МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ ТЕЛЕПРИСУТСТВИЯ

В 1997 году Вудроу Хендрикс и Клавдия Барфилд представили свою модель присутствия. В ней представлены понятия погружения и присутствия. Погружение в виртуальную среду представляют в виде измеримого аспекта, основанного на технологии экрана. Данный аспект содержит следующие параметры:

• Изолированность – показатель того, насколько пользователь изолирован от внешнего мира.
• Обширность воздействия – показатель сенсорной обратной связи системы.
• Окружение – показатель того, насколько сильно окружают пользователя экраны.
• Разрешение экрана – показатель количества точек на дюйм.

Данная модель рассматривает также и другие параметры, такие как: поле зрения, частота дисплея, параллакс движения. Виртуальная среда позволяет человеку полностью сосредоточиться на задаче, поставленной перед ним. Взаимодействие между погружением присутствием и производительностью можно наблюдать на схеме ниже (рис.1).

Рисунок 1. Модель Погружение-Присутствие-Производительность

Модель Погружение-Присутствие-Производительность (ППП) – это модель взаимодействия с виртуальной средой. Первые два компонента модели описывают характеристики самой системы виртуальной среды. Первый компонент представляет различные типы технологии дисплея. Например, параметр изолированности напрямую связан со вторым компонентом модели, определенным как погружение. Погружение представляет измеримые параметры системы, такой как разрешение дисплея, количество датчиков обратной связи.

Физические характеристики системы приводят к третьему компоненту модели, отображенному на рисунке как «сенсорная точность». Этот компонент представляет влияние из погружения (т.е. функции технологии дисплея) на точность сенсорной информации, выведенной на экран участника виртуальной среды. В частности, сенсорная точность – насколько идентично система передает преобразованные визуальные аудиальные, локационные данные по сравнению с данными, которые человек воспринимает в реальном мире. Например, дисплей с расположением виртуальной камеры внутри сцены будет более иммерсивным, чем отслеживание положения головы, и разница прослеживается в более высоком уровне сенсорной точности, т.к. есть параллакс движения.

Последующие компоненты модели представляют взаимодействия участника с виртуальной средой, объекты и действия пользователя находятся в виртуальной среде. Чтобы взаимодействовать с виртуальной средой, участник должен обращать внимание на объекты и события в среде. Выполнение задачи пользователя зависит от концентрации и внимания пользователя. Если участник достаточно концентрируется на виртуальной среде, и если есть достаточная степень сенсорной точности, участник сможет рассматривать виртуальную среду как фактическое место, таким образом, развивая чувство присутствия в виртуальной среде.

Ощущение присутствия в виртуальной среде – это необходимое условие для увеличения производительности. Кроме того, тип задачи и пользовательских действий может также косвенно влиять на уровень присутствия (на рис.1 изображено как точность сенсоров).

Рисунок 2. Архитектура системы телеприсутствия с использованием шлема виртуальной реальности

На рис. 2 выше применяются следующие обозначения:

1. Оператор, пользователь с шлемом виртуальной реальности, на котором установлены датчики отслеживания движения. Шлем передает данные от датчиков к аппаратной платформе и принимает от нее декодированный видеопоток.
2. Аппаратная платформа приема сигнала декодирует видеопоток, принимаемый с сети от другой аппаратной платформы, установленной на передающем устройстве телеприсутствия. Также, принимает сигнал датчиков от шлема виртуальной реальности и передает в шлем декодированный видеопоток. Видеопоток обрабатывается различными функциями для передачи изображения, идентичного принимаемому изображению камерами.
3. Декодирование видеопотока при помощи аппаратного декодера (VP9, H.264, HEVC).
4. Сетевая передача от системы передачи к системе приема и наоборот.
5. Кодирование видеопотока при помощи аппаратного кодировщика (VP9, H.264, HEVC). Обратная задача декодирования.
6. Аппаратная платформа передачи сигнала кодирует видеопоток, принимаемый с камеры или нескольких камер (8), установленных на передающем устройстве телеприсутствия. Также, принимает сигнал датчиков устройства телеприсутствия (различные датчики расстояния) и передает в сеть кодированный видеопоток. Также, передает сигнал управления на сервоприводы.
7. Сервоприводы используются для движения передвижной платформы – робота телеприсутствия и для изменения положения камер в пространстве. Сервоприводы управляются аппаратной платформой (например, при помощи широтно-импульсной модуляции).
8. Камера или несколько камер принимают изображение и отправляют сигнал в аппаратную платформу для последующей обработки (кодирование, фильтрация).
9. Различные датчики используются для предотвращения падения робота, обнаружения препятствий, а также иных задач, поставленных перед ним (например, датчик освещенности позволяет применять светодиодные массивы).

Список литературы:

1. Bystrom K.-E., Barfield W.  A conceptual model of the sense of presence in virtual environments//Presence: Teleoperators and Virtual Environments.– 1999.– V. 8.–Issue 2. –   Pp. 241–244.
2. RoboTrends [Электронный ресурс] / Телеприсутствие. Роботы телеприсутствия – Режим доступа: http://robotrends.ru/robopedia/teleprisutstvie.-roboty-teleprisutstviya – свободный.  – загл. с экрана. – яз. рус. (дата обращения 20.12.2017)