ハードウエアの必要条件

2017年7月5日AR Sandbox翻訳

https://arsandbox.ucdavis.eduのサイトの邦訳です（未完）

ハードウエアの必要条件

ARサンドボックスには、次のハードウェアコンポーネントが必要です。

• ハイエンドのグラフィックスカードを搭載したコンピュータ (より具体的なハードウェアの推奨事項については、以下の「コンピュータ」を参照してください)、linux の任意のバージョンを実行している。ar サンドボックスソフトウェアは、原則として、mac OS x 上でも実行されますが、我々はそれをお勧めしません。
• マイクロソフトの kinect 3D カメラ。AR サンドボックスソフトウェア、または、バージョン2.8 のような kinect 3D ビデオ基本パッケージは、第1世代の kinect (kinect for xbox 1414 および1473と windows 用 kinect) の3つのモデルすべてをサポートしています。3つのすべては機能的に同じですので、最適なものを取得してください。メモ: 第2世代の kinect (xbox one 用 kinect または windows v2 用 kinect) は、ARサンドボックスソフトウェアではまだサポートされていません。
• HDMI、DVI、ディスプレイポートなどのデジタルビデオインターフェイスを備えたデジタルビデオプロジェクター。
• サンドボックスの上に kinect カメラとプロジェクタをマウントする手段
• 砂
• コンピュータ

ARサンドボックスのための理想的なコンピュータは、AMD/ATI Redeonまたは NVidia の GeForceグラフィックカードを搭載した linux のバージョンを実行している専用PC です。PC は良い CPUを持っている必要がありますが、大規模なRAM を必要としません (ARサンドボックスソフトウェアを実行するのに2GBで十分です) 。大規模なハードドライブ (linux と AR サンドボックスソフトウェアをインストールするには20GBあれば十分です)。ARサンドボックスソフトウェアは MacOS X でも実行できますが、Linux ベースのインストールの方が安定しているため、Linux を強くお勧めします。

我々は、Intel core i5 または core i7 の CPU で、少なくとも3GHz で実行することをお勧めします (2016/10現在), NVidia の GeForce GTX 970 または1070グラフィックスカード (2016/12 現在), 最新のリリース64ビットバージョンの Linux mint Desktop （2016/12現在では18.1 “セレナ”)．AR サンドボックスには、グラフィックスカード用のベンダ提供のバイナリドライバがインストールされている必要があります。

ARサンドボックスには、地形図レンダラと水流シミュレーションという2つの主要なコンポーネントがあります。前者は CPU と比較的簡単なグラフィックカードで、ほとんどの現在のラップトップまたはミッドレンジ PC で動作します。一方、水流シミュレーションは、推奨しているGeForce GTX 970 のようなハイエンドグラフィックカードが必要です。ローエンドコンピュータでARサンドボックスを実行する場合に、水流シミュレーションを無効にすることができますが、そうすることをお勧めしません。

専用PCを用意する利点は、ARサンドボックス計算専用装置にできることです。AR サンドボックスソフトウェアはネット接続を必須としないので、インターネットからコンピュータを切断しておけば、オペレーティングシステムまたは ARサンドボックスソフトウェアを更新することはありません。ARサンドボックスソフトウェアは、コンピュータの起動時に自動的に起動するように設定することができます。その場合でも、モニターを必要としません。AR サンドボックスソフトウェアの新しいバージョンが利用可能になった場合、それらはリムーバブルメディアを介してアップロードすることができます。

プロジェクター

理想的には、プロジェクターは、短焦点距離型で、kinect カメラの視野に合わせるために4:3 アスペクト比であることが必要です。サンドボックス全体の解像度が kinect カメラの640×480ピクセルに制限されるため、プロジェクターのネイティブ解像度はXGA (1024 ×768ピクセル) で十分です。短距離投影プロジェクターの場合、一般的に中心線より上に投影します。すなわち、投影される画像の下端は、プロジェクタのレンズを通した仮想的なすいう平面の上にでてきます。ARサンドボックスの理想的なプロジェクターは中心線プロジェクターであるため、kinect カメラのすぐ横に直接取り付けることができます。しかし短距離投影プロジェクターが中心線タイプであることはまれ（通常は非常に高価）であるため、妥協として、プロジェクターをサンドボックスの長辺下端側に配置し、一方、kinect をサンドボックスの中心の上に配置します (図1参照)。

MX631STという短距離投影 XGA LDP プロジェクターをお勧めします（13000:1 コントラスト比と 3200 ansi ルーメン、約 $550  ）。最大ズームでは、kinect カメラの視野と一致し、kinect カメラと同じ高さに配置することできるため、セットアップが簡略化されます。

プロジェクターは、HDMIポートと、グラフィックカードの HDMI、DVI、またはディスプレイポートを使用して、デジタルビデオ接続を介して PCのグラフィックカードに接続することを強くお勧めします。プロジェクターの15ピン VGAポートを使用するなどのアナログ接続では、画質
が劣化し、投影された画像と砂面の間のずれを引き起こすことがあります。

サンドボックス

サンドボックス自体は、kinect カメラとプロジェクタのビューのフィールドと一致するように、4:3 の縦横比を持つ必要があります。サンドボックスのサイズは、kinect カメラの最小および最大検出距離、および必要なサンドボックス解像度によって制限されます。kinect カメラの約90°の視野ですので、kinect カメラは、砂面よりもサンドボックスの広さに相当する高さ以上のところにマウントする必要があります。kinect カメラは、サンドボックスの中心点の真上にまっすぐに取り付けてください (図1参照)。

40″ x30 ″または 1m x 0.75 m のサンドボックスサイズを推奨します。この場合、kinect カメラの取り付け高さは約40インチ（または1m） になります。この高さでは、カメラの公称水平方向の解像度は1.56mmであり、実質的な水平解像度は砂の表面を5mm オーダーで解析するのには充分です。同じ高さの垂直方向の解像度は2.79mm です。サンドボックスのサイズを大きくすると、同じ係数でカメラ/プロジェクターマウントの必要な高さが増加し、水平解像度だけでなく垂直解像度も減少します。たとえば、2mx 1.5 m のサンドボックスでは、公称水平解像度は 3.12 mm で、垂直解像度は 11.16 mm に低下します (垂直解像度は高さの二乗にほぼ比例します)。

砂

サンドボックスは、約4″または10cm の深さに砂で満たされている必要があります。で40″ x30 ″, この合計2.77 立方フィートまたは75dm₃ または l 砂の, 重さ約198lb または 98kgになります。25lbあたり$15 ~ $25 、つまりトータルで $120-$ 200 のSandtastik ホワイトプレイ砂をお勧めします。Sandtastik Sandは、優れた突起特性を有しますが、乾燥時の安息角が浅いので、砂を少し湿らせることをお勧めします。砂の198lb または98kg に対して1カップまたは 0.25 l の水を加え、十分に混合してください。

健康への懸念

通常の砂は、基本的に石英の形で、主に結晶性シリカです。一方、シリカは経口摂取すると非毒性ですが、非常に微細なシリカダストを吸入した場合は悪影響を及ぼす可能性があります。

推奨 しているSandtastik play sandは、メーカーによると、微細なシリカダストを含まないか放出はしません。ムーンサンドやキネティックサンドなどの代替はどちらも実際の砂からは作られておらず、結合剤や表面処理ポリマーを混合して作られています。ホームセンターでバルクで買ったような通常の砂は、それに含まれている微粒子の量を減らすために、使用する前に洗浄する必要があります。ここでは、再生砂を洗う方法についてのガイドを示します (ステップ5、ベーキング、オプションです)。

ハードウェア構築

サンドボックス自体を構築し、その上に kinect カメラとプロジェクターを載せる作業は、読者にとっての演習として残されています (大まかなレイアウトスケッチについては図1を参照してください)。独自のプロトタイプ AR サンドボックスは、木材といくつかの金属から構築されています。サンドボックスは、適切な (可搬性のための) 頑丈なホイールベースの上に合板を載せ, サンドボックス防水と腐敗抵抗性を作るためにポリウレタンをたっぷりと塗り重ねています (我々は砂の成形を作るために少量の水を使用している)。プロジェクターとカメラヘッドアセンブリは、アルミ製のスラットから作られており、全体のアセンブリは、垂直鋼管からサンドボックスの上に横切る形にします。ヘッドアセンブリは、カメラとプロジェクターの位置と向きの調整を制限して、砂の表面、カメラの視野、投影画像の間の物理的な整列を可能にします。最も重要なことは、プロジェクターは、それが “理想的” レベルの砂の表面上に軸に投影するように向けておく必要があります。これは、歪みの影響とフォーカスの問題を最小限に抑えます。

教育者資源
あなたの博物館のフロアで、または、あなたの教室の中で砂場の使用を最大にしてください。

成形分岐点教育者資源
特にARサンドボックス（下で見つかる著者情報）のために設計される一群の資源は、ここに含まれます。

情報グラフィック
成形分岐点のための情報のグラフィックは、現実砂場を増やしました。グラフィックは、地形図、分岐点と砂場を使う方法に関する情報を含みます。

促進ガイド
教育者とユーザーのためのAR砂場仲間ガイド。ここでは、あなたは詳細な背景情報、FAQ、学習ゴール、材料とツール、ユーザーについての情報その他を見つけます。

青い写真
ARサンドボックスの青い写真を.dwgフォーマットに含んでいるzipファイル。

接触
サラ・リード
電子メール　s_reed@berkeley.edu
オーサリング機関　ローレンス科学館、カリフォルニア大学バークレー校
日付2014
関連　http://lakeviz.org/lhs-lake-viz-resources/

技術的な資源

承認
あなたが、最初のアルゴリズムとコードの発達を信用するために、いかに公的に見えるARサンドボックスまたはそれの近くで、小さな飾り額を示し、その発展に資金を供給した連邦研究補助金の承認を、我々は礼儀正しく尋ねます。

テンプレート・パラグラフは、ここにあります：
あなたがKeckCAVESロゴを使いたいならば、我々は2つのバージョン（肖像と景色）を高解像度でダウンロードできるようにします：

プロジェクトの詳細
我々のARSandプロトタイプは、UCデイビス地質学部のプロジェクトのスペシャリストであるピーターゴールドによって設計・構築されました。
駆動ソフトウェアはVruiVR開発ツールキットとKinect三次元映像処理フレームワークに基づいて、GNU一般公有使用許諾中でダウンロードできます。
Raw depth フレームは毎秒30コマでKinectカメラから届いて、一定の可変なピクセルにつき緩衝サイズ（現在、30のフレームにデフォルトでなっていて、1回目と2回目の遅れと一致する）で統計評価フィルダーに入れられます。そして、それは手またはツールのような物を動かして知られてきて、Kinectの深さデータストリームの点で固有の雑音を減らして、深さ流れがなくなったデータを記入することで目的にかないます。それから、投影地形が正確に本当の砂地形にマッチするという趣旨で、結果として生じる地形学の表面は、砂場より上につるされるデータ・プロジェクターの観点から下塗りされます。カスタマイズ可能な色のマップ（たった今使われるデフォルトの色のマップは、M. Burak Yikilmaz（UCデイビス地質学部の博士課程終了者）によって提供されました）を使っている立面図によって表面に色をつけて、リアルタイム地形学の等高線を加えるために、ソフトウェアは数人のGLSL遮光する人の組合せを使います。
同時に、浅瀬方程式（それは流体の流れを支配しているナビエ-ストークス方程式のセットの深さ統合バージョンです）のサンブナン・セットに基づく水流シミュレーションは、もう一セットのGLSL遮光物を使って、バックグラウンドで動きます。シミュレーションは、偏微分方程式（境界条件としての仮想砂面を用いた）の誇張したシステムの重要な第2の順序で正確な時間経過です。この方法の実施は、単純な粘性学期、格子の端の開いた境界条件と第2の順序強い安定性貯蔵であるルンゲ-クッタ法の統合ステップを用いてA. KurganovとG.ペトローバによって「サンブナン・システムの中心向かい風計画を維持している第2の順序バランスのとれた積極性」に続きます。流れの乱気流が駆動グラフィックス・カード（現在Nvidia Geforce 580）のためのあまりに多くの統合ステップに扱えることを強いない限り、水が1:100のスケールを装って、本当の速度で正確に流れるように、シミュレーションは動きます。