Sebastian Marwecki

• The true cost for virtual reality is not the hardware, but the physical space it requires, as a one-to-one mapping of physical space to virtual space allows for the most immersive way of navigating in virtual reality. Such “real-walking” requires physical space to be of the same size and the same shape of the virtual world represented. This generally prevents real-walking applications from running on any space that they were not designed for. To reduce virtual reality’s demand for physical space, creators of such applications let users navigate virtual space by means of a treadmill, altered mappings of physical to virtual space, hand-held controllers, or gesture-based techniques. While all of these solutions succeed at reducing virtual reality’s demand for physical space, none of them reach the same level of immersion that real-walking provides. Our approach is to virtualize physical space: instead of accessing physical space directly, we allow applications to express their need for space in an abstract way, which our softwareThe true cost for virtual reality is not the hardware, but the physical space it requires, as a one-to-one mapping of physical space to virtual space allows for the most immersive way of navigating in virtual reality. Such “real-walking” requires physical space to be of the same size and the same shape of the virtual world represented. This generally prevents real-walking applications from running on any space that they were not designed for. To reduce virtual reality’s demand for physical space, creators of such applications let users navigate virtual space by means of a treadmill, altered mappings of physical to virtual space, hand-held controllers, or gesture-based techniques. While all of these solutions succeed at reducing virtual reality’s demand for physical space, none of them reach the same level of immersion that real-walking provides. Our approach is to virtualize physical space: instead of accessing physical space directly, we allow applications to express their need for space in an abstract way, which our software systems then map to the physical space available. We allow real-walking applications to run in spaces of different size, different shape, and in spaces containing different physical objects. We also allow users immersed in different virtual environments to share the same space. Our systems achieve this by using a tracking volume-independent representation of real-walking experiences — a graph structure that expresses the spatial and logical relationships between virtual locations, virtual elements contained within those locations, and user interactions with those elements. When run in a specific physical space, this graph representation is used to define a custom mapping of the elements of the virtual reality application and the physical space by parsing the graph using a constraint solver. To re-use space, our system splits virtual scenes and overlap virtual geometry. The system derives this split by means of hierarchically clustering of our virtual objects as nodes of our bi-partite directed graph that represents the logical ordering of events of the experience. We let applications express their demands for physical space and use pre-emptive scheduling between applications to have them share space. We present several application examples enabled by our system. They all enable real-walking, despite being mapped to physical spaces of different size and shape, containing different physical objects or other users. We see substantial real-world impact in our systems. Today’s commercial virtual reality applications are generally designing to be navigated using less immersive solutions, as this allows them to be operated on any tracking volume. While this is a commercial necessity for the developers, it misses out on the higher immersion offered by real-walking. We let developers overcome this hurdle by allowing experiences to bring real-walking to any tracking volume, thus potentially bringing real-walking to consumers. Die eigentlichen Kosten für Virtual Reality Anwendungen entstehen nicht primär durch die erforderliche Hardware, sondern durch die Nutzung von physischem Raum, da die eins-zu-eins Abbildung von physischem auf virtuellem Raum die immersivste Art von Navigation ermöglicht. Dieses als „Real-Walking“ bezeichnete Erlebnis erfordert hinsichtlich Größe und Form eine Entsprechung von physischem Raum und virtueller Welt. Resultierend daraus können Real-Walking-Anwendungen nicht an Orten angewandt werden, für die sie nicht entwickelt wurden. Um den Bedarf an physischem Raum zu reduzieren, lassen Entwickler von Virtual Reality-Anwendungen ihre Nutzer auf verschiedene Arten navigieren, etwa mit Hilfe eines Laufbandes, verfälschten Abbildungen von physischem zu virtuellem Raum, Handheld-Controllern oder gestenbasierten Techniken. All diese Lösungen reduzieren zwar den Bedarf an physischem Raum, erreichen jedoch nicht denselben Grad an Immersion, den Real-Walking bietet. Unser Ansatz zielt darauf, physischen Raum zu virtualisieren: Anstatt auf den physischen Raum direkt zuzugreifen, lassen wir Anwendungen ihren Raumbedarf auf abstrakte Weise formulieren, den unsere Softwaresysteme anschließend auf den verfügbaren physischen Raum abbilden. Dadurch ermöglichen wir Real-Walking-Anwendungen Räume mit unterschiedlichen Größen und Formen und Räume, die unterschiedliche physische Objekte enthalten, zu nutzen. Wir ermöglichen auch die zeitgleiche Nutzung desselben Raums durch mehrere Nutzer verschiedener Real-Walking-Anwendungen. Unsere Systeme erreichen dieses Resultat durch eine Repräsentation von Real-Walking-Erfahrungen, die unabhängig sind vom gegebenen Trackingvolumen – eine Graphenstruktur, die die räumlichen und logischen Beziehungen zwischen virtuellen Orten, den virtuellen Elementen innerhalb dieser Orte, und Benutzerinteraktionen mit diesen Elementen, ausdrückt. Bei der Instanziierung der Anwendung in einem bestimmten physischen Raum wird diese Graphenstruktur und ein Constraint Solver verwendet, um eine individuelle Abbildung der virtuellen Elemente auf den physischen Raum zu erreichen. Zur mehrmaligen Verwendung des Raumes teilt unser System virtuelle Szenen und überlagert virtuelle Geometrie. Das System leitet diese Aufteilung anhand eines hierarchischen Clusterings unserer virtuellen Objekte ab, die als Knoten unseres bi-partiten, gerichteten Graphen die logische Reihenfolge aller Ereignisse repräsentieren. Wir verwenden präemptives Scheduling zwischen den Anwendungen für die zeitgleiche Nutzung von physischem Raum. Wir stellen mehrere Anwendungsbeispiele vor, die Real-Walking ermöglichen – in physischen Räumen mit unterschiedlicher Größe und Form, die verschiedene physische Objekte oder weitere Nutzer enthalten. Wir sehen in unseren Systemen substantielles Potential. Heutige Virtual Reality-Anwendungen sind bisher zwar so konzipiert, dass sie auf einem beliebigen Trackingvolumen betrieben werden können, aber aus kommerzieller Notwendigkeit kein Real-Walking beinhalten. Damit entgeht Entwicklern die Gelegenheit eine höhere Immersion herzustellen. Indem wir es ermöglichen, Real-Walking auf jedes Trackingvolumen zu bringen, geben wir Entwicklern die Möglichkeit Real-Walking zu ihren Nutzern zu bringen.…
• Die eigentlichen Kosten für Virtual Reality Anwendungen entstehen nicht primär durch die erforderliche Hardware, sondern durch die Nutzung von physischem Raum, da die eins-zu-eins Abbildung von physischem auf virtuellem Raum die immersivste Art von Navigation ermöglicht. Dieses als „Real-Walking“ bezeichnete Erlebnis erfordert hinsichtlich Größe und Form eine Entsprechung von physischem Raum und virtueller Welt. Resultierend daraus können Real-Walking-Anwendungen nicht an Orten angewandt werden, für die sie nicht entwickelt wurden. Um den Bedarf an physischem Raum zu reduzieren, lassen Entwickler von Virtual Reality-Anwendungen ihre Nutzer auf verschiedene Arten navigieren, etwa mit Hilfe eines Laufbandes, verfälschten Abbildungen von physischem zu virtuellem Raum, Handheld-Controllern oder gestenbasierten Techniken. All diese Lösungen reduzieren zwar den Bedarf an physischem Raum, erreichen jedoch nicht denselben Grad an Immersion, den Real-Walking bietet. Unser Ansatz zielt darauf, physischen Raum zu virtualisieren: AnstattDie eigentlichen Kosten für Virtual Reality Anwendungen entstehen nicht primär durch die erforderliche Hardware, sondern durch die Nutzung von physischem Raum, da die eins-zu-eins Abbildung von physischem auf virtuellem Raum die immersivste Art von Navigation ermöglicht. Dieses als „Real-Walking“ bezeichnete Erlebnis erfordert hinsichtlich Größe und Form eine Entsprechung von physischem Raum und virtueller Welt. Resultierend daraus können Real-Walking-Anwendungen nicht an Orten angewandt werden, für die sie nicht entwickelt wurden. Um den Bedarf an physischem Raum zu reduzieren, lassen Entwickler von Virtual Reality-Anwendungen ihre Nutzer auf verschiedene Arten navigieren, etwa mit Hilfe eines Laufbandes, verfälschten Abbildungen von physischem zu virtuellem Raum, Handheld-Controllern oder gestenbasierten Techniken. All diese Lösungen reduzieren zwar den Bedarf an physischem Raum, erreichen jedoch nicht denselben Grad an Immersion, den Real-Walking bietet. Unser Ansatz zielt darauf, physischen Raum zu virtualisieren: Anstatt auf den physischen Raum direkt zuzugreifen, lassen wir Anwendungen ihren Raumbedarf auf abstrakte Weise formulieren, den unsere Softwaresysteme anschließend auf den verfügbaren physischen Raum abbilden. Dadurch ermöglichen wir Real-Walking-Anwendungen Räume mit unterschiedlichen Größen und Formen und Räume, die unterschiedliche physische Objekte enthalten, zu nutzen. Wir ermöglichen auch die zeitgleiche Nutzung desselben Raums durch mehrere Nutzer verschiedener Real-Walking-Anwendungen. Unsere Systeme erreichen dieses Resultat durch eine Repräsentation von Real-Walking-Erfahrungen, die unabhängig sind vom gegebenen Trackingvolumen – eine Graphenstruktur, die die räumlichen und logischen Beziehungen zwischen virtuellen Orten, den virtuellen Elementen innerhalb dieser Orte, und Benutzerinteraktionen mit diesen Elementen, ausdrückt. Bei der Instanziierung der Anwendung in einem bestimmten physischen Raum wird diese Graphenstruktur und ein Constraint Solver verwendet, um eine individuelle Abbildung der virtuellen Elemente auf den physischen Raum zu erreichen. Zur mehrmaligen Verwendung des Raumes teilt unser System virtuelle Szenen und überlagert virtuelle Geometrie. Das System leitet diese Aufteilung anhand eines hierarchischen Clusterings unserer virtuellen Objekte ab, die als Knoten unseres bi-partiten, gerichteten Graphen die logische Reihenfolge aller Ereignisse repräsentieren. Wir verwenden präemptives Scheduling zwischen den Anwendungen für die zeitgleiche Nutzung von physischem Raum. Wir stellen mehrere Anwendungsbeispiele vor, die Real-Walking ermöglichen – in physischen Räumen mit unterschiedlicher Größe und Form, die verschiedene physische Objekte oder weitere Nutzer enthalten. Wir sehen in unseren Systemen substantielles Potential. Heutige Virtual Reality-Anwendungen sind bisher zwar so konzipiert, dass sie auf einem beliebigen Trackingvolumen betrieben werden können, aber aus kommerzieller Notwendigkeit kein Real-Walking beinhalten. Damit entgeht Entwicklern die Gelegenheit eine höhere Immersion herzustellen. Indem wir es ermöglichen, Real-Walking auf jedes Trackingvolumen zu bringen, geben wir Entwicklern die Möglichkeit Real-Walking zu ihren Nutzern zu bringen.…