head mounted displays & datenbrillen: vdc-whitepaper
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
© 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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Datenbrillen Tracking Head Mounted Displays
Whitepaper
Head Mounted Displays & Datenbrillen - Einsatz und Systeme
Zusammenfassung
Neue und angekündigte HMDs
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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
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
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
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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]
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
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Head Mounted Displays
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
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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/
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
Datenbrillen Tracking Head Mounted Displays
Whitepaper
Head Mounted Displays & Datenbrillen - Einsatz und Systeme
Zusammenfassung
Datenbrillen - Produkte
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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
Datenbrillen Tracking Head Mounted Displays
Whitepaper
Head Mounted Displays & Datenbrillen - Einsatz und Systeme
Zusammenfassung
Datenbrillen - Produkte
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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
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
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
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
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
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Tracking
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
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Zusammenfassung
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
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
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Zusammenfassung
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