बेहतर दृश्य यथार्थवाद के साथ भूलभुलैया परिदृश्य पीढ़ी प्रणाली [जिनमो किम द्वारा लेख का अनुवाद]

नमस्कार, हेब्र!

इस पोस्ट में, मैं जिनमो किम के एक लेख के बारे में बात करूंगा: "नए दृश्य यथार्थवाद के लिए इमर्सिव वर्चुअल रियलिटी में भूलभुलैया टेरेन ऑथरिंग सिस्टम"। यह 04/04/2019 को प्रकाशित हुआ था। लेख का पूरा पाठ यहां पाया जा सकता है ।

प्रणाली का संक्षिप्त विवरण

लेख लेखक के भूलभुलैया परिदृश्य बनाने की प्रणाली का प्रस्ताव करता है, जिसके साथ उपयोगकर्ता स्वचालित रूप से एक सरल और सहज प्रणाली में विभिन्न जटिल पैटर्न उत्पन्न कर सकता है। कार्यक्रम में गणना की गई भूलभुलैया जानकारी का उपयोग करके, एक त्रि-आयामी भूलभुलैया परिदृश्य जल्दी और कुशलता से उत्पन्न होता है।

प्रस्तावित भूलभुलैया परिदृश्य पीढ़ी प्रणाली में तीन मुख्य कार्य शामिल हैं:

• शास्त्रीय भूलभुलैया पीढ़ी एल्गोरिथ्म का उपयोग करके कार्यान्वित विभिन्न आकारों और पैटर्नों की एक भूलभुलैया ग्रिड की स्वचालित पीढ़ी का कार्य;
• परिपत्र भूलभुलैया पीढ़ी समारोह;
• छवि प्रसंस्करण एल्गोरिथ्म का उपयोग करके 3 डी ऑब्जेक्ट में मैन्युअल स्केच से एक भूलभुलैया को परिवर्तित करने का कार्य।

प्रस्तावित प्रणाली का उपयोग करते हुए, इन तीन कार्यों से मिलकर, सजातीय से अनियमित तक विभिन्न लेबिरिंथ को प्रभावी ढंग से बनाना संभव है। यह विकास आपको एक ही सिस्टम के माध्यम से की गई गणनाओं से सीधे विभिन्न अवधारणाओं के भूलभुलैया परिदृश्य उत्पन्न करने की अनुमति देगा। इसके अलावा, यह काम आभासी वास्तविकता में उपस्थिति और विसर्जन के प्रभाव में सुधार का विश्लेषण करता है, अर्थात। दृश्य यथार्थवाद। इसके अलावा, इस काम में, एक सर्वेक्षण का उपयोग करके प्रस्तावित संलेखन प्रणाली की उपयुक्तता का विश्लेषण किया गया था।

आभासी वास्तविकता क्यों?

किसी प्रकार के यथार्थवादी अनुभव प्राप्त करने के लिए, आपको मानव इंद्रियों के साथ बातचीत करने की आवश्यकता है। आभासी वास्तविकता एक व्यक्ति को दृश्य, श्रवण और स्पर्श भावनाओं के साथ बातचीत के माध्यम से ऐसा अनुभव प्राप्त करने की अनुमति देती है। आभासी वास्तविकता में, उपस्थिति प्रभाव महत्वपूर्ण है, जिसके कारण उपयोगकर्ता को भावनाओं पर आधारित वास्तविक अनुभव प्राप्त हो सकता है कि वह कहाँ है, किसके साथ और किन कार्यों को करता है।

आभासी वास्तविकता में उपस्थिति के प्रभाव को बढ़ाने के लिए, यह महत्वपूर्ण है कि उपयोगकर्ता आभासी वातावरण के साथ कैसे संपर्क करता है, लेकिन कोई कम महत्वपूर्ण नहीं है कि उपयोगकर्ता को नेत्रहीन रूप से संतुष्ट करने के लिए विविध आभासी दृश्य कैसे प्रदान किए जाते हैं।

आभासी वास्तविकता में उपयोगकर्ता कार्यों और आंदोलनों के यथार्थवादी प्रदर्शन के लिए हार्डवेयर-उन्मुख आभासी वास्तविकता प्रणालियों (स्पर्श प्रणालियों, गति प्लेटफार्मों, आदि) के अध्ययन में, केवल प्रयोगात्मक दृश्यों का उपयोग किया गया था, जहां उनमें स्थान सीमित था, और दृश्यों की संरचना सरल थी ज्यादातर मामले। चूंकि वीआर तकनीक का उपयोग विभिन्न क्षेत्रों में किया जाता है, जैसे कि दृश्य कला और वास्तुशिल्प डिजाइन, साथ ही साथ खेलों में, वीआर के अनुसार एक जटिल आभासी स्थान बनाने के लिए विशेष अध्ययन की आवश्यकता होती है। इस कार्य के लिए, इस कार्य में, शहरी स्थानों और आभासी परिदृश्य जैसे आभासी दृश्यों को स्वचालित रूप से बनाने के लिए तरीकों का अध्ययन किया गया था, जिसमें जटिल संरचनाएं और विभिन्न विशेषताएं हैं।

आभासी वास्तविकता का विसर्जन

इमर्सिव वर्चुअल रियलिटी (या इमर्सिव वर्चुअल रियलिटी) एक ऐसी वास्तविकता है, जो मानव मन में आभासी तकनीकी प्रणालियों जैसे जटिल तकनीकी प्रणालियों के साथ बातचीत की प्रक्रिया में पैदा होती है। इसकी अपनी विशिष्ट वर्णसंकरता है, तर्क, केवल प्रासंगिक है, जबकि उपयोगकर्ता इस वास्तविकता में "वर्तमान" है, इसमें अंतःक्रियात्मकता है, जो उपयोगकर्ता के कार्यों का जवाब देने की क्षमता है।

वर्चुअल रियलिटी डाइव्स का अध्ययन विभिन्न तरीकों का उपयोग करके किया गया:

• एक प्रदर्शन जो पांच इंद्रियों के आधार पर एक आभासी वातावरण में उपयोगकर्ता के लिए एक यथार्थवादी अनुभव प्रदान करने के लिए तीन आयामी दृश्य जानकारी देता है
• चारों ओर ध्वनि का उपयोग कर बढ़ाया स्थानिक धारणा के लिए ध्वनि प्रसंस्करण
• एक आभासी वातावरण के साथ-साथ एक स्पर्शनीय प्रणाली और एक आंदोलन मंच जो मानव शरीर (हाथ, पैर, आदि) को वापस भौतिक प्रतिक्रियाओं को निर्देशित करने की एक विधि है।

आभासी वास्तविकता में उपस्थिति के प्रभाव को प्राप्त करने के लिए, उपयोगकर्ता की एक दृश्य संतुष्टि होनी चाहिए। इस कारण से, मल्टीमॉडल अनुसंधान में रुचि बढ़ रही है, जो दृश्य और श्रवण संवेदना या दृश्य और स्पर्श संवेदना दोनों की जांच करता है, साथ ही साथ छद्म स्पर्श प्रणालियों का अध्ययन करता है जो दृश्य अनुभव और स्पर्श प्रणाली को जोड़ती है।

दृश्य यथार्थवाद में सुधार

एक आभासी दृश्य उत्पन्न करने के लिए एक विधि, जो एक बेहतर उपस्थिति प्रभाव प्रदान कर सकती है, एक आभासी वातावरण में उपयोगकर्ता के लिए नए दृश्य अनुभवों के साथ-साथ विभिन्न प्रकार के वीआर अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक है। भविष्य में, आभासी वास्तविकता के दृश्य अपने आप को छोटे और सीमित स्थानों जैसे इनडोर रिक्त स्थान से मुक्त करेंगे और उपयोगकर्ताओं को अधिक विकल्प प्रदान करने के लिए शहरों और आभासी दुनिया जैसे विशाल खुले परिदृश्य बनाएंगे।

वर्चुअल भूलभुलैया दृश्य बनाने के लिए जो नए अनुभव प्रदान कर सकते हैं और आभासी वास्तविकता में उपयोगकर्ता की उपस्थिति के प्रभाव को बेहतर कर सकते हैं, इस काम में एक अनुकूलित संलेखन प्रणाली प्रस्तावित है। यह पारंपरिक अनुसंधान पर आधारित है और एक सरल, सहज और उपयोगकर्ता के अनुकूल संरचना में अधिक विविध आभासी भूलभुलैया दृश्य उत्पन्न कर सकता है।

भूलभुलैया परिदृश्य प्रणाली

प्रस्तावित प्रणाली विभिन्न वास्तविक प्रभावों का उपयोग करके आभासी वास्तविकता में उपयोगकर्ताओं के लिए दृश्य यथार्थवाद को बढ़ाने के प्रभाव के साथ, भूलभुलैया का एक आभासी परिदृश्य बनाती है। इसमें तीन बुनियादी कार्य शामिल हैं जो स्वचालित रूप से विभिन्न भूलभुलैया पैटर्न उत्पन्न करते हैं और भूलभुलैया की त्रि-आयामी सतह बनाने के लिए आवश्यक जानकारी में परिवर्तित करते हैं।

एक आयताकार भूलभुलैया पैटर्न उत्पन्न करें

भूलभुलैया लैंडस्केप निर्माण प्रणाली का पहला कार्य क्लासिक भूलभुलैया पीढ़ी एल्गोरिथम का उपयोग करके स्वचालित रूप से भूलभुलैया पैटर्न उत्पन्न करना है। अंतिम भूलभुलैया बनाने के लिए एक महत्वपूर्ण कारक है। अलग-अलग पथ या एक पूर्ण पथ होना चाहिए ताकि उपयोगकर्ता भूलभुलैया के अंदर न फंसे। यह उपयोगकर्ताओं को वीआर रोग का अनुभव करने से रोकने में मदद करता है, जो एक गंभीर आभासी वास्तविकता समस्या है। यह फ़ंक्शन ली एट अल के एल्गोरिथ्म पर आधारित है, जो प्राइम एल्गोरिथ्म का उपयोग करके एक भूलभुलैया पैटर्न बनाता है।

ली की भूलभुलैया की अंतिम पीढ़ी के लिए एल्गोरिथ्म, आदि, एक ऐसी प्रक्रिया है जो प्रक्रियाओं से शुरू होती है: (1) शुरुआती स्थिति की स्थापना और (2) बेतरतीब ढंग से आसपास के सेल से सड़क सेल की स्थापना। तब (3) एल्गोरिथ्म दिशा के चारों ओर चार कोशिकाओं की जांच करता है (इन चारों आसपास की कोशिकाओं को दीवार की कोशिकाओं के रूप में संग्रह में जोड़ने के बाद सेल परतों की संरचना का निर्धारण करता है)। फिर एल्गोरिथ्म दीवार के दर्ज कोशिकाओं में से एक को खोजने के लिए प्रक्रियाओं (4, 5) को दोहराता है और फिर एक सड़क बनाता है।

नीचे दिए गए आंकड़े एक आयताकार भूलभुलैया टेम्पलेट के निर्माण की प्रक्रिया को दर्शाते हैं। उपयोगकर्ता भूलभुलैया टेम्पलेट का आकार निर्धारित करता है, और जब आप "भूलभुलैया" बटन पर क्लिक करते हैं, भूलभुलैया टेम्पलेट स्वचालित रूप से गणना और उत्पन्न होता है।

यदि उपयोगकर्ता स्वचालित रूप से निर्मित भूलभुलैया के टेम्पलेट को संपादित करना चाहता है, तो "संपादन" मोड का चयन किया जाता है। उपयोगकर्ता सेल पर क्लिक करके भूलभुलैया टेम्पलेट के प्रस्तुति क्षेत्र में माउस के साथ संपादन करता है, जिसके बाद यह स्वचालित रूप से दीवार से सड़क या सड़क से दीवार में परिवर्तित हो जाता है। भूलभुलैया टेम्पलेट उत्पन्न होने के बाद, उपयोगकर्ता के पास परिणामी भूलभुलैया को 3 डी प्रारूप में देखने का अवसर होता है।

3D में भूलभुलैया देखें

गोलाकार चक्रव्यूह बनाने की विधि

एक भूलभुलैया परिदृश्य बनाने के लिए प्रस्तावित लेखक की प्रणाली का दूसरा कार्य एक परिपत्र भूलभुलैया उत्पन्न करने की विधि है। यह विधि स्वचालित रूप से विभिन्न आकारों और पैटर्न के परिपत्र भूलभुलैया बनाता है और आयताकार ग्रिड के रूप में भूलभुलैया पैटर्न उत्पन्न करने के कार्य के लिए एक अच्छा अतिरिक्त है। इस प्रकार, यह विधि आभासी वास्तविकता में उपयोगकर्ताओं के दृश्य अनुभव का विस्तार करती है। दीवारों और सड़क कोशिकाओं को बनाने और स्थापित करने की प्रक्रिया मूल रूप से समान है। लेकिन एक गोलाकार भूलभुलैया के लिए, इनपुट विशेषताएँ भूलभुलैया की त्रिज्या और भूलभुलैया में प्रविष्टियों की संख्या हैं।

सबसे पहले, जब उपयोगकर्ता भूलभुलैया के वांछित त्रिज्या में प्रवेश करता है, तो परिपत्र भूलभुलैया की दीवारों की दीवारों को केंद्रीय बिंदु से एक वृत्त खींचने के लिए एल्गोरिथ्म द्वारा स्वचालित रूप से गणना की जाती है। फिर बाहरी चक्र से एक निश्चित अंतराल (एनएस) के साथ परिपत्र भूलभुलैया की दीवार को कई बार दोहराया जाता है। उपयोगकर्ता द्वारा दर्ज की गई प्रविष्टियों की संख्या के आधार पर, दीवार कोशिकाओं को घुमाकर मार्ग बनाए जाते हैं, क्योंकि बाहरी सर्कल से इनपुट कई बार आने चाहिए।

बाहरी सर्कल में प्रवेश करने के लिए शुरुआती बिंदु बनने वाली कोशिकाओं को बेतरतीब ढंग से चुना जाता है क्योंकि भूलभुलैया में प्रवेश द्वार की संख्या जितनी बार हो सकती है। फिर, चयनित सेल में, एक दीवार सेल का चयन किया जाता है, जिसके लिए लंबाई परिपत्र दीवारों के बीच अंतराल (एनएस) के साथ मेल खाती है, और यह आंतरिक परिपत्र दीवार को छूने के लिए बस पर्याप्त घूमती है।
अंत में, जब एक दीवार सेल उस स्थिति में होता है जिसमें इसे घुमाया जाता है और आंतरिक परिपत्र दीवार को छूता है, तो उपरोक्त एल्गोरिथ्म दोहराया जाता है।

1: nr ←   . 2: ne ←    . 3: procedure     (nr, ne) 4: ns ←       . 5: while nr > ns do 6:         . 7: nr = nr - ns. 8: end while 9: nc ←    . 10: Arre[ne] ←  ,  ne      . 11: for i = nc, 0 do:     . 12: for j = 0, ne do 13:     ns    (Arre[j]). 14:   . 15:  Arre[j],  ,      . 16: end for 17: end for 18: end procedure 

 nr ← radius of the circular maze. ne ← number of maze entrances. procedure CIRCULAR MAZE GENERATION PROCESS(nr, ne) ns ← interval between maze for user road. while nr > ns do define wall cell by using Bresenham's circle drawing algorithm. nr = nr - ns. end while nc ← number of drawing circles. Arre[ne] ← as many entrance cells as ne are selected from wall cell of the outermost circle. for i = nc, 0 do: generate passages in every circle. for j = 0, ne do select cells with length of ns in entrance cell (Arre[j]). rotate selected cells. renew Arre[j] by finding a cell that meets the inner circle after rotation. end for end for end procedure 

इस प्रक्रिया का उपरोक्त एल्गोरिथ्म परिपत्र भूलभुलैया के त्रिज्या के इनपुट मापदंडों और उपयोगकर्ता द्वारा दर्ज किए गए इनपुट की संख्या पर आधारित है। इसके अलावा, नीचे दिया गया आंकड़ा एक गोलाकार भूलभुलैया बनाने की प्रक्रिया को दर्शाता है।

स्केच आधारित भूलभुलैया

इस काम में भूलभुलैया निर्माण प्रणाली का अंतिम कार्य स्केच पर आधारित भूलभुलैया की पीढ़ी है। रेक्टिलिनियर और सर्कुलर लेबिरिंथ के पैटर्न सजातीय लेबिरिंथ हैं। हालाँकि, ज्यादातर मामलों में, रोज़मर्रा की ज़िंदगी में हम जिस पार्क पार्क का सामना कर सकते हैं, उसमें अनियमित आकार होता है। इसलिए, इस कार्य में, एक फ़ंक्शन प्रस्तावित किया जाता है कि उपयोगकर्ता की हाथ से खींची गई स्केच छवि से आसानी से भूलभुलैया की एक प्राकृतिक सतह बनाई जा सकती है, साथ ही साथ इलेक्ट्रॉनिक रूप में एक भूलभुलैया टेम्पलेट भी बनाया जा सकता है। यह सुविधा आपको विभिन्न अनुप्रयोगों जैसे कि सिस्टम फाइंडिंग सिस्टम या वर्चुअल पार्कों में भूलभुलैया वर्गों का उपयोग करने की अनुमति देती है।

प्रस्तावित भूलभुलैया पीढ़ी का कार्य उपयोगकर्ता को फ़ोटोशॉप जैसे ग्राफिक्स सॉफ्टवेयर या कागज के एक टुकड़े पर हाथ से खींचा हुआ एक स्केच का उपयोग करके तैयार किए गए एक भूलभुलैया पैटर्न का उपयोग करने की अनुमति देता है। छवि को एक सिस्टम में लोड किया जाता है जिसमें छवि प्रसंस्करण एल्गोरिदम लागू किया जाता है, जिसके कारण छवि को भूलभुलैया बनावट मानचित्र में परिवर्तित किया जाता है। यह प्रक्रिया तीन चरणों में की जाती है।

• पहला चरण सिस्टम में एक स्केच छवि प्राप्त करने की प्रक्रिया है। बाद की प्रक्रियाओं की गणना करने के लिए, थंबनेल छवि को ग्रेस्केल में एकल-चैनल छवि में परिवर्तित किया जाता है।
• दूसरा कदम द्विपक्षीकरण का उपयोग करके दीवारों और सड़कों को तोड़ने की प्रक्रिया है। यहां, दहलीज मूल्य दीवारों और सड़कों के निर्धारण के लिए एक महत्वपूर्ण तत्व है। सिस्टम में इंटरफ़ेस के माध्यम से इनपुट थ्रेशोल्ड मान को संपादित करने की क्षमता है।
• तीसरा चरण बाइनराइजेशन प्रक्रिया के दौरान उत्पन्न होने वाले छिद्रों को भरने की प्रक्रिया है।

इन चरणों के माध्यम से, एक प्राकृतिक भूलभुलैया बनाई जाती है। सिस्टम एक मेनू आइटम भी प्रदान करता है जो उपयोगकर्ता को भरण ऑपरेशन की पुनरावृत्तियों की संख्या को नियंत्रित करने की अनुमति देता है।
नीचे दिया गया आंकड़ा भूलभुलैया के उपयोगकर्ता द्वारा तैयार किए गए स्केच से एक कदम-दर-चरण मोड में एक भूलभुलैया बनावट का नक्शा बनाने की प्रक्रिया को दर्शाता है।

उपयोगकर्ता स्केच से भूलभुलैया पीढ़ी

प्रायोगिक परिणाम और विश्लेषण

Microsoft दृश्य स्टूडियो 2013, OpenCV 2.4.11 और DirectX SDK 9.0c का उपयोग करके एक भूलभुलैया परिदृश्य बनाने के लिए प्रस्तावित प्रणाली लागू की गई थी। इसके अलावा, एकता 2017.3.1f1 इंजन (64-बिट) का उपयोग एक भूलभुलैया परिदृश्य बनाने के लिए किया गया था, जिसे ग्राफिक वर्क का उपयोग करके अंतिम रूप दिया गया था, जो लेखक के भूलभुलैया निर्माण प्रणाली का उपयोग करके स्वचालित रूप से उत्पन्न एक भूलभुलैया बनावट के नक्शे पर आधारित है। इस परिदृश्य का परीक्षण करने और आभासी वास्तविकता में परिणाम देखने के लिए, सिस्टम को एकता 3 डी इंजन के साथ Oculus Rift CV1 HMD डिवाइस और Oculus SDK (ovr_unity_utilities 1.22.0) के साथ एकीकृत किया गया था। अंत में, प्रयोग और कार्यान्वयन के लिए उपयोग किए जाने वाले पीसी में इंटेल कोर i7-6700 विनिर्देशों, 16 जीबी रैम (रैंडम एक्सेस मेमोरी) और एक जीईएफएस 1080 ग्राफिक्स प्रोसेसर था।

नीचे दिया गया आंकड़ा तीन आभासी भूलभुलैया परिदृश्य दिखाता है। ये इस विकास प्रणाली के विचारित कार्यों का उपयोग करके गणना किए गए भूलभुलैया पैटर्न से राहत सृजन के परिणाम हैं। इसके अलावा, आप देख सकते हैं कि विभिन्न आभासी भूलभुलैया वातावरण अवधारणा के अनुसार चित्रमय कारकों को जोड़कर बनाए जाते हैं।

इसके अलावा, एक पायलट सर्वेक्षण आम प्रतिभागियों पर केंद्रित किया गया था। सबसे पहले, सिस्टम प्रदर्शन के संबंध में, वाणिज्यिक गेम इंजन के परिदृश्य बनाने के कार्य के साथ तुलनात्मक परीक्षणों का उपयोग करते हुए, यह पुष्टि की गई थी कि प्रस्तावित प्रणाली उपयोगकर्ताओं (डेवलपर्स) को भूलभुलैया के वांछित वर्गों को आसानी से और सहज रूप से संपादित करने की अनुमति देती है। इसने आवश्यक समय को कम कर दिया और सिस्टम के साथ उच्च उपयोगकर्ता संतुष्टि का कारण बना।

उपस्थिति की भावना पर एक सर्वेक्षण के माध्यम से, यह पुष्टि की गई कि आभासी वास्तविकता में भूलभुलैया परिदृश्य उपयोगकर्ताओं को एक नया दृश्य अनुभव प्रदान कर सकते हैं। सांख्यिकीय विश्लेषण का उपयोग करते हुए, यह भी पुष्टि की गई कि प्रस्तावित तीन कार्यों का उपयोग करके प्राप्त सभी भूखंड उनके बीच किसी भी महत्वपूर्ण अंतर के बिना संतोषजनक थे। भविष्य में, सिस्टम को एक बड़े पैमाने पर आभासी भूलभुलैया वातावरण प्रदान करने के लिए परिष्कृत किया जाएगा, जैसे कि एक भूलभुलैया पार्क या थीम पार्क, जहां कई उपयोगकर्ता एक साथ आभासी वास्तविकता में भूलभुलैया अंतरिक्ष का अनुभव कर सकते हैं।