nur auf seine Hände

fokussieren. HMDs haben dieses Problem nicht.

03.12.2014 6

Bild: Fh-IPA

Einsatz eines HMDs und

eines Datenhandschuhs zur

Roboterprogrammierung

Anfang der 1990er Jahre

Head Mounted Displays

Page 7: Head Mounted Displays & Datenbrillen: VDC-Whitepaper

Datenbrillen Tracking Head Mounted Displays

Whitepaper

Head Mounted Displays & Datenbrillen - Einsatz und Systeme

Zusammenfassung

Nachteile von HMDs gegenüber Projektionen

Systemische Nachteile

Isolation:

fehlende Wahrnehmung der Umgebung

führt zu Unsicherheit

Isolation:

kooperatives Arbeiten ist nur

eingeschränkt möglich

Akzeptanz:

Ablehnung von HMDs als technische

Spielerei

03.12.2014 7

Bild: Fh-IAO

Einsatz eines HMDs und eines

Datenhandschuhs für

Ergonomie-Untersuchungen

Mitte der 1990er Jahre

Head Mounted Displays

Page 8: Head Mounted Displays & Datenbrillen: VDC-Whitepaper

Datenbrillen Tracking Head Mounted Displays

Whitepaper

Head Mounted Displays & Datenbrillen - Einsatz und Systeme

Zusammenfassung

Nachteile von HMDs gegenüber Projektionen

Produktimmanente Nachteile

unzureichende Ergonomie:

Gewicht, Gewichtsverteilung,

umständlich anzulegen,

Passkomfort, Fixierung, Hygiene

fehlende geeignete Eingabesysteme:

Verzicht auf Maus, Tastatur

mäßige Auflösung: lediglich

oberstes Preissegment 1280 x 1024

Akzeptanz: Fixierung Beeinträchtigung

von Frisur, Kosmetik

Simulatorkrankheit: spürbare Latenzen zwischen Bewegung und Reaktion der

Bildanzeige und fehlende Beschleunigungen verursachen Unwohlsein

Bild: NIAR

Training von Wartungs- und

Inspektionstätigkeiten in der Raumfahrt

03.12.2014 8

Head Mounted Displays

Page 9: Head Mounted Displays & Datenbrillen: VDC-Whitepaper

Datenbrillen Tracking Head Mounted Displays

Whitepaper

Head Mounted Displays & Datenbrillen - Einsatz und Systeme

Zusammenfassung

Technische Spezifikationen bisheriger HMDs

Gängige Eigenschaften

durchschnittliches Sichtfeld: 60°

Auflösung: SXGA (1280x1024)

durchschnittliches Gewicht: 1kg

nur bedingt in Form einer Brille erhältlich

(wäre Kundenwunsch)

durchschnittlicher Preis: € 15.000,-

(rangiert von € 500,- bis € 160.000,-.)

03.12.2014 9

Stark abweichende HMD-Systeme :

Auflösung

Sensics piSight: 2600 x 1200 Pixel

Sensics xSight: 1680 x 1050 Pixel

Virtual Realities HMD

pro 3D WUXGA-60 : 1920 x 1080 Pixel

Sichtfeld

Rockwell Collins

Sim Eye SR 100: 100°

Sensics piSight: 180°

Sensics xSight: 104°

SEOS HMD 120/40: 120°

Head Mounted Displays

Page 10: Head Mounted Displays & Datenbrillen: VDC-Whitepaper

Datenbrillen Tracking Head Mounted Displays

Whitepaper

Head Mounted Displays & Datenbrillen - Einsatz und Systeme

Zusammenfassung

03.12.2014 10

Bisherige HMDs

Head Mounted Displays

Hersteller Modellname Auflösung

horizontal

Auflösung

vertikal

Winkel-

auflösung

Sichtfeld

horizontal

Sichtfeld

vertikal

Preis

grob

aktualisiert Gewicht Tracking Technologie

Carl Zeiss Cinemizer 870 500 1,8 26 15

€ 650,- mit

Tracker 2014 200g

Orientierung

3DOF OLED

CyberMind Visette45 SXGA 1280 1024 1,7 36 27 kA 2014 kA nein FLCoS

HiRes800 800 600 1,7 22 14 $ 3.800,- 2014 700g nein LCD

eMagin X800 3D Visor 800 600 2,4 32 24 kA 2006 nein

Z800 3D Visor 800 600 2,4 32 24 $ 1.700,- 2014 230g nein OLED

Epson Moverio 960 540 1,4 23 17 € 500,- 2014 244g nein LCD

Fifth Dimension

Technologies

5DT HMD 800-40 3D 800 600 2,4 32 24 $ 2.900,- 2014 600 g nein OLED

5DT HMD 800-26 3D 800 600 1,6 21 16 $ 2.900,- 2014 600 g nein LCoS

iO Display Systems i-glasses PC/SVGA-3D Pro 800 600 1,6 21 16 kA 2006 nein kA

Kaiser Electro-Optics Inc. ProView SR80 1280 1024 3,0 63 53 kA 2005 nein kA

nVision / NVIS nVisor ST50 1280 1024 1,9 40 30 kA 2014 1050g nein OLED

nVisor SX 1280 1024 3,6 76 64 kA 2014 1300g nein LCoS

Rockwell Collins ProView VO35 800 600 2,1 28 21 kA 2006 kA nein kA

Proview XL50 1024 768 2,3 40 30 kA 2006 kA nein kA

ProView XL50 STm 1024 768 2,0 34 26 kA 2006 kA nein kA

Sim Eye SR100 1280 1024 4,7 100 50 kA 2006 kA nein kA

SaabTech Saab AddVisor 150 1280 1024 1,7 37 28 kA 2004 kA nein kA

Sensics piSight 2600 1200 4,2 180 60 kA 2014 1000g nein OLED

xSight 1680 1050 3,7 104 65 kA 2014 400g nein OLED

SEOS SEOS HMD 120/40 1280 1024 5,6 120 67 kA 2006 kA nein kA

Silicon Micro Display ST1080 1920 1080 1,4 45 17 kA kA kA nein LCoS

Sony HMZ-T1 1280 720 2,1 45 34 $ 799,- 2014 330g nein OLED

HMZ-T2 1280 720 2,1 45 34 $ 894,- 2014 320g nein OLED

Trivisio VRvision HMD 800 600 2,5 33 25 kA 2014 300g nein AMLCD

Virtual Realities VR2200 1024 768 2,2 38 24 $ 1.300,- 2014 200g nein kA

HMD Pro 3D SVGA-42 800 600 2,7 36 23 $ 4.000,- 2014 kA nein OLED

HMD Pro 3D SXGA-50 1280 1024 2,0 43 27 $ 8.500,- 2014 kA nein OLED

HMD Pro 3D WUXGA-60 1920 1080 1,6 51 32 $ 10.500,- 2014 kA nein OLED

Virtual Research Systems V8 640 480 4,7 50 38 kA 2004 kA nein kA

VR4 480 240 6,0 48 36 kA 2005 kA nein kA

VR1280 1280 1024 2,3 48 36 kA 2014 kA nein FLCoS

Page 11: Head Mounted Displays & Datenbrillen: VDC-Whitepaper

Datenbrillen Tracking Head Mounted Displays

Whitepaper

Head Mounted Displays & Datenbrillen - Einsatz und Systeme

Zusammenfassung

Neue und angekündigte HMDs

03.12.2014 11

AntVR Avegant Glyph

Durovis Dive GameFace InfinitEye

Altergaze

Meta SpaceGlasses

Oculus Rift 2 Sulon Cortex Sony Morpheus Technical Illusions CastAR

VRVANA Totem Valve HMD vrAse

Samsung GearVR

Carl Zeiss VR One Archos VR Glasses

Google Cardboard

Head Mounted Displays

Page 12: Head Mounted Displays & Datenbrillen: VDC-Whitepaper

Datenbrillen Tracking Head Mounted Displays

Whitepaper

Head Mounted Displays & Datenbrillen - Einsatz und Systeme

Zusammenfassung

03.12.2014 12

Neue und angekündigte HMDs

Head Mounted Displays

Hersteller Modellname Auflösung

horizontal

Auflösung

vertikal

Winkel-

auflösung

Sichtfeld

horizontal

Sichtfeld

vertikal

Preis grob Gewicht Tracking Kommentar

AntVR AntVR 960 1080 6,3 100 75 $ 300,- integriert

Archos VR Glasses Smartphone-Halterung mit Optik € 25,- Smartphone Smartphones bis 6 Zoll

Avegant Glyph 1280 800 2,1 45 29 $ 500,- 450 integriert Befestigung Art Kopfhörer,

pixelfreies Bild durch Retinaldisplay

Carl Zeiss VROne Smartphone-Halterung mit Optik € 100,- Smartphone nur für iPhone 6, Samsung Galaxy

S5

Durovis Dive Smartphone-Halterung mit Optik € 60,- Smartphone

GameFaceLabs GameFace 1280 1440 kA kA kA $ 500,- integriert LCD, kabellos, Low-Persistence-

Technologie

Google Cardboard Smartphone-Halterung mit Optik $ 10,- Smartphone Gehäuse aus Pappe

InfinitEye

Gründerteam InfinitEye 1280 800 9,8 210 150

$ 450,-

(Bausatz) 490 nein Fresnel-Linse

Liviu Berechet

Antoni Altergaze Smartphone-Halterung mit Optik € 60,- Smartphone

Meta SpaceGlasses 1280 720 1,9 40 30 kA integriert AR-Brille

Oculus / Facebook Rift 2 960 1080 6,9 110 90 $ 350,- 400 integriert OLED, sattere Farben,

Low-Persistence-Technologie

Samsung GearVR Smartphone-Halterung mit Optik $ 200,- Smartphone

Sony Morpheus 960 1080 5,6 90 68 $ 300,- integriert LCD

Sulon Cortex 140 105 integriert Augmented-Reality-fähig

Technical Ilusions Cast AR 1280 720 4,2 90 68 $ 200,- integriert Augmented-Reality-fähig

VRVANA Totem 960 1080 5,6 90 68 kA integriert OLED, Augmented-Reality-fähig,

Low-Persistence-Technologie

Valve HMD Prototyp kA kA kA 110 83 angekündigt

vrAse vrAse Smartphone-Halterung mit Optik € 60,- Smartphone Augmented-Reality-fähig

Page 13: Head Mounted Displays & Datenbrillen: VDC-Whitepaper

Datenbrillen Tracking Head Mounted Displays

Whitepaper

Head Mounted Displays & Datenbrillen - Einsatz und Systeme

Zusammenfassung

Eingesetzte Displaytypen

in bisherigen HMDs (bis 2012) ab

SXGA-Auflösung fast nur Einsatz

zweier Microdisplays

seit 2012: Smartphone-Displays als

zusätzliche Bezugsquelle

03.12.2014 13

Head Mounted Displays

Hersteller Microdisplays:

Hersteller Technologie

eMagin Corp. OLED

Epson LCD

Forth Dimension Displays fLCOS, ForthDD

Hitachi LCD

Micro Display Corp [Geschäftstätigkeit eingestellt]

Olightek Amoled

Planar Systems [Geschäftsbereich abgegeben]

Reflection Technology [Geschäftstätigkeit eingestellt]

Page 14: Head Mounted Displays & Datenbrillen: VDC-Whitepaper

Datenbrillen Tracking Head Mounted Displays

Whitepaper

Head Mounted Displays & Datenbrillen - Einsatz und Systeme

Zusammenfassung

HMDs: Low-Persistence-Technologie

Technologie der Fa. Valve

für OLED-Displays

Reduktion Nachzieh-Effekte des Displays

(Verwischen) bei Bewegungen

Kopfbewegungen schnell: auch bei

Bildwiederholfrequenz von 60 Hertz

kann Display nicht rechtzeitig

aktualisiert werden

Nutzer sieht für kurze Zeit

(60 Hertz: 16 Millisekunden)

Objekt an falscher Stelle.

statt Frame so lange anzuzeigen, bis nächstes Frame geladen ist und es ersetzt, leuchten die

Pixel bei "Low Persistence" nur für einen kurzen Augenblick auf und bleiben für die restliche

Zeit dunkel

damit dieser Strobing-Effekt dem Nutzer nicht auffällt, ist eine höhere Frequenz notwendig

Tests bestätigten gestiegene Bildqualität

Bild: Oculus

Vergleich Low Persistence – Full Persistence

03.12.2014 14

Head Mounted Displays

Page 15: Head Mounted Displays & Datenbrillen: VDC-Whitepaper

Datenbrillen Tracking Head Mounted Displays

Whitepaper

Head Mounted Displays & Datenbrillen - Einsatz und Systeme

Zusammenfassung

HMDs: Firmen

angekündigte

HMD-Hersteller:

Kickstarter:

Oculus: 2,4 Mio$

Avegant: 1,5 Mio$

Technical Illusions: 1,0 Mio$

Meta: 0,2 Mio$

Oculus wurde im März 2014 für 2 Milliarden $ von der Fa. Facebook aufgekauft

03.12.2014 15

Head Mounted Displays

Nr. Firmenname Ort Land Webseitenadresse

1 AntVR Technology Peking China http://www.antvr.com

2 Avegant Ann Arbor USA http://www.avegant.com

3 Durovis Münster Deutschland http://www.durovis.com

4 GameFace Labs San Francisco USA http://gamefacelabs.com

5 InfinitEye-Gründerteam Toulouse Frankreich https://www.facebook.com/InfinitEyeVR

6 Liviu Berechet Antoni London Großbritannien https://www.facebook.com/altergaze

7 Meta Los Altos USA https://www.spaceglasses.com/

8 Oculus / Facebook Irvine USA http://www.oculusvr.com

9 Sulon Markham Kanada http://sulontechnologies.com

10 Technical Illusions Woodinville USA http://technicalillusions.com

11 True Player Gear Outremont Kanada http://www.trueplayergear.com

12 Valve Bellevue USA http://www.valvesoftware.com

13 vrAse Edinburgh Großbritannien http://www.vrase.com/

Page 16: Head Mounted Displays & Datenbrillen: VDC-Whitepaper

Datenbrillen Tracking Head Mounted Displays

Whitepaper

Head Mounted Displays & Datenbrillen - Einsatz und Systeme

Zusammenfassung

Datenbrillen: Grundlegendes

Großteil der natürlichen Sicht unbehindert

zumeist andere Verwendung als Head Mounted Displays:

Zusatzanzeige von Computer-generiertem Content beim

Aufenthalt in natürlichen Umgebungen (z. B. Arbeit, Freizeit, Reise)

im Allgemeinen kleinere Displayfläche (als HMDs)

im Allgemeinen geringere Auflösung des Displays (als HMDs)

Content zumeist symbolisch, Piktogramm, alphanumerisch wg.

Auflösung und Größe des Displays

bei High-En-Produkten im Marktsegment

Augmented-Reality-Anwendungen möglich

03.12.2014 16

Datenbrillen

Page 17: Head Mounted Displays & Datenbrillen: VDC-Whitepaper

Datenbrillen Tracking Head Mounted Displays

Whitepaper

Head Mounted Displays & Datenbrillen - Einsatz und Systeme

Zusammenfassung

Datenbrillen - Produkte

03.12.2014 17

Epson Moverio BT100 Google Glass

ION Glass Meta One Recon Jet

Atheer One

Samsung Galaxy Glass Vuzix m2000AR Vuzix m100 Safety Vuzix M100

Epson Moverio BT200

Meta Pro

Datenbrillen

Page 18: Head Mounted Displays & Datenbrillen: VDC-Whitepaper

Datenbrillen Tracking Head Mounted Displays

Whitepaper

Head Mounted Displays & Datenbrillen - Einsatz und Systeme

Zusammenfassung

Datenbrillen - Produkte

03.12.2014 18

Datenbrillen

Hersteller Modellname Anzahl

Displays

Auflösung

horizontal

Auflösung

vertikal

Winkel-

auflösung

Sichtfeld

horizontal

Sichtfeld

vertikal

Preis grob Gewicht Tracking Kommentar

Atheer One 2 1024 768 3,0 52,0 39,0 $ 500,- 70g nein 2 x 8MP cameras

Epson Moverio BT100 2 960 540 1,2 18,4 13,8 $ 700,- 240 nein LCD, Audio

Epson Moverio BT200 2 960 540 1,2 18,4 13,8 € 700,- 124 Kompass, Gyro, Beschleunigung;

GPS in Controller LCD, Audio

GlassUp eyeGlasses 1 320 240 k.A. k.A. k.A. $ 300,- k.A. Accelerometer, Kompass Helligkeitssensor

Google Glass 1 640 360 1,2 12,5 9,4 $ 1500 54g

Beschleunigung, Gyro, Kompass,

Eyetracker, Näherungssensor,

Lagesensor

Audio, LCoS,-Display,

Touchpad, Mikrofon,

Kamera,

Helligkeitssensor

ION Glass 1 Mehrfarben-

LED k.A. k.A. k.A. k.A. $ 100,- nein

Statusanzeige für

Smartphone

Lumus DK-32 2 1280 720 0,9 20,0 15,0 k.A. k.A. nein Entwicklermodul

Lumus DK-40 1 640 480 k.A. k.A. k.A. k.A. k.A. 9DOF-IMU Kamera; Entwicklermodul

Lumus OE-32 1 1280 720 1,5 32,0 24,0 k.A. 26g nein nur Optikmodul für

Entwickler

Lumus PD-18 1 800 600 1,9 25,6 19,2 k.A. 70g nein nur Optikmodul für

Entwickler

Meta One 2 960 540 1,8 28,0 21,0 $ 667 283g 9DOF-IMU

1 x Tiefenkamera, 2 x

RGB-Kamera, Dolby 3D

Audio

Meta Pro 2 1280 720 1,5 32,0 24,0 $ 3000 180g 9DOF-IMU

1 x Tiefenkamera, 2 x

RGB-Kamera, Dolby 3D

Audio

Optinvent ORA-1 1 640 480 3,6 19,2 14,4 [presales] 80g 9DOF-IMU, GPS Audio

Recon Jet 1 432 240 2,4 17,1 9,6 $ 599 60g Beschleunigung, Gyro,

Magnetometer, GPS

Audio, Altimeter,

Barometer, Thermometer

Samsung Galaxy Glass [bislang nur Ankündigung/Gerüchte]

Vuzix M100,

M100 Safety 1 432 240 1,8 13,1 7,3 $999 k.A. 9DOF-IMU, GPS, Näherungssensor

Kamera,

Helligkeitssensor

Vuzix m2000AR 1 1280 720 1,2 26,1 14,7 $6.000 k.A. 9DOF-IMU 1 x 5MP Kamera

Page 19: Head Mounted Displays & Datenbrillen: VDC-Whitepaper

Datenbrillen Tracking Head Mounted Displays

Whitepaper

Head Mounted Displays & Datenbrillen - Einsatz und Systeme

Zusammenfassung

Tracking: 9-DOF-IMUs

Miniaturisierung, Präzisionssteigerung und Preisverfall:

Bedeutungssteigerung der Inertialsensoren (engl. inertial

measurement unit - IMU) für das Tracking

IMU-Messeinheiten beinhalten folgende Sensorarten:

3 orthogonal angeordnete Beschleunigungssensoren

(Translationssensoren): lineare Beschleunigung in x-, y-

z-Achse. Translation durch zweimaliger Integration.

3 orthogonal angeordnete Drehratensensoren

(gyroskopische Sensoren) : Winkelgeschwindigkeit um

x, y-, z-Achse. Rotation mit einfacher Integration.

Zur Bestimmung der Integrationskonstanten, zur

Verbesserung der Genauigkeit und Korrektion der Drift

der o.g. Sensoren: zusätzliche Sensoren, z.B.

Magnetfeldsensoren (Kompasssensoren) und

GNSS-Sensoren.

Bild: SEIKO Epson

Bild: Sparkfun

IMU V340 der

Fa. SEIKO Epson

IMU Razor der

Fa. Sparkfun

03.12.2014 19

Tracking

Page 20: Head Mounted Displays & Datenbrillen: VDC-Whitepaper

Datenbrillen Tracking Head Mounted Displays

Whitepaper

Head Mounted Displays & Datenbrillen - Einsatz und Systeme

Zusammenfassung

Tracking: Integration in HMDs und Spielekonsolen

Mehrere Mess-Prinzipien und -Systeme im Einsatz:

9DOF-IMUs

externe Kameras, die IR-Lichtquellen

am HMD tracken

Kameras am HMD, die externe

IR-Lichtquellen in der Umgebung tracken

Tiefenbildkameras zum Scannen der

Realumgebung, fortwährende Referenzierung

hybrider Ansätze: zumeist 9DOF-IMU in

Kombination mit optischen Verfahren für

schnelles wie auch absolutes 6-DOF-Tracking

Bild: Oculus

Bild: True Player Gear

Bild: Sony

IR-LEDs und

externe Kamera

2 Kameras an der

Frontseite des HMDs

IR-LEDs an Rückseite

des HMDs für

360°-Drehung

03.12.2014 20

Tracking

Page 21: Head Mounted Displays & Datenbrillen: VDC-Whitepaper

Datenbrillen Tracking Head Mounted Displays

Whitepaper

Head Mounted Displays & Datenbrillen - Einsatz und Systeme

Zusammenfassung

03.12.2014 21

Tracking: Integration in HMDs und Spielekonsolen

Tracking

Firmenname Webseitenadresse Produktname Prinzip DOF Arbeitsraum Abtastrate

AntVR http://www.antvr.com AntVR 2 x 9DOF-IMUs 6 nur Relativtracking 1000 Hz

Avegant http://www.avegant.com Glyph 9DOF-IMU 3 nur Relativtracking 1000 Hz

Carl Zeiss http://www.zeiss.com Cinemizer 9DOF-IMU 3 nur Relativtracking 1000 Hz

GameFaceLabs http://gamefacelabs.com GameFace 9DOF-IMU 3 nur Relativtracking 1000 Hz

Immersight http://www.immersight.de/ Immersight externe Kamera mit Mustererkennung

des passiven Tracking-Targets

6 3m 60 Hz, bei anderer

Kamera bis 330 Hz

Meta https://www.spaceglasses.com/ SpaceGlasses 9DOF-IMU 3 nur Relativtracking 1000 Hz

Microsoft www.microsoft.de Kinect

externe Kamera und

Tiefenbildkamera Auflösung Kameras 640x480

Motion

Capturing 3,5 m 30Hz

Nintendo http://www.nintendo.de

wii

optisch (Infrarot-Kamera in

Controller) und

Beschleunigungssensoren

Auflösung Kamera

1024 x 768 bei 45°

Öffnungswinkel

6 1-3 m

Sensor 100Hz,

Bluetooth-Abfrage

aber nur 50 Hz

Oculus http://www.oculusvr.com Rift 2 9DOF-IMU und externe Kamera;

IR-LEDs vorne auf dem HMD, 360°-Tracking

6 Zimmer 1000 Hz

Sony http://www.sony.de Morpheus 9DOF-IMU und externe Kamera, IR-LEDs

vorne und hinten auf dem HMD, 360°-Tracking

6 Zimmer 1000 Hz

Sony http://www.sony.de

Playstation Move

optisch (externe Kamera),

Gyroskop, Neigungs-

winkelmesser

640 x 480 @ 60 Hz

320 x 240 @ 120 Hz bei

56° - 75° Öffn.-Winkel

6 5 m 60 Hz oder 120 Hz

je nach Auflösung

Sulon http://sulontechnologies.com Cortex 9DOF-IMU und Tiefensensor auf HMD

scant Umgebung und referenziert in ihr

6 Zimmer optisch: 50 Hz

Technical Ilusions http://technicalillusions.com CastAR Trackingkamera in Brille, die IR-LEDs

in Umgebung trackt

6 Zimmer kA

True Player Gear http://www.trueplayergear.com Totem 2 Kameras an der Frontseite des HMDs,

die Umgebung referenzieren

6 Zimmer kA

Valve http://www.valvesoftware.com Valve HMD 2 Kameras vorne und hinten auf HMD

zur Umgebungs-/ Mustererkennung

6 Zimmer kA

Page 22: Head Mounted Displays & Datenbrillen: VDC-Whitepaper

Datenbrillen Tracking Head Mounted Displays

Whitepaper

Head Mounted Displays & Datenbrillen - Einsatz und Systeme

Zusammenfassung

Tracking: Eye Tracking

Nutzen für:

Usability-Untersuchungen

Design-Entscheidungen

Aufmerksamkeitsanalysen

HMD-integrierte Eye-Tracking-Lösungen:

2011: Google-Patent für Eye Tracking

in Google Glass

Lösungen:

- HMD „Fove“

- SensoMotoric Instruments (SMI) für Oculus

- Arrington Research für HMDs von Sony,

Oculus, Sensics, CyberMind, Virtual Realities

Bild: Arrington Research

Bild: Arrington Research

Bild: Arrington Research

Getracktes Auge

Heat Map, erzeugt

über Eye Tracking

Hardware-technischer

Aufbau

03.12.2014 22

Tracking

Page 23: Head Mounted Displays & Datenbrillen: VDC-Whitepaper

Datenbrillen Tracking Head Mounted Displays

Whitepaper

Head Mounted Displays & Datenbrillen - Einsatz und Systeme

Zusammenfassung

Zusammenfassung: Einschätzungen

der Markt für HMDs und für Trackingsysteme

wird sich in den kommenden 5 Jahren sehr stark

verändern

Markets and Markets:

- globaler HMD-Markt bei $12,28 Milliarden

im Jahr 2020

- jährliche Wachstumsrate 2014-2020: 57%

Einsatzmöglichkeiten guter HMDs enorm

(v.a. Innenraum-Begehungen, Training)

Einschränkungen der Fähigkeit zur Kooperation

sind abstellbar

03.12.2014 23

Zusammenfassung

Page 24: Head Mounted Displays & Datenbrillen: VDC-Whitepaper

Datenbrillen Tracking Head Mounted Displays

Whitepaper

Head Mounted Displays & Datenbrillen - Einsatz und Systeme

Zusammenfassung

Zusammenfassung: Literatur

Bayer, Michael M.: Introduction to Helmet

Mounted Displays. In: Rash, Clarence E. (Ed.):

Helmet-mounted displays : sensation, perception,

and cognition issues, S. 47-108, U.S. Army

Aeromedical Research Laboratory, 2009

Bundesanstalt für Arbeitsschutz und

Arbeitsmedizin: Datenbrillen - Aktueller Stand von

Forschung und Umsetzung sowie zukünftiger

Entwicklungsrichtungen. Workshop vom 20. Juni

2011, Dortmund, 2011

Gross, Frank: Head Mounted Displays für den

professionellen Einsatz: Stand der aktuellen

Produkte am Markt. In: Displaytrends 2013 - Head

Mounted Displays, Datenbrillen & Co, Workshop

am Virtual Dimension Center Fellbach, Fellbach,

14.03.2013

Li, Hua et. al.: Review and analysis of avionic

helmet-mounted displays. In : Optical Engineering

52(11), 110901, November 2013

03.12.2014 24

N.N.: Head Mounted Display (HMD) Market by

Products (Helmet Mounted, Wearable Glass),

Components (Micro display, Camera, control unit,

Tracker, Accessories), Applications (Defense,

industrial, Video Gaming) & Geography - Global

Analysis and Forecast to 2020, Markets and

Markets, Mai 2014

N.N.: Global Head-mounted Display Market,

TechNavio, Januar 2013

N.N.: Head Mounted Display (HMD) Market

Analysis By Product (Helmet Mounted Display,

Wearable Glass), By End-Use (Defense, Consumer),

By Application (Imaging, Security, Tracking, Training

& Simulation) And Segment Forecasts To 2020,

Grand View Research, Oktober 2014

Zusammenfassung

Page 25: Head Mounted Displays & Datenbrillen: VDC-Whitepaper

Datenbrillen Tracking Head Mounted Displays

Whitepaper

Head Mounted Displays & Datenbrillen - Einsatz und Systeme

Zusammenfassung

Zusammenfassung: Links

http://www.stereo3d.com/hmd.htm

Bungert, Christoph: HMD/headset/VR-helmet Comparison Chart, abgerufen am 20.6.2014

http://www.vrbrillen.net

Kovshenin, Konstantin: VR Brillen. Head Mounted Display – Der nächste Quantensprung in

Gaming und Film, abgerufen am 20.6.2014

http://www.roadtovr.com/head-mounted-display-hmd-vr-headset-comparison/

Road to VR: HMD Comparison. Head Mounted Display (HMD) / VR Headset Comparison

Chart, abgerufen am 20.6.2014

http://www.vdc-fellbach.de/wissen/vr-hardware/head-mounted-displays

Runde, Christoph: Head Mounted Displays & Datenbrillen, abgerufen am 20.6.2014

http://www.vrnerds.de/hardvr/96-2/

Uthe, Nico, et al.: VR-Nerds a Virtual Reality Showcase: Head Mounted Displays, abgerufen

am 20.6.2014

03.12.2014 25

Zusammenfassung

Page 26: Head Mounted Displays & Datenbrillen: VDC-Whitepaper

© Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC

Sie interessieren sich für das Thema und benötigen einen kompetenten

Ansprechpartner?

Sprechen Sie gerne mit uns.

Virtual Dimension Center (VDC) Fellbach

Auberlenstr. 13

70736 Fellbach

www.vdc-fellbach.de

Tel.: 0711 / 58 53 09 – 0

E-Mail: [email protected]