Vrste hardverskih rješenja

Naočale za miješanu stvarnost

Uređaj koji se u ovom području najčešće koristi jest naglavni prikaznik s prozirnim zaslonom. Nosi se kao kaciga, a kroz staklo se vidi prostorija; digitalni se sadržaj tom pogledu dodaje. Sve što uređaj treba nalazi se na glavi: senzori, procesor, memorija, baterija i zasloni.

Prozirni zaslon nije staklo na koje se nešto projicira. Slika nastaje na sitnom zaslonu uz sljepoočnicu i u staklo ulazi kroz rub. Unutar stakla se širi odbijanjem, kao svjetlost u svjetlovodu, a na mjestu pred okom je izvodi hologramski optički element — otisnuta rešetka koja svjetlost skreće prema oku, a pogled na prostoriju propušta gotovo nesmetano. Tu hologram u naočalama doista postoji, ali kao optički dio, a ne kao slika.

Iz tablice se vidi zašto se cilj brzine u projektu HT-1 postavlja na 60 sličica u sekundi: toliko iznosi osvježavanje zaslona i više od toga nema smisla. Izmjerenih 58 sl/s znači da uređaj povremeno ne stigne dovršiti sliku na vrijeme, pa se pri okretanju glave osjeti trzaj.

Masa od 566 grama nije velika sama po sebi, ali je cijela na glavi i pomaknuta prema naprijed. Zato se rad planira u blokovima do dvadesetak minuta, nakon kojih slijedi stanka; nakon otprilike sat vremena neprekidnog nošenja pritisak na čelo i vrat postaje izražen. Ako zadatak traži cijeli radni dan, izbor pada na tablet, bez obzira na to što su naočale ugodnije za samo gledanje.

Senzori uređaja

Da bi hologram stajao mirno na podu, uređaj mora u svakom trenutku znati gdje je i kamo gleda. To zna iz nekoliko vrsta senzora koji rade zajedno.

Kamere i inercijski senzor rade u paru. Kamera daje točan, ali spor podatak; inercijski senzor daje brz, ali podatak koji s vremenom odluta. Spajanjem se dobiva i točnost i brzina. Upravo o kakvoći tog spajanja ovisi pomak sidra, koji u projektu HT-1 iznosi 6 mm na 2 m i premašuje zadanih 5 mm.

Prazan pod velike radionice najteži je mogući slučaj za kamere. Nema rubova, uzoraka ni predmeta za koje bi se praćenje uhvatilo, pa uređaj radi na granici. Rješenje je jednostavno i neelegantno: na pod se postavi nekoliko predmeta s izraženim rubovima ili se zalijepe naljepnice s uzorkom. Pomak sidra tada padne na razinu koja zadovoljava.

Vidno polje i točke po stupnju

Vidno polje (field of view) kut je unutar kojeg uređaj uopće može prikazati sadržaj. Kod naočala iz projekta ono iznosi 43 stupnja u vodoravnom smjeru. Čovjek objema očima obuhvaća oko 200 stupnjeva, pa je hologramski prozor razmjerno uzak — otprilike kao da se prizor gleda kroz stakla malih naočala ispruženih na dohvat ruke.

Iz vidnog polja i razlučivosti slijedi najvažnija izvedena veličina: broj točaka po stupnju. Ona govori koliko je slika sitna, jer ljudsko oko prizor mjeri kutom, a ne brojem točaka. Pri 1440 točaka u širini i 43 stupnja to je oko 33 točke po stupnju.

Iz tog broja izlazi praktično pravilo o čitljivosti. Znak je čitljiv ako je visok najmanje dvanaestak točaka, pa se iz točaka po stupnju dobiva najmanji kut, a iz kuta i udaljenosti najmanja visina slova. Na dva metra to je oko 12,5 mm. Natpis manji od toga u naočalama je mrljav i nečitljiv, ma koliko dobro izgledao na zaslonu računala pri izradi.

Vrijedi uočiti i pogodbu koju prikaz otkriva. Ako se pri istoj razlučivosti poveća vidno polje, broj točaka po stupnju pada i slika postaje krupnija i mekana. Zato proizvođači ne povećavaju vidno polje bez istodobnog povećanja razlučivosti — a to opet traži više računanja i više energije.

Procesor, memorija i baterija

U naočalama se nalaze dva procesora različitih zadaća. Opći procesor izvodi aplikaciju i crta scenu. Uz njega radi namjenski sklop koji obrađuje slike sa senzora, gradi mrežu prostora i prati ruke; on te poslove obavlja mnogo štedljivije nego što bi ih obavio opći procesor.

Radna memorija od 4 GB dijeli se između sustava, aplikacije i mreže prostora. Mreža velike radionice nije zanemariva: ploha od 96 m² pri uobičajenoj finoći zauzima nekoliko desetaka megabajta, a raste dok korisnik hoda. Ako aplikacija uz to drži nekoliko velikih tekstura, sustav počinje otpuštati ono što mu se čini manje važnim — najčešće upravo teksture — i model odjednom posivi.

Baterija od 2 sata i 40 minuta vrijedi za umjereno opterećenje. Pri punom crtanju, aktivnom dubinskom senzoru i uključenoj mreži trajanje pada ispod dva sata. Uređaj se pritom grije, a kad prijeđe dopuštenu temperaturu, sam smanjuje brzinu procesora. Posljedica je pad broja sličica nakon desetak minuta rada, koji se lako zamijeni s pogreškom u programu.

Ostali uređaji za hologramski prikaz

Naočale nisu jedini izbor i u nekim su primjenama lošiji. Vrijedi imati pregled ostalih uređaja i onoga po čemu se razlikuju.

Uz glavni uređaj ide i oprema koja se u planu često zaboravi. Punjač i rezervna baterija, postolje za odlaganje, sredstvo za čišćenje stakla i jastučića, torba za nošenje po pogonu te računalo na kojem se paket gradi i prenosi. Za rad u dvoje treba i drugi uređaj, a za zajedničko sidro i mreža kojom uređaji razgovaraju.

Posebnu pozornost traži higijena. Uređaj koji nosi više ljudi dodiruje čelo, nos i kosu, pa se jastučići čiste između korisnika, a po mogućnosti se koriste zamjenjivi ulošci. To nije sitnica: upravo se na tome najčešće spotakne uvođenje naočala u pogon u kojem radi više smjena.

Priprema uređaja i prostora

Sklopovlje ne radi samo po sebi. Prije prvog prikaza uređaj treba pripremiti, a prostor urediti tako da uređaju ne radi protiv. Popis je kratak, ali se svaka izostavljena stavka kasnije vrati kao kvar koji se teško objašnjava.

Obilazak prostora zaslužuje dodatnu riječ. Uređaj mrežu gradi samo ondje kamo je korisnik gledao, pa se prije prikaza prošeta rubovima prostorije i pogleda u pod, zidove i strop. Za plohu od 96 m² to traje dvije do tri minute i znatno popravlja postojanost sidra.

Za rad u pogonu vrijedi i pravilo o okolini. Uređaj ne voli vlagu, prašinu i nagle promjene temperature; iz hladnog skladišta u toplu radionicu unosi se najmanje petnaest minuta prije uporabe da se staklo ne orosi. Sve su to sitnice, ali upravo one odlučuju hoće li prikaz pred naručiteljem proraditi iz prve.

Izbor sklopovlja za projekt HT-1

Zahtjevi su poznati: mjerilo 1:1, ploha 96 m², obilazak oko predmeta, jedan korisnik, osvjetljenje 200–800 lx. Iz njih izlazi izbor naočala s prozirnim zaslonom, uz sve posljedice koje ta odluka nosi.

Prva posljedica je vidno polje. Ćelija visoka 2,5 m na udaljenosti od 3 m ne stane u prozor od 43 stupnja, pa korisnik mora odmaknuti se ili gledati dio po dio. To nije kvar nego svojstvo, i u uputama za korisnika treba stajati.

Druga je osvjetljenje. Raspon od 200 do 800 lx je u granicama, ali radionica s krovnim prozorom po sunčanom danu lako prijeđe 1500 lx. Rješenje je zasjeniti dio prostora ili prikaz izvoditi ujutro, a ne u podne.

Treća je pomak sidra. Izmjerenih 6 mm na 2 m premašuje cilj od 5 mm i uzrok je prazan pod bez obilježja. Popravlja se postavljanjem nekoliko predmeta ili naljepnica s uzorkom, što je jeftinije od bilo kakve promjene opreme.

Četvrta je brzina prikaza. Izmjerenih 58 sl/s pri cilju od 60 znači da scena mora malo olakšati: manje trokuta, jednostavniji materijali, bez sjena u stvarnom vremenu. To je posao za treći modul, u kojem se okruženje gradi i mjeri.

Time je teorijski dio zaokružen. Poznato je odakle hologram dolazi, kako se zapisuje i obnavlja, koji ga uređaji danas prikazuju i koje su granice svakog od njih. Sljedeći modul prelazi na izradu: postavljanje projekta, mapiranje prostora, sidrenje, upravljanje i ispitivanje gotovog okruženja.

Ključni pojmovi

Provjeri se

Kratka provjera prije prelaska na sljedeću jedinicu. Odgovor se potvrđuje klikom, a obrazloženje se prikazuje odmah.