Koordináta-rendszerek

Szolgáltatás HoloLens (1. generációs) HoloLens 2. Modern headsetek
Helyhez kötött referenciakeret ✔️ ✔️ ✔️
Csatolt referenciakeret ✔️ ✔️ ✔️
Referenciakeret szakasza Még nem támogatott Még nem támogatott ✔️
Térbeli horgonyok ✔️ ✔️ ✔️
Térbeli leképezés ✔️ ✔️
Jelenetértés ✔️

Vegyes valóságú felhasználói élmény skálái

Vegyes valóságon alapuló alkalmazásokat tervezhet a felhasználói élmények széles köréhez, a 360 fokos videómegtekintőktől a headset-tájolást használó teljes világméretű alkalmazásokig és játékokig térbeli leképezés és térbeli horgonyok használatával:


Felhasználói élmény méretezése Követelmények Példaélmény
Csak tájolás Headset tájolása (súlyhoz igazított) 360° videómegjelenítő
Helyhezes skálázva Plusz a headset pozíciója a nullától függően Versenyjáték vagy űrszimulátor
Állandó skálázva A fenti plusz fázispadló eredete A játék, ahol a játék és a játék a helyén van
Helyiségméret A fenti plusz fázishatárok sokszög A game játék, ahol a feladványt járja
Világméretű Térbeli horgonyok (és általában térbeli leképezés) Játék, amely valódi falból, például RoboRaidból érkezik

A fenti tapasztalatok egy "beágyazó" modellt követnek. Az alkalmazástervezés alapelve Windows Mixed Reality hogy egy adott headset támogatja a célélmény-méretezésre és kisebb léptékre készült alkalmazásokat:


6DOF-követés Meghatározott padló 360° követés Definiált kötések Térbeli horgonyok Maximális felhasználói élmény
No - - - - Csak tájolás
Igen No - - - Ülő
Igen Igen No - - Álló – Előre
Igen Igen Igen No - Álló – 360°
Igen Igen Igen Igen No Szoba
Igen Igen Igen Igen Igen Világ

A Stage referenciakeret még nem támogatott a HoloLens. A HoloLens alkalmazásnak jelenleg térbeli leképezés vagy jelenetértelmezés használatával kell megtalálnia a felhasználó padlóját és falát.

Térbeli koordinátarendszerek

Minden 3D-s grafikus alkalmazás Descartes-koordinátarendszereket használ a virtuális objektumok pozíciói és tájolása alapján. Ezek a koordinátarendszerek 3 különböző tengelyt hoznak létre, amelyek mentén az objektumokat el lehet látni: egy X, Y és Z tengelyt.

Vegyes valóságban azalkalmazásai a virtuális és fizikai koordinátarendszerekre is ki vannak ásva. Windows a fizikai világban valós jelentéssel bíró koordinátarendszert térbeli koordinátarendszernek hív.

A térbeli koordinátarendszerek a koordinátaértékeket mérőkben fejezik ki. Ez azt jelenti, hogy az X, Y vagy Z tengelyen két egységre helyezve objektumok két méter távolságra jelennek meg egymástól vegyes valóságban való megjelenítéskor. Ennek tudatában egyszerűen renderelhet objektumokat és környezeteket valós méretekben.

A descartes-i koordinátarendszerek általában jobb vagy bal oldaliak is. A térbeli koordinátarendszerek a Windows mindig jobb kezűek, ami azt jelenti, hogy a pozitív X tengely jobb, a pozitív Y tengely felfelé mutat (a tömeghez igazítva), a pozitív Z tengely pedig Ön felé.

Mindkét koordinátarendszerben a pozitív X tengely jobbra, a pozitív Y tengely pedig felfelé mutat. A különbség az, hogy a pozitív Z tengely az Ön felé vagy felé mutat. Ne feledje, hogy a pozitív Z tengely melyik irányra mutat úgy, hogy a bal vagy a jobb kézzel rámutat a pozitív X irányra, és a pozitív Y irányba gördöli őket. Az ön felé vagy az Öntől távolodó ujjlenyomatok iránya az az irány, a pozitív Z tengely a koordinátarendszerre mutat.

Csak tájolási vagy helyméretű felhasználói élmény kiépítése

A holografikus renderelés kulcsa, hogy a felhasználó előrejelezhető fejléssel egyezően módosítja a hologramok minden egyes képkockáját. A helyhez kötött referenciakeret használatával olyan helyhez kötött felületeket építhet, amelyek a felhasználó fejpozícióját és tájolását is tiszteletben tartják.

Egyes tartalmaknak figyelmen kívül kell hagyniuk az fejpozíció frissítéseit, és rögzítetten kell tartaniuk a választott fejlécet és a felhasználótól való távolságot. Az elsődleges példa a 360 fokos videó: mivel a videó rögzített nézőpontból készült, ez rontja a tartalom alapján áthelyezett nézetpozíciót, még akkor is, ha a felhasználó a megtekintés tájolása megváltozik. Ilyen csak tájolási élményt csatolt referenciakeret használatával építhet ki.

Helyhez kötött referenciakeret

Az egy helyhez kötött referenciakeret által biztosított koordinátarendszer úgy működik, hogy a világ alapján a lehető stabilan tartsa az objektumok pozícióját a felhasználó fejében.

A játékmotorok, például a Unity,a helyhez kötött referenciakeretek határozzák meg a motor "világ eredetét". Az egy adott világ koordinátáira helyezett objektumok az álló hivatkozási képkockával határozzák meg a való világbeli pozíciójukat ugyanazokkal a koordinátákkal. Az olyan tartalmakat, amelyek a világba maradnak, még akkor is, ha a felhasználó körbe jár, világ által zárolt tartalomnak nevezik.

Az alkalmazások általában egy helyhez kötött referenciakeretet hoznak létre indításkor, és annak koordinátarendszerét használják az alkalmazás teljes élettartama során. A Unity alkalmazásfejlesztőjeként egyszerűen elkezdheti a tartalom elhelyezését a forrás alapján, amely a felhasználó kezdeti fejpozícióját és tájolását fogja tartalmazni. Ha a felhasználó egy új helyre költözik, és szeretné folytatni a kis- és helyméretű felhasználói élményt, akkor ezen a helyen újabbakra is átveheti a világ eredetét.

Idővel, ahogy a rendszer jobban megismeri a felhasználó környezetét, megállapíthatja, hogy a valós világ különböző pontjai közötti távolság rövidebb vagy hosszabb, mint amit a rendszer korábban gondolott. Ha hologramokat renderel egy olyan alkalmazás referenciakeretében a HoloLens-on, ahol a felhasználók egy körülbelül 5 méter széles területen túlra esnek, az alkalmazás eltérést észlelhet a hologramok megfigyelt helyén. Ha a felhasználói élményben a felhasználók több mint 5 métert barangolnak, egy olyan világméretű felhasználói élményt épít, amely más technikákat igényel ahologramok stabilitásának érdekében, az alábbiakban leírtak szerint.

Csatolt referenciakeret

A csatolt hivatkozási képkocka a felhasználóval együtt mozog, és rögzített fejléc van meghatározva, amikor az alkalmazás először létrehozza a keretet. Ez lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy a hivatkozási kereten belül elhelyezett tartalmakat nézzen körül. Az ezen a felhasználóhoz viszonyított módon renderelt tartalmakat test zárolt tartalomnak nevezzük.

Ha a headset nem tudja kideríteni, hogy hol van a világon, egy csatolt referenciakeret biztosítja az egyetlen koordinátarendszert, amely hologramok renderelhető. Így ideális a tartalék felhasználói felület megjelenítéséhez, amely tudatja a felhasználóval, hogy az eszköz nem találja meg őket a világon. A kis vagy nagyobb méretű alkalmazásoknak tartalmazniuk kell egy csak tájolásos tartalékot, amely segít a felhasználónak az újralépésben, a kezdőlapon láthatóhoz Mixed Reality hasonlóan.

Állandó vagy helyiségméretű felhasználói élmény kiépítése

Ha a modern headseten a helyhez méreten kívülre is felépít egy állandó méretű élményt, használhatja areferenciakeretet.

Annak érdekében, hogya felhasználók az előre meghatározott 5 méteres határon belül járják a helyiséget, a fázishatárokat is ellenőrizheti.

Referenciakeret szakasza

A modern headsetek első beállításakor afelhasználó meghatároz egy fázist, amely azt a helyiséget jelöli, amelyben vegyes valóságot fog tapasztalni. A fázis minimálisan meghatározza afázis eredetét, egy térbeli koordinátarendszert, amely a felhasználó által választott padlópozícióra és előre tájolásra van használhatja az eszközt. Ha tartalmat helyez ebben a szakasz koordinátarendszerbe az Y=0 alapsíkon, biztosíthatja, hogy a hologramok a felhasználó álló állása esetén is kényelmesen elférhessenek, így a felhasználók állandó élményt kaphatnak.

Fázishatárok

A felhasználó igény szerint fázishatárokat is meghatározhat, egy olyan területet a helyiségen belül, ahol a vegyes valóságban mozoghat. Ha igen, az alkalmazás egy helyiségméretű felhasználói élményt építhet kiezekkel a korlátokkal, így biztosítva, hogy a hologramok mindig ott legyen, ahol a felhasználó elérheti őket.

Mivel a referenciaszakasz egyetlen rögzített koordinátarendszert biztosít, amelyben a padlóhoz viszonyított tartalmakat helyezze el, ez a legegyszerűbb út a virtuális valósági headsetek számára fejlesztett állandó és helyiségméretű alkalmazások portolására. A VR-platformokhoz képest azonban egyetlen koordinátarendszer csak körülbelül 5 méter (16 láb) magasságban tudja stabilizálni a tartalmat, mielőtt a karok effektusai a középponttól távol lévő tartalmat észrevehetően eltolást okoznak, ahogy a rendszer alkalmazkodik. Az 5 méteren túli távolságra térbeli horgonyok szükségesek.

Világméretű felhasználói élmény kiépítése

HoloLens olyan valós világméretű élményeket tesz lehetővé, amelyek lehetővé teszik, hogy a felhasználók 5 méteren túl is elesnek. Egy világméretű alkalmazás felépítéséhez a helyiségméretű élményekben használtakon túl új technikákra is szüksége lesz.

Miért nem használható egyetlen merev koordinátarendszer 5 méteren túl?

Manapság játékok, adatvizualizációs alkalmazások vagy virtuális valóságon keresztüli alkalmazások írásakor a tipikus megközelítés egy abszolút világ koordinátarendszer létrehozása, amely minden más koordinátára megbízhatóan visszaleképezhető. Ebben a környezetben mindig talál egy stabil átalakítást, amely meghatározza a kapcsolatot a világ bármely két objektuma között. Ha nem mozgatta volna ezeket az objektumokat, a relatív átalakításaik mindig változatlanok maradnak. Ez a fajta globális koordinátarendszer jól működik egy tisztán virtuális világ renderelésekor, ahol az összes geometria előre ismert. Napjainkban a helyiségméretű VR-alkalmazások általában ilyen abszolút, helyiségméretű koordinátarendszert hoznak létre, annak eredetével együtt a padlóra.

Ezzel szemben az olyan nem összetért vegyes valóságon alapuló eszközök, mint a HoloLens, dinamikus érzékelőalapú ismeretekkel rendelkezik a világról, és folyamatosan módosítja az ismereteit a felhasználó környezetének ideje alatt, miközben egy épület számos mérőeszközét járja. Egy világméretű helyzetben, ha az összes hologramot egyetlen merev koordinátarendszerbe helyezné, akkor ezek a hologramok az idő során feltétlenül a világtól vagy egymástól függően sodródnak.

Előfordulhat például, hogy a headset jelenleg úgy véli, hogy a világ két helye 4 méter távolságra van egymástól, majd később finomítja a megértést, és megtanulja, hogy a helyek valójában 3,9 méter távolságra vannak egymástól. Ha ezek a hologramok eredetileg 4 méter távolságra voltak egymástól egyetlen merev koordinátarendszerben, akkor az egyik mindig 0,1 méter távolságra volt a való világtól.

Térbeli horgonyok

Windows Mixed Reality az előző szakaszban leírt problémát úgy oldja meg, hogy lehetővé teszi térbeli horgonyok létrehozásához, hogy megjelölje a világ fontos pontjait, ahol a felhasználó hologramokat helyezett el. A térbeli horgonyok a világ egy fontos pontját jelentik, ahol a rendszernek idővel nyomon kell követnie a rendszert.

Ahogy az eszköz megismeri a világot, ezek a térbeli horgonyok szükség szerint módosíthatják a pozíciójukat, hogy minden horgony pontosan a valós világ alapján helyezze el őket. Ha egy térbeli horgonyt helyez arra a helyre, ahol a felhasználó elhelyez egy hologramot, majd a hologramot a térbeli horgonya alapján helyezi el, biztosíthatja, hogy a hologram optimális stabilitást biztosít, még akkor is, ha a felhasználó több tíz méter között barangol.

A térbeli horgonyok egymástól való folyamatos módosítása a fő különbség a koordinátarendszerek és a térbeli horgonyok és az álló referenciakeretek között:

  • Hologramok álló hivatkozási keretbe helyezett kapcsolatok mind merev kapcsolatot tartnak egymással. Azonban, ahogy a felhasználó nagy távolságokat jár, a képkocka koordinátarendszere a világ alapján eltolhat, hogy a felhasználó mellett található hologramok stabilnak tetsszen.

  • Hologramok a referenciakeretbe helyezett kapcsolatok is merev kapcsolatot tartnak egymással. Az álló kerettel ellentétben a szakaszkeret mindig a helyén marad a meghatározott fizikai forrás alapján. A fázis koordinátarendszerében az 5 fogyasztásmérős határon túlra renderelt tartalom azonban csak akkor jelenik meg stabilan, ha a felhasználó ezen a határon belül áll.

  • Hologramok egyik térbeli horgony használatával elhelyezett pontok eltérést okozhatnak egy másik térbeli horgony használatával elhelyezett hologramok alapján. Ez lehetővé Windows, hogy jobban megértsük az egyes térbeli horgonyok pozícióját, még akkor is, ha például az egyik horgonynak balra kell állítania magát, egy másiknak pedig jobbra kell állítania.

Ellentétben az állandó referenciakerettel, amely mindig a felhasználóhoz közeli stabilitásra optimalizál, a referenciakeret és a térbeli horgonyok biztosítják a stabilitást az eredetük közelében. Ez segít ezeknek a hologramoknak az időben pontosan a helyén maradni, de azt is jelenti, hogy a koordinátarendszer forrástól túl távol renderelt hologramok egyre súlyosabb effektusokat fognak tapasztalni. Ennek az az oka, hogy a szakasz vagy a horgony pozíciójának és tájolásának kisebb módosításai a horgonytól való távolság alapján vannak nagyítással felnagyozva.

Jó általános szabály annak biztosítása, hogy minden, amit egy távoli térbeli horgony koordinátarendszere alapján renderel, körülbelül 3 méteren belül legyen a forrástól. Egy közeli szakasz eredete esetén a távoli tartalom renderelése rendben van, mivel a megnövekedett pozíciójú hibák csak a kis hologramokat érintik, amelyek nem váltják túl sokat a felhasználó nézetét.

A térbeli horgonyok állandósága

A térbeli horgonyok azt is lehetővé teszik, hogy az alkalmazás ne felejtsen el egy fontos helyet, még akkor is, ha az alkalmazás fel van függesztve, vagy az eszköz leáll.

Mentheti lemezre az alkalmazás által létrehozott térbeli horgonyokat, majd később újra betöltheti őket, ha az alkalmazás térbeli horgonytárolójában tárolja őket. Horgony mentésekor vagy betöltésekor olyan sztringkulcsot kell adnia, amely hasznos az alkalmazás számára, hogy később azonosítsa a horgonyt. Gondoljon erre a kulcsra a horgony fájlneveként. Ha más adatokat szeretne társítani a horgonyhoz, például egy 3D-s modellt, amit a felhasználó az adott helyen helyezett el, mentse az adatokat az alkalmazás helyi tárolójára, és társítsa a választott kulccsal.

A horgonyok az áruházban való megőrzésével a felhasználók különálló hologramokat vagy munkaterületeket is tárolhatnak, amelyekre az alkalmazás a különböző hologramokat fogja tárolni, majd később ott találhatják meg ezeket a hologramokat, ahol azt várják, az alkalmazás számos felhasználási lehetőségén keresztül.

Az Azure Spatial Anchors is használható aszinkron hologram-HoloLens iOS- és Android-eszközökön. A tartós felhőbeli térbeli horgonyok megosztásával egyszerre több eszköz is megfigyelheti ugyanazt a megőrzött hologramot, még akkor is, ha ezek az eszközök nem együtt vannak jelen egyszerre.

Térbeli horgony megosztása

Az alkalmazás valós időben is megoszthat egy térbeli horgonyt más eszközökkel, így valós idejű megosztott élményeket is lehetővé téve.

Az Azure Spatial Anchorshasználatával az alkalmazás megoszthat egy térbeli horgonyt több HoloLens iOS- és Android-eszközön. Ha minden eszköz ugyanazokkal a térbeli horgonyokkal renderel egy hologramot, minden felhasználó láthatja, hogy a hologram ugyanazon a helyen jelenik meg a való világban.

Fej által zárolt tartalom elkerülése

Erősen nem javasoljuk a fej zárolt tartalom renderelését, amely rögzített helyen marad a kijelzőn (például HUD). Általánosságban elmondható, hogy a fej zárolt tartalom kényelmetlen a felhasználók számára, és nem tűnik a világ természetes részének.

A fej zárolt tartalmat általában olyan hologramokkal kell helyettesíteni, amelyek a felhasználóhoz vannak csatolva, vagy magára a világra kerülnek. A kurzorokat például általában a világba kell leküldni, és természetes módon kell skálázni, hogy tükrözzék az objektum pozícióját és távolságát a felhasználó tekintete alatt.

Nyomkövetési hibák kezelése

Bizonyos környezetekben, például a sötétkékben előfordulhat, hogy egy headset belső követéssel nem tudja megfelelően megtalálni magát a világon. Ez azt eredményezheti, hogy a hologramok nem jelennek meg, vagy helytelenül vannak kezelve, vagy helytelenül vannak kezelve. Most tárgyaljuk, hogy milyen körülmények között fordulhat elő ez, milyen hatással van a felhasználói élményre, és tippeket ad a helyzet legjobb kezelésére.

A headset nem tudja nyomon követni az érzékelőadatok elégtelen hiánya miatt

Előfordulhat, hogy a headset érzékelői nem tudják kideríteni, hogy hol van a headset. Ez a következő esetekben fordulhat elő:

  • A helyiség sötét színű
  • Ha az érzékelőket haj vagy kéz fedi le
  • Ha a környezet nem tartalmaz elegendő textúraszerkezetet.

Ha ez történik, a headset nem fogja tudni nyomon követni a pozícióját a világra zárt hologramok renderelése érdekében. Nem tudhatja meg, hogy a térbeli horgonyok, az állomáskeretek vagy a szakaszkeretek hol alapulnak az eszközön. A törzs által zárolt tartalmat azonban továbbra is renderelheti a csatolt hivatkozási keretben.

Az alkalmazásnak meg kell tudnia adni a felhasználónak, hogyan lehet visszakövetni a helyzeteket, és renderelni néhány tartalék törzs zárolt tartalmat, amelyek néhány tippet írnak le, például az érzékelők felfedése és több világítás bekapcsolása.

A headsetek a környezet dinamikus változásai miatt nem megfelelően követik nyomon a számokat

Az eszköz nem tud megfelelően nyomon követni, ha sok dinamikus változás történik a környezetben, például sok ember jár a helyiségben. Ebben az esetben úgy tűnhet, hogy a hologramok ugranak vagy sodródnak, ahogy az eszköz megpróbálja nyomon követni magát ebben a dinamikus környezetben. Ha ilyen helyzetbe ütközik, javasoljuk, hogy az eszközt kevésbé dinamikus környezetben használja.

A headset helytelenül követi a számokat, mert a környezet idővel jelentősen megváltozott

Ha egy headsetet olyan környezetben kezd használni, ahol a berendezés, a fal le van függve stb., előfordulhat, hogy egyes hologramok eltoltnak jelennek meg az eredeti helyükről. A korábbi hologramok akkor is felugrhatnak, amikor a felhasználó az új térbe kerül, mert a rendszer már nem érti a helyet. A rendszer ezután megpróbálja újra leképezni a környezetet, miközben megpróbálja egyeztetni a helyiség funkcióit. Ebben a forgatókönyvben javasolt arra ösztönözni a felhasználókat, hogy cseréljenek le a világra rögzített hologramokat, ha nem ott jelennek meg, ahol kellene.

A headsetek nem megfelelően követik nyomon a környezetek azonos tereket

Előfordulhat, hogy egy otthoni vagy más tér két azonos területből áll. Például két azonos konferenciaterem, két azonos sarokterület, két nagy, azonos poszter, amelyek lefedik az eszköz nézőpontját. Ilyen esetekben az eszköz időnként összekeveredhet az azonos részek között, és a belső ábrázoláskor azonosként jelölheti meg őket. Ez azt okozhatja, hogy bizonyos területeken a hologramok más helyeken is megjelennek. Az eszköz gyakran elveszítheti a követést, mivel a környezet belső reprezentációja sérült. Ebben az esetben javasoljuk, hogy állítsa alaphelyzetbe a rendszer környezeti megértését. A térkép alaphelyzetbe állítása az összes térbeli horgonyelhelyezés elvesztéséhez vezet. Ez azt fogja okozhatni, hogy a headset jól nyomon követi a környezet egyedi területeit. Előfordulhat azonban, hogy a probléma akkor jelentkezik, ha az eszköz ismét összekeveredik az azonos területek között.

Lásd még

A vegyes valóságon túli alkalmazások olyan hologramokat is tartalmaznak a világában, amelyek valódi objektumokhoz hasonlítanának és hangnak hangzik. Ez magában foglalja a hologramok pontos helyét és orientizálását a világ jelentéssel bíró helyeire, legyen szó akár a fizikai helyiségről, akár az Ön által létrehozott virtuális világról. Windows különböző valós koordinátarendszereket biztosít a geometria kifejezéséhez, más néven térbeli koordinátarendszerekhez. A térbeli koordinátarendszerek segítségével a hologram pozíciója, tájolása, tekintete sugár vagy kéz pozíciói alapján lehet okokat kihozni.


Eszköztámogatás