Virtualna stvarnost

Oprema i način prikaza

Osnovna naprava virtualne stvarnosti nosi se na glavi i sadrži dva zaslona, po jedan za svako oko, te par leća koje sliku s tih zaslona šire preko velikog dijela vidnog polja. Uz napravu idu dva upravljača koji se drže u rukama i sustav kojim se u svakom trenutku mjeri gdje se glava i ruke nalaze. Sve zajedno spojeno je na računalo ili, kod samostalnih naprava, na računalo ugrađeno u samu napravu.

Slika nastaje tako da se prizor izračuna dvaput, iz dviju točaka razmaknutih približno kao ljudske oči, oko 63 mm. Mozak iz te dvije neznatno različite slike stvara dojam dubine — to je stereoskopija. Zbog toga se cijeli posao crtanja obavlja dvaput, pa je model koji je na zaslonu radio glatko u napravi na glavi često pretežak.

Drugo važno svojstvo naprave je vidno polje: koliki dio prostora oko sebe korisnik vidi bez okretanja glave. Današnje naprave pokrivaju oko 100 do 120° vodoravno, dok čovjek s oba oka pokriva oko 200°. Zato se u napravi uvijek osjeti da se gleda kroz nešto, i zato se glava okreće više nego u stvarnosti.

Vidno polje i razlučivost

Vidno polje i razlučivost zaslona međusobno su vezani. Ista se razlučivost razvuče preko šireg vidnog polja, pa svaki stupanj dobije manje piksela. Veličina koja to opisuje zove se razlučivost po stupnju i dobiva se dijeljenjem broja piksela po oku s vidnim poljem u stupnjevima. Ona, a ne sam broj piksela, govori hoće li se na prikazu vidjeti mreža točaka i hoće li se moći pročitati oznaka na nacrtu postavljenom u virtualni prostor.

Za usporedbu: ljudsko oko u sredini vidnog polja razlučuje oko 60 piksela po stupnju. Naprave današnjeg razreda postižu 15 do 35, pa je slika i dalje osjetno grublja od stvarnosti. Praktična posljedica za pripremu modela je jednostavna: sitan tekst, tanke oznake i fine teksture na modelu gube smisao, dok se veliki, jasni oblici i jake razlike u boji dobro vide.

Praćenje položaja glave i ruku

Da bi prizor ostao na mjestu dok se korisnik kreće, naprava mora znati gdje je. To mjerenje zove se praćenje položaja i obavlja se u šest stupnjeva slobode: tri pomaka i tri zakreta. Postoje dva pristupa. Kod vanjskog praćenja u kutove prostorije postavljaju se davači koji napravu vide izvana. Kod unutarnjeg praćenja kamere su na samoj napravi i ona se orijentira prema onome što vidi u prostoriji.

Unutarnje praćenje danas prevladava jer ne traži postavljanje opreme, ali ovisi o tome kako prostorija izgleda: prazan bijeli zid bez ijedne oznake nema se po čemu prepoznati, pa praćenje postaje nestabilno. Upravljači u rukama prate se istim postupkom i daju položaj i zakret ruke, što omogućuje da se virtualni dio uhvati, okrene i odloži.

Mjerilo i osjećaj veličine

Najveća korist virtualne stvarnosti u strojarstvu nije ljepota prikaza nego ispravno mjerilo. Na zaslonu je svaki model jednako velik: nosač P-12 i cijeli pogon zauzimaju isti prozor. U napravi na glavi ploča 120 × 80 mm doista je velika kao dlan, a sklop od 2,5 kg stoji u visini koljena. Tek u tom trenutku postaje očito je li nešto preveliko za ručno rukovanje ili presitno za rad u rukavicama.

Zato je pogreška u mjerilu najteža pogreška u pripremi. Ona nastaje najčešće pri izvozu: STL ne nosi podatak o jedinicama, pa model modeliran u milimetrima program za prikaz protumači kao metre i sklop postane tisuću puta veći. Prepoznaje se odmah — korisnik stoji unutar provrta Ø40 mm — ali ako je omjer manji, primjerice 25,4 zbog zamjene milimetara i palaca, greška se lako previdi.

Uz mjerilo ide i ishodište. Sklop se u prizoru postavlja tako da stoji na podu i da je okrenut prema korisniku, a ne da lebdi iznad glave ili je dopola ukopan. To se rješava još u SolidWorksu: ishodište sklopa postavi se na naliježnu plohu, a osi se usklade s uobičajenim smjerovima, pa se model pri uvozu pojavljuje ondje gdje treba.

Provjera dostupnosti i montaže prije izrade

Ovo je razlog zbog kojeg se virtualna stvarnost uopće koristi u proizvodnji. Sklop u prirodnoj veličini dopušta da se provjere pitanja na koja crtež ne odgovara: može li ruka doći do vijka, stane li nasadni ključ između rebra i ležaja, vidi li se mjesto podmazivanja, može li se osovina izvući a da se ne rastavi pola sklopa.

Postupak je uvijek isti. Sklop se pripremi i izveze, postavi u prizor u ispravnom mjerilu, a zatim se redom prolazi popis provjera. Za sklop S-4 taj popis izgleda ovako: pristup svakom od četiriju vijaka M8 × 25, prostor za okretanje ključa, redoslijed kojim se dijelovi slažu, mogućnost zamjene ležaja bez skidanja nosača i vidljivost oznaka. Sve što se pritom nađe zapisuje se kao izmjena i vraća u model.

Ovakva se provjera može napraviti i na zaslonu, ali sporije i s više previda. Razlika je u tome što se u prirodnoj veličini prepreka osjeti: ruka jednostavno ne prolazi, i to se vidi u sekundi.

Mučnina i kako je izbjeći

Tegobe u napravi na glavi nastaju kada se ono što oko vidi ne slaže s onim što unutarnje uho osjeća. Najčešći uzroci su tri: premali broj slika u sekundi, preveliko kašnjenje i kretanje koje korisnik nije sam napravio. Ako se prizor pomakne, a tijelo miruje, nesklad je potpun i tegobe se javljaju vrlo brzo.

Mjere su poznate i jednostavne. Model se pripremi tako da naprava drži 90 slika u sekundi bez prekida. Kretanje se rješava premještanjem u koracima ili trenutnim skokom na odabrano mjesto umjesto glatkim klizanjem. U prizoru se ostavi nepomična podloga — pod, mreža ili obris prostorije — jer daje uporište pogledu. Prve vježbe traju kratko, pet do deset minuta, i produljuju se postupno.

U izobrazbi se virtualna stvarnost pokazala korisnom ondje gdje je vježba na stvarnoj opremi skupa, opasna ili rijetka: rastavljanje sklopa, vježba redoslijeda zahvata, upoznavanje s rasporedom pogona prije prvog ulaska u njega. Ne zamjenjuje rad rukama, ali smanjuje broj pogrešaka pri prvom stvarnom pokušaju.

Ključni pojmovi

Provjeri se

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