Si è deciso di ricreare con il simulatore un caso reale in cui l’occhio del soggetto non è coincidente con l’origine del frustum del display, pertanto risulta necessaria l’identificazione della sua reale posizione.
È stato necessario modificare il simulatore; in particolare si dà la possibilità all’utente di inserire due vettori che esprimano la traslazione dell’occhio destro e sinistro rispetto al centro dei rispettivi display. La nuova posizione assunta dagli occhi viene poi utilizzata per calcolare la nuova omografia da applicare all’immagine precedentemente acquisita dalla telecamera. Inoltre è stato necessario modificare anche la funzione ‘screenEyeEmulator.m’. Per comprendere le modifiche apportate a questa funzione è prima opportuno introdurre il concetto di eye box.
Generalmente espresso in millimetri, l’eye box determina un range di spostamento dell’occhio dalla sua posizione ideale rispetto al display tale per cui si ha sempre la stessa vista dell’immagine proiettata sul display (poiché la tipologia di display utilizzata proietta l’immagine all’infinito). Gli spostamenti contemplati dall’eye box possono avvenire unicamente su di un piano parallelo alla lente del display e posto ad una particolare distanza, chiamata eye relief, ovvero la distanza tra l’occhio e l’elemento ottico dell’HMD più vicino [15], il display appunto.
79 Poiché nel simulatore il campo di vista dell’occhio è identico a quello dei display in termini di dimensioni, quando l’occhio viene spostato dalla sua posizione ideale perderemmo la vista dell’intera superfice del display se non si considerasse la presenza dell’eye box. Dunque, per simularne la presenza, nella funzione ‘screenEyeEmulator.m’ la surface rappresentante i display viene traslata dello stesso quantitativo di cui è stato spostato l’occhio; in questo modo, anche se l’occhio è traslato, il punto di vista da cui osserva il display resta invariato, e riesce quindi a vederne l’intera superfice.
Dai risultati ottenuti nel capitolo precedente abbiamo visto che né la rotazione dei display, né la rotazione delle camere apportano un beneficio significativo, pertanto per questa nuova simulazione con l’eye tracker si è deciso di considerare unicamente la configurazione in cui sia le camere che i display sono paralleli tra loro. Si parte da una condizione ideale in cui la distanza interoculare dell’utente è pari a 6.5 cm ed il centro di proiezione degli occhi è corrispondente con l’origine del frustum del display. Successivamente gli occhi sono stati traslati di 3 mm verso l’esterno, simulando quindi una nuova distanza interpupillare di 7.1 cm e di 1 mm verso il basso e verso l’alto rispettivamente l’occhio destro e sinistro.
Figura 5.3: Configurazione e traslazione degli occhi nella simulazione dell’eye tracking: in celeste l’occhio destro ed in arancione l’occhio sinistro.
80 Le immagini che si ottengono quando l’occhio si trova nella sua posizione ideale ed osserva il display sono identiche a quelle analizzate nella simulazione del caso reale 1 nel capitolo precedente.
Figura 5.4: Vista del display sinistro e destro in trasparenza quando l’occhio si trova nella posizione ideale.
Come già detto, si ha una perfetta sovrapposizione tra la griglia osservata ad occhio nudo e la vista mediata invece dal display.
Nel caso in cui l’utente abbia invece una distanza interoculare pari a 7.1 cm ed i suoi occhi siano 1 mm più bassi rispetto all’orizzontale, se l’omografia applicata all’immagine della telecamera viene calcolata senza tener conto della nuova posizione dell’occhio si avrà un disallineamento tra la vista ad occhio nudo e la vista mediata dal display, come mostrato nelle seguenti immagini:
Figura 5.5: Vista del display sinistro e destro in trasparenza quando all’immagine acquisita dalla camera viene applicata l’omografia scorretta.
Ancora una volta, in rosa è mostrata la griglia reale mentre in verde abbiamo l’immagine della griglia omografata e proiettata sul display. È evidente che maggiore è la traslazione dell’occhio dalla sua posizione ideale, maggiore sarà l’offset presente tra le due griglie; questo si può notare già nelle immagini della figura 5.5, in quanto si può vedere che l’offset orizzontale tra le due griglie è più marcato rispetto a quello verticale, questo perché lo spostamento che gli occhi hanno subito lungo l’asse orizzontale è maggiore rispetto a quello lungo l’asse verticale.
81 Inoltre si può apprezzare il disallineamento verticale tra l’occhio destro e sinistro in quanto nell’immagine di sinistra la griglia vista attraverso il display (in verde) è più in alo rispetto a quella vista ad occhio nudo, in quanto essendosi l’occhio sinistro spostato verso l’alto, la griglia vista ad occhio nudo risulterà essere traslata verso il basso rispetto a prima. L’esatto opposto lo si avrà invece nell’immagine destra, in cui la griglia vista ad occhio nudo (in rosa) è più alta rispetto a quella vista attraverso il display dato che l’occhio destro si è spostato verso il basso.
Quindi senza utilizzo di eye tracking nemmeno sul piano sul quale è calcolata l’omografia è possibile ripristinare la corretta direzione degli stimoli senza aberrazioni geometriche.
Se l’omografia viene invece calcolata tenendo conto della nuova posizione dell’occhio, i risultati forniti dal simulatore mostrano che si torna ad avere una perfetta sovrapposizione tra la griglia vista ad occhio nudo e la griglia osservata attraverso il display; si torna quindi ad una condizione di idealità.
Le immagini fornite in output dal simulatore sono le seguenti:
Figura 5.6: Vista del display sinistro e destro quando l’omografia applicata all’immagine della camera è quella corretta.
Non bisogna dimenticare che anche in questo caso i risultati ottenuti saranno validi unicamente per un piano posto alla distanza per cui l’omografia è stata calcolata; al di fuori di questo piano non si avrà più allineamento tra la griglia reale e quella vista attraverso il display. Questo in conseguenza porterà ad una distorsione nella percezione che l’utente ha dello spazio attorno al piano dell’omografia, come mostrato nelle figure successive.
82 Figura 5.7: Vista del display destro in trasparenza nel caso di griglia posizionata a 40 cm. A sinistra è mostrata la
modalità ‘on axis’, mentre a destra la modalità ‘off axis’. Per il display sinistro il risultato è speculare.
Figura 5.8: Vista del display sinistro in trasparenza nel caso di griglia posizionata a 60 cm. A sinistra è mostrata la modalità ‘on axis’, mentre a destra la modalità ‘off axis’. Per il display destro il risultato è speculare.
In conclusione, abbiamo dimostrato con il simulatore che anche nel caso reale (e più che probabile) di non coincidenza tra il centro di proiezione dell’occhio e l’origine del frustum del display, è possibile riportarsi alla condizione in cui non ci sia differenza agli occhi dell’osservatore tra la vista naturale (la vista ad occhio nudo) e la vista mediata dal display. Per ottenere questo risultato è necessario conoscere la precisa posizione dell’occhio rispetto alla camera, così da poter calcolare ed applicare la corretta omografia. Nella realtà è necessario quindi implementare un dispositivo di eye tracking. Nel paragrafo successivo viene proposto uno studio di fattibilità per l’integrazione della camera dell’eye tracking con il visore.
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