DE102017219468B4 - Method and device for using a virtual reality device - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Nutzung einer Virtuell-Reality-Funktion einer Virtual-Reality-Einrichtung (4, 5, 44) durch einen Nutzer (2, 3) in einem Fahrzeug (1) mit den Schritten:Ermittlung einer Eigenbewegung des Fahrzeugs (1),Ermittlung einer Position und einer Orientierung des Kopfes des Nutzers (2, 3) im Fahrzeug (1),Einblenden zusätzlicher optischer visueller Merkmale (9, 31) in einen von der Virtual-Reality-Einrichtung erzeugten virtuellen Raum, welcher virtuelle Objekte und eine virtuelle Szene umfasst, wobeidie zusätzlichen optischen visuellen Merkmale (9, 31) nicht auf die virtuellen Objekte und die virtuelle Szene des virtuellen Raums abgebildet werden, unddie optischen visuellen Merkmale (9, 31) mit der Eigenbewegung des Fahrzeugs (1) sowie der Position und der Orientierung des Kopfes des Nutzers (2, 3) im Fahrzeug (1) korrespondieren.Method for using a virtual reality function of a virtual reality device (4, 5, 44) by a user (2, 3) in a vehicle (1), with the steps: determining a movement of the vehicle (1), determining a position and an orientation of the head of the user (2, 3) in the vehicle (1), showing additional optical visual features (9, 31) in a virtual space generated by the virtual reality device, which virtual objects and a virtual scene comprises, wherein the additional optical visual features (9, 31) are not mapped onto the virtual objects and the virtual scene of the virtual space, and the optical visual features (9, 31) with the own movement of the vehicle (1) and the position and the orientation of the head of the user (2, 3) in the vehicle (1).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzung einer Virtual-Reality-Einrichtung durch einen Nutzer in einem Fahrzeug sowie eine entsprechende Vorrichtung.The invention relates to a method for using a virtual reality device by a user in a vehicle and a corresponding device.
Im Zuge automatischer Fahrfunktionen und der zunehmenden Verbreitung von Virtual-Reality-Einrichtungen, wie beispielsweise einer Virtual- Reality-Brille, abgekürzt VR-Brille, bekommt die Nutzung solcher VR-Brillen auch in Fahrzeugen eine zunehmende Bedeutung. Insassen und Fahrer können während der Fahrt eine solche Brille nutzen, die andere Inhalte als die tatsächliche Umgebung des Fahrzeuginnenraums abbildet.In the course of automatic driving functions and the increasing spread of virtual reality devices, such as virtual reality glasses, VR glasses for short, the use of such VR glasses in vehicles is also becoming increasingly important. Occupants and drivers can use such glasses while driving, which depict content other than the actual environment of the vehicle interior.
Es ist bekannt, dass Kopfbewegungen und damit verbundene Beschleunigungs- und Drehreize, die dem Nutzer nicht durch die visuelle Darstellung zurückgemeldet werden, in sehr kurzer Zeit, teilweise innerhalb weniger Sekunden, zu sehr unangenehmen körperlichen Wahrnehmungen führen können. Hierzu gehören Schwindel und Übelkeit bis hin zu Desorientierung, Kopfschmerzen und Kreislauferscheinungen. Nach dem heutigen Stand der Forschung wird die Ursache in eben den auf den Körper wirkenden Beschleunigungsreize vermutet, zu denen ein visuelles Feedback fehlt.It is known that head movements and the associated acceleration and rotation stimuli, which are not reported back to the user through the visual representation, can lead to very unpleasant physical perceptions in a very short time, sometimes within a few seconds. These include dizziness and nausea through to disorientation, headaches and circulatory symptoms. According to the current state of research, the cause is assumed to be the acceleration stimuli acting on the body, for which there is no visual feedback.
Erschwerend zur Situation im Fahrzeug kommt hinzu, dass zusätzlich zu den eigenen Körperbewegungen über die Bewegung des Fahrzeugs weitere Beschleunigungskräfte auf den Nutzer einwirken.The situation in the vehicle is aggravated by the fact that in addition to the user's own body movements, further acceleration forces act on the user via the movement of the vehicle.
Zur Milderung des auftretenden Schwindelgefühls in unbewegten Umgebungen sind zahlreiche Erkenntnisse verfügbar, was sowohl die Gestaltung der dargebotenen virtuellen Umgebungen, die Verarbeitung von Benutzereingaben als auch Vorrichtungen zur Erzeugung von zusätzlichen Inhalten, die dem Nutzer eine visuelle Rückmeldung passend zu den von ihm wahrgenommenen Reizen bieten, betrifft. Darunter findet sich ein Verfahren, das ein dünnes Koordinatennetz in die virtuelle Welt einblendet, das vom Nutzer jederzeit zur Orientierung genutzt werden kann.Numerous findings are available to mitigate the dizziness that occurs in still environments, including the design of the virtual environments presented, the processing of user input, and devices for generating additional content that provide the user with visual feedback appropriate to the stimuli perceived by him. regards. Among them is a process that displays a thin grid of coordinates in the virtual world, which the user can use at any time for orientation.
Die Druckschrift
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Nutzung der Reality-Funktion einer Virtual-Reality-Einrichtung, insbesondere eine Virtual-Reality-Brille, zu schaffen, die dem Nutzer die Wahrnehmung körperlicher Unannehmlichkeiten bzw. Unpässlichkeiten erspart oder diese zumindest verringert.The invention is therefore based on the object of creating a method and a device for using the reality function of a virtual reality device, in particular virtual reality glasses, which prevent the user from experiencing physical inconveniences or indispositions or these at least reduced.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by a method having the features of
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Nutzung der Virtual-Reality-Funktion einer Virtual-Reality-Einrichtung durch einen Nutzer in einem Fahrzeug führt die folgenden Schritte aus:
- - Ermittlung der Eigenbewegung des Fahrzeugs,
- - Ermittlung der Position und der Orientierung des Kopfes des Nutzers im Fahrzeug,
- - Einblenden zusätzlicher optischer visueller Merkmale in den von der Virtual-Reality-Einrichtung erzeugten virtuellen Raum, welcher virtuelle Objekte und virtuelle Szenen umfasst, wobei die zusätzlichen optischen visuellen Merkmale nicht auf die virtuellen Objekte und die virtuelle Szene des virtuellen Raums abgebildet werden, und
- - die optischen visuellen Merkmale mit der Eigenbewegung des Fahrzeugs sowie der Position und der Orientierung des Kopfes des Nutzers im Fahrzeug korrespondieren.
- - determination of the vehicle's own movement,
- - determining the position and orientation of the user's head in the vehicle,
- - Displaying additional optical visual features in the virtual space generated by the virtual reality device, which includes virtual objects and virtual scenes, with the additional optical visual features not being mapped onto the virtual objects and the virtual scene of the virtual space, and
- - the optical visual features correspond to the vehicle's own movement and the position and orientation of the user's head in the vehicle.
Durch das visuelle Feedback werden die unangenehmen körperlichen Wahrnehmungen zumindest gemildert, im optimalen Fall verhindert. Dabei bezieht sich das Feedback sowohl auf die Eigenbewegung des Fahrzeugs als auch auf die Position und die Orientierung des Kopfes des Nutzers.The visual feedback at least alleviates the unpleasant physical perceptions, ideally prevents them. The feedback refers both to the vehicle's own movement and to the position and orientation of the user's head.
Vorzugsweise umfasst die Eigenbewegung des Fahrzeugs die Geschwindigkeit einschließlich der Fahrtrichtung und die Beschleunigung des Fahrzeugs einschließlich messbarer Wankbewegungen, Rollbewegungen und Nickbewegungen. Es wird daher das visuelle Feedback als Funktion der genannten Größen erzeugt, so dass der Nutzer in seiner virtuellen Umgebung Signale von der auf ihn einwirkenden realen Umgebung erhält. The vehicle's own movement preferably includes the speed including the direction of travel and the acceleration of the vehicle including measurable rolling movements, rolling movements and pitching movements. The visual feedback is therefore generated as a function of the variables mentioned, so that the user in his virtual environment receives signals from the real environment affecting him.
Weiter bevorzugt wird die Virtual-Reality-Einrichtung durch eine vom Nutzer getragene Virtual-Reality-Brille verwirklicht, die in einer automotiven Umgebung zum Einsatz kommen soll.More preferably, the virtual reality device is implemented by virtual reality glasses worn by the user, which are to be used in an automotive environment.
Weiter bevorzugt werden die optischen visuellen Merkmale durch ein Partikelfeld gebildet, welches sich korrespondierend zur Eigenbewegung des Fahrzeugs im virtuellen Raum fließend fortbewegt. Auf diese Weise kann dem Nutzer die Eigenbewegung des Fahrzeugs vermittelt werden.More preferably, the optical visual features are formed by a particle field, which moves smoothly corresponding to the vehicle's own movement in the virtual space. In this way, the user can be informed of the vehicle's own movement.
Weiter bevorzugt werden die messbaren Wankbewegungen, Rollbewegungen und Nickbewegungen auf ein visuelles Modell in dem virtuellen Raum übertragen, wobei das visuelle Modell durch die optischen visuellen Merkmale gebildet wird.The measurable rolling movements, rolling movements and pitching movements are more preferably based on a visual model in the virtual Transmitted space, the visual model being formed by the optical visual features.
Weiter bevorzugt können die optischen visuellen Merkmale durch ein sich im virtuellen Raum bewegendes Ensemble beziehungsweise Feld von Pfeilen, Strichen und/oder Punkten gebildet werden. Dabei können die optischen visuellen Merkmale in ihrer Art, Anzahl, Strichstärke, Transparenz und Farbe an die Eigenbewegung des Fahrzeugs sowie an die Position und die Orientierung des Kopfes des Nutzers angepasst sein.More preferably, the optical visual features can be formed by an ensemble or field of arrows, lines and/or dots moving in virtual space. The type, number, line thickness, transparency and color of the optical visual features can be adapted to the vehicle's own movement and to the position and orientation of the user's head.
Weiter bevorzugt wird durch die Eigenbewegung des Fahrzeugs die Beobachterposition in dem virtuellen Raum beeinflusst. Ferner kann die Eigenbewegung des Fahrzeugs in der virtuellen Umgebung abgebildet werden. Mit anderen Worten, die Beobachterposition wird durch die Eigenbewegung verändert und/oder die Eigenbewegung spiegelt sich in der virtuellen Umgebung, beispielsweise in den Objekten, wider.More preferably, the observer's position in the virtual space is influenced by the vehicle's own movement. Furthermore, the vehicle's own movement can be mapped in the virtual environment. In other words, the observer's position is changed by their own movement and/or their own movement is reflected in the virtual environment, for example in the objects.
Weiter bevorzugt können Teile der ermittelten Eigenbewegung auf die optischen visuellen Merkmale abgebildet werden, während weitere Teile der ermittelten Eigenbewegung in die virtuellen Objekte und in die virtuelle Szene abgebildet werden können. Dies könnte so ausgeführt werden, dass globale niedrigfrequente Bewegungen des Fahrzeugs auf die künstlichen Merkmale moduliert werden, während sprunghafte Erschütterungen zusätzlich auch auf die Objekte in der Szene abgebildet werden. Auch eine umgekehrte Anwendung kann sich je nach Situation als vorteilhaft erweisen.More preferably, parts of the determined self-motion can be mapped onto the optical visual features, while other parts of the determined self-motion can be mapped into the virtual objects and into the virtual scene. This could be done in such a way that global low-frequency movements of the vehicle are modulated onto the artificial features, while erratic vibrations are additionally also mapped onto the objects in the scene. A reverse application can also prove advantageous depending on the situation.
Entwickler von Virtual-Reality-Anwendungen können solche Objekte und Inhalte der künstlichen Umgebung an einer Schnittstelle besonders dafür ausweisen, dass diese geeignet sind, solche Beschleunigungsmessungen abzubilden. So könnte beispielsweise für eine Anwendung, in der man in einem virtuellen Raum sitzt und durch Fenster die äußere Umgebung betrachtet, das Objekte welches den fernen Himmel abbildet, den sogenannten Skydome, entsprechende Beschleunigungsmessungen als Bewegungen abbilden. Durch den sich bewegenden Himmel würde für den Benutzer in der virtuellen Umgebung wiederum ein visueller Eindruck entstehen, der gut zu seinen Wahrnehmungen passt.Developers of virtual reality applications can identify such objects and content of the artificial environment at an interface as being suitable for depicting such acceleration measurements. For example, for an application in which one sits in a virtual room and looks at the external environment through windows, the objects that depict the distant sky, the so-called skydome, could depict corresponding acceleration measurements as movements. The moving sky would in turn create a visual impression for the user in the virtual environment that fits well with their perceptions.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Nutzung der Virtual-Reality-Funktion einer Virtual-Reality-Einrichtung durch einen Nutzer in einem Fahrzeug, wobei die Vorrichtung zur Durchführung des im Vorangegangenen erläuterten Verfahrens eingerichtet und ausgelegt ist, umfasst:
- - eine Virtual-Reality-Einrichtung,
- - eine Einrichtung zur Ermittlung der Eigenbewegung des Fahrzeugs,
- - eine Einrichtung zur Bestimmung der Position und der Orientierung des Kopfes des Nutzers, und
- - eine Einrichtung zur Erzeugung zusätzlicher optischer visueller Merkmale und deren Einblendung in den von der Virtual-Reality-Einrichtung erzeugten virtuellen Raum, wobei die optischen visuellen Merkmale eine Funktion der Eigenbewegung des Fahrzeugs sowie der Position und Orientierung des Kopfes des Nutzers sind.
- - a virtual reality facility,
- - a device for determining the vehicle's own movement,
- - means for determining the position and orientation of the user's head, and
- - A device for generating additional optical visual features and their display in the virtual space generated by the virtual reality device, wherein the optical visual features are a function of the vehicle's own movement and the position and orientation of the user's head.
Der Gegenstand der Erfindung betrifft zusammenfassend ein System, das die Eigenbewegung und auftretende Beschleunigungen des Fahrzeugs sehr genau misst und dem Nutzer der VR-Brille kombiniert mit dem verfügbaren Wissen über die Position und die Orientierung seines Kopfes im Fahrzeugreferenzsystem geeignete visuelle Inhalte darbietet, anhand derer der Nutzer passende Reize wahrnimmt, die mit den wahrgenommenen Beschleunigungen geeignet korrespondieren.In summary, the subject of the invention relates to a system that measures the vehicle's own movement and accelerations that occur very precisely and, combined with the available knowledge about the position and orientation of his head in the vehicle reference system, presents the user of the VR glasses with suitable visual content, on the basis of which the User perceives suitable stimuli that correspond appropriately with the perceived accelerations.
Dabei sind diverse Ausgestaltungen möglich. So könnte das Fahrerleben durch einen visuellen Effekt in der virtuellen Umgebung derart repräsentiert werden, dass den Betrachter scheinbar ein Partikelfeld umgibt, das sich korrespondierend zur Fahrzeugbewegung sowie der Blickrichtung des Nutzers fließend fortbewegt.Various configurations are possible. For example, the driver's life could be represented by a visual effect in the virtual environment in such a way that the viewer is surrounded by a particle field that moves smoothly in accordance with the vehicle's movement and the user's line of sight.
Es könnte aber auch von einer Fließbewegung Abstand genommen werden und rein das messbare Wanken, Rollen und Nicken der Fahrzeugkabine auf ein statisches visuelles Modell in der virtuellen Umgebung übertragen werden, beispielsweise ein dünn gezeichnetes Koordinatengitter, wobei gegebenenfalls sich die restlichen Inhalte der virtuellen Umgebung entsprechend mitbewegen können.However, a flow movement could also be avoided and the measurable rolling, rolling and pitching of the vehicle cabin transferred to a static visual model in the virtual environment, for example a thinly drawn coordinate grid, with the remaining contents of the virtual environment possibly moving accordingly can.
Ferner könnte das System so ausgestaltet sein, dass es von den sensorisch erfassten Beschleunigungen abgeleitet visuelle Reize darbietet, aber die Beschleunigungen nicht originalgetreu wiedergibt, sondern in abgewandelter Form, die nachweislich ebenso zu einer Milderung des nachteiligen Effektes führt, aber gleichzeitig den Betrachter nicht so stark visuell fordert.Furthermore, the system could be designed in such a way that it presents visual stimuli derived from the sensory detected accelerations, but does not reproduce the accelerations true to the original, but in a modified form, which demonstrably also leads to a mitigation of the disadvantageous effect, but at the same time does not affect the viewer as much visually demands.
Die Vorteile der Lösung liegen insbesondere darin, dass virtuelle Umgebungen während der Fahrt genutzt werden können, ohne dass durch die von außen zugeführte Beschleunigungsreize nachteilige Effekte beim Benutzer entstehen.The advantages of the solution are, in particular, that virtual environments can be used while driving without the user having any adverse effects from external acceleration stimuli.
Der Benutzer erhält intuitiv erfahrbare visuelle Rückmeldungen über den Bewegungszustand des Fahrzeugs, wie Stillstand, Anfahren oder Fahrt, ohne die Immersion in die virtuelle Umgebung aufgeben zu müssen.The user receives intuitive visual feedback about the vehicle's movement status, such as standstill, starting or driving, without having to give up immersion in the virtual environment.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Dabei zeigt
-
1a zwei in Fahrtrichtung sitzende Personen in einem Fahrzeug mit VR-Brillen, -
1b die Personen der1a mit nicht mit der Fahrtrichtung übereinstimmenden Sitzrichtungen, -
1c die Personen der1b mit visuellen Hinweisen im Virtual-Reality-Raum, -
2a eine virtuelle Arbeitsumgebung ohne visuelle Merkmale im Virtual-Reality-Raum, -
2b eine virtuelle Arbeitsumgebung mit visuellen Merkmalen im Virtual-Reality-Raum, und -
3 eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur Nutzung der Virtual-Reality-Funktion einer Virtual-Reality-Einrichtung.
-
1a two people sitting in the direction of travel in a vehicle with VR glasses, -
1b the people of1a with seat directions that do not match the direction of travel, -
1c the people of1b with visual cues in virtual reality space, -
2a a virtual work environment without visual features in virtual reality space, -
2 B a virtual work environment with visual features in virtual reality space, and -
3 a schematic representation of the device for using the virtual reality function of a virtual reality device.
In
Dabei zeigt
Diese optischen Merkmale 31 können auch als Funktion der gemessenen Bewegungen des Fahrzeugs 1 der
In einer weiteren Variante können die Messungen der Eigenbewegung des Fahrzeugs 1 sowie der Blickrichtung des Nutzers nicht nur auf die künstlich zur Orientierung hinzugefügten visuellen Merkmale 31 angewendet werden, sondern auch auf die eigentlichen Inhalte der Simulation selbst, also auf die Tastatur 20 und Bildschirme 23 bis 30 mit Bildschirminhalten.In a further variant, the measurements of the movement of the
Ferner kann durch derartige Messungen der Fahrzeugbewegung sowohl die Beobachterposition in der künstlichen Welt beeinflusst als auch die künstliche virtuelle Umgebung die Bewegungen des Fahrzeugs 1 abgebildet werden. So könnte zum Beispiel die Tastatur 20 und ein Bildschirm der Bildschirme 23 bis 30 in der virtuellen Umgebung eine genau passende sprunghafte Bewegung ausführen, wenn das Fahrzeug 1 über eine Bodenwelle fährt, so dass der Benutzer 2, 3 auch über diese sichtbaren Bewegungen der Objekte seiner virtuellen Umgebung eine genaue und passende Rückmeldung zu den wahrgenommenen Beschleunigungsreizen erhält.Furthermore, such measurements of the vehicle movement can influence both the observer's position in the artificial world and the artificial virtual environment can influence the movements of the
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Fahrzeugvehicle
- 22
- Personperson
- 33
- Personperson
- 44
- VR-BrilleVR glasses
- 55
- VR-BrilleVR glasses
- 66
- Blickrichtungline of sight
- 77
- Blickrichtungline of sight
- 88th
- Fahrtrichtungdriving direction
- 99
- optische Merkmale optical features
- 2020
- TastaturKeyboard
- 2121
- Handhand
- 2222
- Handhand
- 2323
- Bildschirm mit Bildschirminhaltscreen with screen content
- 2424
- Bildschirm mit Bildschirminhaltscreen with screen content
- 2525
- Bildschirm mit Bildschirminhaltscreen with screen content
- 2626
- Bildschirm mit Bildschirminhaltscreen with screen content
- 2727
- Bildschirm mit Bildschirminhaltscreen with screen content
- 2828
- Bildschirm mit Bildschirminhaltscreen with screen content
- 2929
- Bildschirm mit Bildschirminhaltscreen with screen content
- 3030
- Bildschirm mit Bildschirminhaltscreen with screen content
- 3131
- eingeblendete Pfeile als optische MerkmaleSuperimposed arrows as optical features
- 4040
- Vorrichtung zur Nutzung der Virtual-Reality-EinrichtungDevice for using the virtual reality device
- 4141
- Einrichtung zur Ermittlung der EigenbewegungDevice for determining the proper motion
- 4242
- Einrichtung zur Ermittlung der Position des NutzersDevice for determining the position of the user
- 4343
- Einrichtung zur Erzeugung optischer visueller MerkmaleDevice for generating optical visual characteristics
- 4444
- Virtual-Reality-EinrichtungVirtual Reality Facility
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