Как работают интерактивные проекторы для пола?

Как работает интерактивная проекция пола: простое и понятное объяснение

Вы, вероятно, видели эти интерактивные полы в торговых центрах или парках развлечений, где можно «играть» с ними: когда вы наступаете на них, на воде образуются ряби, и рыбы уплывают; или вы можете пнуть виртуальный футбольный мяч ногами.

Эти эффекты выглядят невероятно волшебно, заставляя задуматься: Как это вообще возможно? Как система так точно знает мое местоположение и движения?На самом деле, принцип, лежащий в основе, довольно прост. Вся система состоит из трех основных компонентов, установленных на потолке, которые работают вместе на чрезвычайно высоких скоростях, чтобы создавать интерактивные эффекты, которые мы видим.

Часть первая: Раскрываем оборудование: Три основных компонента

Внутри неприметной коробки, установленной на потолке, находится все необходимое для достижения интерактивных эффектов.

1. Проектор

Это самый простой компонент для понимания. Его функция заключается в проецировании четкого, яркого изображения на землю. Все игровые визуальные эффекты, которые мы видим, такие как резервуар, футбольное поле и клавиши пианино, проецируются этим устройством. Чтобы изображение оставалось видимым в хорошо освещенных помещениях, напольные проекторы, как правило, имеют высокий класс.

2. Датчик

Это ядро всей системы и ключ к достижению «взаимодействия». Его основная функция - отслеживать все движения, происходящие на земле, в режиме реального времени.

Его принцип работы можно понять как чрезвычайно продвинутый «датчик движения».

• Во-первых, он излучает невидимую «световую сетку» (обычно инфракрасную), которая равномерно покрывает всю область проекции.
• Когда никто не ходит, эта «световая сетка» остается плоской и неизменной.  
• Когда ваша нога касается земли, она нарушает эту «световую сетку», подобно тому, как бросают камень в спокойную воду. Функция датчика заключается в том, чтобы немедленно зафиксировать местоположение, форму и время этого «нарушения» с чрезвычайно высокой точностью.  

3. Компьютер

Компьютер служит «мозгом» и «командным центром» всей системы. Он подключен к проектору и датчикам через кабели передачи данных и отвечает за обработку всей информации и принятие решений.  

• Он получает данные о движении в реальном времени от датчиков (например, «объект в форме следа появился в определенной точке»).
• Он немедленно вычисляет, какие изменения должны произойти в изображении, основываясь на предустановленных правилах игровой программы (например, «Правило: Если объект наступает на точку А, сгенерировать эффект водяного вихря в этой точке»).
• Наконец, он отправляет сгенерированные новые инструкции изображения проектору для выполнения.

Часть вторая: Раскрываем процесс: Понимание процесса взаимодействия в три этапа

Теперь, когда мы понимаем три основных компонента, давайте посмотрим, как они работают вместе, чтобы завершить взаимодействие. Весь процесс можно упростить до трех основных шагов:

Шаг 1: Датчики «обнаруживают» действие

Когда вы входите в интерактивную зону и ваши ноги касаются земли, вы прерываете невидимую «световую сетку». Датчики немедленно «обнаруживают» это действие и фиксируют точное местоположение ваших ног в виде цифровых сигналов для управления.

Шаг 2: Компьютер «решает», что делать

Датчики передают захваченные сигналы положения на компьютер со скоростью света. Получив сигналы, компьютер немедленно сопоставляет их с игровой программой.

Например, если текущая игра - футбол, правила программы компьютера гласят: «Если в этой позиции обнаружено движение удара, рассчитайте траекторию футбольного мяча после удара». Компьютер завершает этот расчет за долю секунды.

Шаг 3: Проектор «рисует» ответ

После того, как компьютер завершит расчет, он немедленно отправляет новое изображение — анимацию вылета футбольного мяча — на проектор. Проектор получает инструкцию и проецирует это новое изображение на землю каждую секунду без сбоев.

Финальный эффект:
С вашей точки зрения, когда вы пинаете виртуальный футбольный мяч ногой, мяч поднимается вверх и «вылетает» в воздух.

Ключевой момент: Скорость определяет «магию»

Весь процесс «видеть действие → принимать решение об ответе → рисовать изображение» состоит из трех шагов, но это происходит со скоростью, которая выходит за рамки воображения.

Весь этот процесс может происходить в цикле от 30 до 60 раз в течение времени, которое участник проводит в игре.

Поскольку это происходит так быстро, наш мозг не может воспринимать каких-либо задержек в промежуточной скорости. Поэтому мы испытываем немедленный, мимолетный и, казалось бы, реальный интерактивный эффект. В этом и заключается правда «магии».

Почему этот интерактивный эффект так привлекателен?

1. Удовлетворение от мгновенной обратной связи: Когда поведение человека вызывает реакцию окружающей среды, «причинно-следственная связь» приносит огромное удовлетворение.
2. Новизна сюрприза: Это бросает вызов нашему предвзятому представлению о том, что «земля спокойна», предлагая то же чувство удивления.
3. Участие без барьеров: Не требуется обучение; участие может быть достигнуто посредством самых естественных физических движений, позволяя как пожилым людям, так и маленьким детям легко взаимодействовать друг с другом и наслаждаться весельем.  

Теперь у вас должно быть полное понимание того, как работает интерактивная проекция пола.

Это не загадочно. Проще говоря, датчики на потолке «обнаруживают» ваши движения, компьютер «решает», что должно произойти, а проектор «рисует» ответ на полу. Все это происходит на чрезвычайно высоких скоростях, создавая заметный интерактивный опыт.