local_phone

8 (800) 555-21-89

Комплекс разработан на базе мульти-платформенной среды разработки двух- и трёхмерных приложений Unity3D. В качестве основной для работы с дополненной реальностью, используется библиотека ArUco, созданная на основе открытой библиотеки OpenCV, которая собрала в себе практически все современные алгоритмы компьютерного зрения (Computer Vision).

Для организации индивидуальных рабочих мест и для удаленного обучения используется конфигурация оборудования на базе графической стации (устройства обработки видео сигнала), 3D-Web камеры (или сдвоенной классической Web-камеры) для получения стерео-видео потока и высококачественного устройства воспроизведения 3D-стерео (3D монитор или 3D телевизор), доукомплектованного поляризационными 3D очками.

Для графической станции, или устройства обработки видеопотока, наложения слоя дополненной реальности и формирования итогового 3D изображения, подходит практически любой современный компьютер или ноутбук, удовлетворяющий следующим минимальным системным требованиям:

Полный перечень разделов физики

PC версия

  • Процессор Intel с частотой не менее 1,3 ГГц (или аналогичный)
  • Не менее 2 ГБ оперативной памяти
  • Не менее 1,5 ГБ свободного места на жестком диске
  • Клавиатура, мышь (или совместимое указывающее устройство)
  • Видеокарта с не менее 512 Мб видеопамяти, с поддержкой Shader Model 3.0 и выше, с поддержкой DirectX 9 и выше
  • Операционная система Windows Vista/7/8
  • Веб-камера (720px)

Мобильная версия

  • Процессор ARM v7 и выше, с частотой 1 ГГц и выше (рекомендуется многоядерный)
  • Видеоускоритель с поддержкой OpenGL ES 2.0 и выше
  • Android 4.0 и выше
  • Камера

Рекомендуемые системные требования

PC версия

  • Процессор Intel Core i5 с частотой не менее 2.5 ГГц (или аналогичный)
  • Не менее 4 ГБ оперативной памяти
  • Не менее 1,5 ГБ свободного места на жестком диске
  • Клавиатура, мышь (или совместимое указывающее устройство)
  • Видеокарта с 1 Гб видеопамяти, с поддержкой Shader Model 4.0 и выше, с поддержкой DirectX 9 и выше
  • Операционная система Windows Vista/7/8
  • Веб-камера (Full HD)

Мобильная версия

  • Многоядерный процессор ARM v7 и выше, с частотой 1,5 ГГц и выше
  • 2 ГБ оперативной памяти и выше
  • Видеоускоритель с поддержкой OpenGL ES 2.0 и выше
  • Android 4.0 и выше
  • Камера

Программная часть

Приложение, представляющее собой программную основу комплекса, обладает всем необходимым техническим функционалом для проведения виртуальных лабораторных работ по школьному курсу физики 7-9 классов, основанных на маркерной технологии дополненной реальности, и виртуальных демонстраций физических явлений и процессов, с возможностью просмотра в режиме 3D-стереоскопии.

Конструктивно приложение состоит из нескольких архитектурных программных модулей позволяющих в полном объеме реализовать систему дополненной реальности и сформировать итоговое изображение в формате 3D-стереоскопии, передаваемое на устройство отображения:

  • Модуль захвата видео потока - необходим для поиска установленных в системе источников видео потока, в нашем случае подключенной к компьютеру камеры (2 камер).
  • Модуль поиска области нахождения маркера на входном изображении.
  • Модуль распознавания маркера и получения закодированной в нем информации.
  • Модуль логики виртуальной лабораторной работы - получает информацию о расположении маркеров, подставляет 3D модели и применяет к ним условия текущей лабораторной работы (физические законы, схемы взаимодействия, анимацию и пр.)
  • Модуль формирования итогового изображения (3D изображения) и вывод его на устройство отображения (монитор).

Базовой средой разработки прототипа была выбрана система Unity3D - это мульти-платформенный инструмент для разработки двух- и трёхмерных приложений.

Дополнительно использованы следующие плагины и библиотеки:

  • ArUco (OpenCV) - для работы с дополненной реальностью
  • HTML Engine for NGUI & Unity GUI - Плагин для вывода форматированного HTML текста в интерфейсе Unity или в NGUI
  • NGUI: Next-Gen UI - Плагин для отрисовки графического интерфейса в среде Unity
  • Easy XML Parser - Парсер XML файлов для Unity

Виртуальные 3D объекты, используемые в лабораторных работах, разрабатывались в приложении Autodesk 3ds Max (ранее 3D Studio MAX) – полнофункциональной профессиональной программной системе для создания и редактирования трёхмерной графики и анимации. Сценарии взаимодействия виртуальных объектов внутри сцены были реализованы средствами среды разработки.

Алгоритмы формирования функций 3D-стереоскопии, применительно к виртуальным объектам, реализованы при помощи базовых средств среды разработки с использованием двух виртуальных камер, расположенных на сцене.

Поддерживаемые 3D режимы:

  • Горизонтальная стереопара - кадры располагаются горизонтально друг относительно друга, левое изображение предназначено для левого глаза, а правое изображение — для правого.
  • Вертикальная стереопара - представляет собой два изображения, расположенные друг над другом.
  • Чересстрочный - метод получения стереоэффекта путем чересстрочного смешивания обоих ракурсов в одном кадре.
  • Шахматный - метод получения стереоэффекта путем смешивания обоих ракурсов в шахматном расположении.
  • Анаглифный - метод получения стереоэффекта через цветовое разделение.