Ekran i montuar në kokë

Ushtari i Rezervës së Ushtrisë Britanike demonstron një kufje realiteti virtual

Ekrani i montuar në kokë (HMD) është një pajisje ekrani, e veshur në kokë ose si pjesë e një helmete (shih Ekrani i montuar në helmetë për aplikacionet e aviacionit), që ka një optikë të vogël ekrani përpara njërit (HMD monocular) ose secilit syri (HMD binocular). Një HMD ka shumë përdorime duke përfshirë lojërat, aviacionin, inxhinierinë dhe mjekësinë. Kufjet e realitetit virtual janë HMD të kombinuara me IMU. Ekziston gjithashtu një ekran optik i montuar në kokë (OHMD), i cili është një ekran i veshur që mund të pasqyrojë imazhet e projektuara dhe lejon një përdorues të shohë përmes tij.

Përmbledhje

Një HMD gjurmuese e syve me ndriçues LED dhe kamera për të matur lëvizjet e syve

Një HMD tipike ka një ose dy ekrane të vegjël, me lente dhe pasqyra gjysmë transparente të ngulitura në syze (të quajtura edhe syze të dhënash), një maskë ose një helmetë. Njësitë e ekranit janë të vogla dhe mund të përfshijnë tuba me rreze katodike (CRT), ekrane me kristal të lëngshëm (LCD), kristal të lëngshëm në silikon (LCos) ose dioda organike që lëshojnë dritë (OLED). Disa shitës përdorin mikro-ekrane të shumta për të rritur rezolucionin total dhe fushën e shikimit.

HMD-të ndryshojnë nëse mund të shfaqin vetëm imazhe të krijuara nga kompjuteri (CGI), ose vetëm imazhe të drejtpërdrejta nga bota fizike ose kombinime. Shumica e HMD-ve mund të shfaqin vetëm një imazh të krijuar nga kompjuteri, ndonjëherë i referuar si imazh virtual. Disa HMD mund të lejojnë që një CGI të mbivendoset në pamjen e botës reale.Kjo nganjëherë quhet realitet i shtuar (AR) ose realitet i përzier (MR). Kombinimi i pamjes së botës reale me CGI mund të bëhet duke projektuar CGI përmes një pasqyre pjesërisht reflektuese dhe duke parë drejtpërdrejt botën reale. Kjo metodë shpesh quhet optike e tejdukshme. Kombinimi i pamjes së botës reale me CGI mund të bëhet edhe në mënyrë elektronike duke pranuar video nga një aparat fotografik dhe duke e përzier atë në mënyrë elektronike me CGI.

HMD optike

Një ekran optik i montuar në kokë përdor një mikser optik i cili është bërë nga pasqyra pjesërisht të argjendta. Mund të pasqyrojë imazhe artificiale dhe të lejojë që imazhet reale të kalojnë lentet dhe të lejojë përdoruesin të shikojë përmes saj. Kanë ekzistuar metoda të ndryshme për HMD-të e tejdukshme, shumica e të cilave mund të përmblidhen në dy familje kryesore të bazuara në pasqyra të lakuara ose përcjellës valësh. Pasqyrat e lakuara janë përdorur nga Laster Technologies dhe nga Vuzix në produktin e tyre Star 1200. Ka vite që ekzistojnë metoda të ndryshme të valëve. Këto përfshijnë optikën e difraksionit, optikën holografike, optikën e polarizuar dhe optikën reflektuese.

Aplikacionet

Aplikacionet kryesore të HMD përfshijnë ushtarake, qeveritare (zjarrfikës, polici, etj.) dhe civile-tregtare (mjekësi, lojëra video, sporte, etj.).

Aviacioni dhe taktik, tokësor

Tekniku i pajisjeve të fluturimit të Forcave Ajrore të SHBA po teston një sistem të integruar të synimit të montuar në helmetë Scorpion

Në vitin 1962, kompania Hughes Aircraft zbuloi Electrocular, një ekran kompakt CRT (7" i gjatë), i montuar në kokë, i montuar në kokë që reflektonte një sinjal televiziv në okularin transparent. HMD-të e forta po bëhen gjithnjë e më shumë. duke u integruar në kabinat e helikopterëve modernë dhe avionëve luftarakë. Këto zakonisht janë plotësisht të integruara me helmetën fluturuese të pilotit dhe mund të përfshijnë vizore mbrojtëse, pajisje për shikim natën dhe shfaqje të simboleve të tjera.

Ushtria, policia dhe zjarrfikësit përdorin HMD për të shfaqur informacione taktike si hartat ose të dhënat e imazhit termik ndërsa shikojnë një skenë reale. Aplikimet e fundit kanë përfshirë përdorimin e HMD për parashutistët. Në vitin 2005, Liteye HMD u prezantua për trupat luftarake tokësore si një ekran i fortë dhe i lehtë i papërshkueshëm nga uji që ngjitet në një montim standard për helmetën ushtarake të SHBA-së PVS-14. Ekrani me ngjyra monokulare me diodë organike që lëshon dritë (OLED) zëvendëson tubin NVG dhe lidhet me një pajisje kompjuterike celulare. LE ka aftësi të dukshme dhe mund të përdoret si një HMD standarde ose për aplikacione të realitetit të shtuar. Dizajni është optimizuar për të ofruar të dhëna me definicion të lartë në të gjitha kushtet e ndriçimit, në mënyrat e funksionimit të mbuluar ose të qartë. LE ka një konsum të ulët të energjisë, funksionon me katër bateri AA për 35 orë ose merr energji nëpërmjet lidhjes standarde të autobusit serial universal (USB).

Inxhinieri

Inxhinierët dhe shkencëtarët përdorin HMD për të ofruar pamje stereoskopike të skemave të dizajnit me ndihmën e kompjuterit (CAD). Realiteti virtual, kur zbatohet në inxhinieri dhe dizajn, është një faktor kyç në integrimin e njeriut në dizajn. Duke u mundësuar inxhinierëve të ndërveprojnë me modelet e tyre në shkallë të plotë të përmasave reale, produktet mund të vërtetohen për çështje që mund të mos kenë qenë të dukshme deri në prototipin fizik. Përdorimi i HMD-ve për VR shihet si plotësues i përdorimit konvencional të CAVE për simulimin VR. HMD-të përdoren kryesisht për ndërveprim me një person me dizajnin, ndërsa CAVE-të lejojnë më shumë seanca bashkëpunuese të realitetit virtual.

Sistemet e ekranit të montuar në kokë përdoren gjithashtu në mirëmbajtjen e sistemeve komplekse, pasi ato mund t'i japin një tekniku një vizion të simuluar me rreze x duke kombinuar grafika kompjuterike si diagramet e sistemit dhe imazhet me vizionin natyror të teknikut (realiteti i shtuar ose i modifikuar).

Inxhinieria e Hardware është procesi i projektimit, zhvillimit, testimit dhe prodhimit të sistemeve kompjuterike dhe komponentëve të ndryshëm fizikë që lidhen me sistemet kompjuterike.

Mjekësia dhe kërkimi

Ekzistojnë gjithashtu aplikime në kirurgji, ku një kombinim i të dhënave radiografike (skanimet e tomografisë kompjuterike me rreze X (CAT) dhe imazhet me rezonancë magnetike (MRI)) kombinohen me pamjen natyrale të kirurgut për operacionin dhe anestezinë, ku pacienti Shenjat vitale janë brenda fushës së shikimit të anesteziologut në çdo kohë.

Universitetet kërkimore shpesh përdorin HMD për të kryer studime në lidhje me vizionin, ekuilibrin, njohjen dhe neuroshkencën. Që nga viti 2010, po studiohej përdorimi i matjeve parashikuese të përcjelljes vizuale për të identifikuar dëmtimin e lehtë traumatik të trurit. Në testet e gjurmimit vizual, një njësi HMD me aftësinë e gjurmimit të syrit tregon një objekt që lëviz në një model të rregullt. Njerëzit pa dëmtim të trurit janë në gjendje të gjurmojnë objektin në lëvizje me lëvizje të qetë të syrit dhe trajektoren e saktë.

Lojëra dhe video

Pajisjet HMD me kosto të ulët janë të disponueshme për përdorim me lojëra 3D dhe aplikacione argëtimi. Një nga HMD-të e para të disponueshme komerciale ishte Forte VFX1 i cili u shpall në Consumer Electronics Show (CES) në 1994. VFX-1 kishte ekrane stereoskopike, gjurmim të kokës me 3 boshte dhe kufje stereo. Një tjetër pionier në këtë fushë ishte Sony, i cili lëshoi ​​Glasstron në 1997. Ai kishte si një aksesor opsional një sensor pozicioni që i lejonte përdoruesit të shikonte rrethinën, me perspektivën që lëvizte ndërsa koka lëvizte, duke ofruar një ndjenjë të thellë zhytjeje. Një aplikim i ri i kësaj teknologjie ishte në lojën MechWarrior 2, e cila i lejoi përdoruesit e Sony Glasstron ose iGlasses Virtual I/O të adoptonin një perspektivë të re vizuale nga brenda kabinës së anijes, duke përdorur sytë e tyre si vizualë dhe duke parë fushën e betejës. përmes kabinës së anijes së tyre.

Shumë marka të syzeve video mund të lidhen me kamera moderne video dhe DSLR, duke i bërë ato të zbatueshme si një monitor i epokës së re. Si rezultat i aftësisë së syzeve për të bllokuar dritën e ambientit, krijuesit e filmave dhe fotografët janë në gjendje të shohin prezantime më të qarta të imazheve të tyre të drejtpërdrejta.

Kinema virtuale

Disa ekrane të montuara në kokë janë krijuar për të paraqitur përmbajtjen tradicionale të videove dhe filmave në një kinema virtuale. Këto pajisje zakonisht kanë një fushë shikimi relativisht të ngushtë (FOV) prej 50–60°, duke i bërë ato më pak zhytëse se kufjet e realitetit virtual, por ato ofrojnë rezolucion përkatësisht më të lartë për sa i përket pikselëve për shkallë. I lëshuar në vitin 2011, Sony HMZ-T1 kishte rezolucion 1280x720 për sy. Produktet e lëshuara që nga viti 2020 me rezolucion 1920×1080 për sy përfshinin Goovis G2 dhe Royole Moon. Gjithashtu i disponueshëm ishte Avegant Glyph, i cili përfshinte projeksionin e retinës 720P për sy, dhe Cinera Prime, që shfaqte rezolucion 2560×1440 për sy si dhe një FOV 66°. Cinera Prime mjaft i madh përdorte ose një krah standard mbështetës ose një montim koke opsionale. Pritej të vihej në dispozicion në fund të vitit 2021 ishte Cinera Edge, që shfaqte të njëjtën FOV dhe rezolucion 2560×1440 për sy si modeli i mëparshëm Cinera Prime, por me një faktor forme shumë më kompakte. Produkte të tjera të disponueshme në 2021 ishin Cinemizer OLED, me rezolucion 870×500 për sy, VISIONHMD Bigeyes H1, me rezolucion 1280x720 për sy dhe Dream Glass 4K, me rezolucion 1920x1080 për sy. Të gjitha produktet e përmendura këtu përfshinin kufje audio ose kufje, përveç Goovis G2, Cinera Prime, VISIONHMD Bigeyes H1 dhe Dream Glass 4K, të cilat në vend të kësaj ofronin një fole për kufje audio.

Kontrolli i emocioneve

Vrapues me dron i veshur me syze FPV

Fluturimi me dron me pamje nga personi i parë (FPV) përdor ekrane të montuara në kokë, të cilat zakonisht quhen "syze FPV". Syzet analoge FPV (të tilla si ato të prodhuara nga Fat Shark) përdoren zakonisht për garat me drone pasi ato ofrojnë vonesën më të ulët të videos. Por syzet dixhitale FPV (të tilla si të prodhuara nga DJI) po bëhen gjithnjë e më të njohura për shkak të videos së tyre me rezolucion më të lartë.

Që nga viti 2010, fluturimi me dron FPV përdoret gjerësisht në kinematografinë ajrore dhe fotografinë ajrore.

Sporti

Një sistem HMD është zhvilluar për pilotët e Formula 1 nga Kopin Corp. dhe BMW Group. HMD shfaq të dhënat kritike të garës, ndërkohë që lejon shoferin të vazhdojë të fokusohet në pistë, ndërsa ekuipazhet e gropës kontrollojnë të dhënat dhe mesazhet që u dërgohen drejtuesve të tyre përmes radios me dy drejtime. Recon Instruments lëshuar më 3 nëntor 2011 dy ekrane të montuara në kokë për syze skijimi, MOD dhe MOD Live, kjo e fundit e bazuar në një sistem operativ Android.

Trajnim dhe simulim

Një aplikim kyç për HMD-të është trajnimi dhe simulimi, duke lejuar që praktikisht të vendoset një praktikant në një situatë që është ose shumë e shtrenjtë ose shumë e rrezikshme për t'u përsëritur në jetën reale. Trajnimi me HMD mbulon një gamë të gjerë aplikimesh nga drejtimi, saldimi dhe lyerja me spërkatje, simulatorët e fluturimit dhe automjeteve, trajnimi i ushtarëve të zbritur, trajnimi i procedurave mjekësore dhe më shumë. Megjithatë, një numër simptomash të padëshiruara janë shkaktuar nga përdorimi i zgjatur i disa llojeve të ekraneve të montuara në kokë, dhe këto çështje duhet të zgjidhen përpara se trajnimi dhe simulimi optimal të jetë i realizueshëm.