Интерактивна игра на маса заснована на Arduino и Virtools - PDF бесплатно преземање
Интерактивна игра на маса заснована на Arduino и Virtools Jakob F. Leitner D I P L O M A R B E I T 05/1/0305/016 доставена до магистер на Универзитетот за применети науки во дигитални медиуми во Хагенберг во септември 2007 година
Декларација Со ова изјавувам наместо заклетва дека ја напишав сегашната работа независно и без надворешна помош, дека не сум користел други извори или помагала освен наведените и дека ги означив пасусите земени од други извори како такви. Хагенберг, на 5 септември 2007 година Јакоб Ф. Лајтнер iii
Содржина Објаснување Предговор Извршно резиме Апстракт iii vii viii ix 1 Вовед 1 1.1 Мотивација. 1 1.2 Интерактивност. 4 1.3 Структура. 5 2 Поврзана работа 7 2.1 Платформи за маса. 7 2.1.1 Дијамантски допир. 7 2.1.2 Табла. 8 2.1.3 ТВ-прегледи. 8 2.1.4 Забавни забави. 9 2.1.5 STВЕЗДИ. 9 2.1.6 реактивирање. 9 2.2 Апликации на маса. 10 2.2.1 Лажни пророци. 10 2.2.2. ТВ-прегледи Табела Игра со улоги. 10 2.2.3 Најтмајџ. 11 2.2.4 Лов на Snark. 11 2.2.5 Прочитај го. 11 2.2.6 CarettaKids. 11 2.2.7 Временски времиња. 12 2.2.8 мајмунски мост. 12 2.2.9 плајани каде било. 12 2.2.10 Зголемен колосеум. 13 iv
СОДРИНА v 3 Поим 14 3.1 Идеја. 14 3.2 Модели на улоги. 14 3.2.1 Неверојатната машина. 15 3.2.2 Домино. 18 3.3 Дизајн на игра. 18 3.4 Дизајн на интеракција. 20 3.4.1 Интеракција со плеерот. 20 3.4.2 Интеракцијата со компонентите на физичката игра . 22 4 Технолошки принципи 24 4.1 Софтвер. 24 4.1.1 Виртуелни средства. 24 4.1.2 вввв. 26 4.2 Хардвер. 26 4.2.1 Аното. 27 4.2.2 Ардуино. 31 5 Имплементација 34 5.1 Принцип на играта. 34 5.2 Хардвер. 35 5.2.1 Табела. 35 5.2.2 Аното менија. 36 5.2.3 Кутија со сензори Arduino. 41 5.2.4 Комино портали. 45 5.3 Софтвер. 50 5.3.1 Комуникација со Arduino. 50 5.3.2 Комуникација во вввв. 52 5.3.3 Комуникација во C ++. 53 5.3.4 Комуникација во виртуелни мрежи. 57 5.4 Имплементација во Virtools. 64 5.4.1 Први чекори. 64 5.4.2 Техники на интеракција. 65 5.4.3 3Д модели. 66 5.4.4 Интеграција на Arduino. 68 5.4.5 Аното интеграција. 70 5.4.6 Ниво на организација. 73 5.4.7 Интеграција на помошта. 74 5.4.8 Апликација за независни виртуелни мрежи. 75 5.5 Дизајн на ниво. 76 5.5.1 Ниво 1. 76 5.5.2 Ниво 2. 77 5.5.3 Ниво 3. 78 5.6 Дизајн на интеракција. 79
СОДРИНА VI 5.6.1 Инсталација. 79 5.6.2 Избриши. 81 5.6.3 Превртување. 82 5.6.4 Поместување. 82 6 Дискусија 84 6.1 Влез. 84 6.1.1 Интеракција со пенкало. 84 6.1.2 Аното менија. 86 6.2 Игра. 86 6.2.1 Дизајн на интеракција. 86 6.2.2 Дизајн на ниво. 87 6.2.3 Цел на играта. 87 6.3 издание. 88 6.3.1 Графички излез. 88 6.3.2 Перспектива на фотоапаратот. 88 6.3.3 Комино портали. 88 6.3.4 Аудио. 90 7 Заклучоци 91 7.1 Резиме. 91 7.2 Постигнати цели. 91 7.3 Изгледи. 93 А Содржина на ЦД-РОМ 96 А.1 Дипломска работа. 96 А.2 Преглед. 96 А.3 Апликација Комино. 96 A.4 Комино алатки. 97 Датотеки А.5 Маја. 97 Датотеки A.6 Virtools. 97 Датотеки А.7 на Visual Studio. 97 датотеки А.8 вввв. 98 A.9 Слики и графики. 98 А.10 Референтен материјал. 98 библиографија 99
Предговор Ова дело е посветено на моите родители, кои ме поддржуваа во сè што сум направил досега и на кои им должам многу во животот. Благодарност и до браќата и сестрите и пријателите кои ме придружуваат и инспирираат во мојата работа и во животот и големо благодарам на мојата пријателка за нејзиното трпеливост и приврзаност, што ми ја покажува дури и во напорни периоди. На крај, но не и најважно, од се срце ви благодарам на мојот претпоставен, кому му должам многу успеси во студиите и чија неисцрпна мотивација е постојан извор на нова инспирација и интереси не само за мене. vii
ГЛАВА 2. ПОВРЗАНА РАБОТА 13 системи за маса вмрежени едни со други, со што се овозможува интеракција со далечински корисници. 2.2.10 Зголемен Колосеум [17] Зголемениот Колосеум им овозможува на играчите вистински минијатурни роботи да се натпреваруваат едни против други во дуел со виртуелно оружје. Играта се игра на површина за играње која се проектира одозгора. Движењата на роботите се контролираат со специјални, проектирани обрасци кои на роботите ги читаат неколку диоди со фотографии. Роботот ја следи проектираната графика веднаш штом ќе се премести на површината за играње. Играчот има различни офанзивни и одбранбени функции кои се проектираат на виртуелната зона за играње околу вистинскиот робот. Играчите дуелираат со виртуелно оружје што може да биде испукано од нивниот сопствен робот. Ако еден од роботите е уништен, тоа го означува виртуелна експлозија.
ГЛАВА 4. ТЕХНОЛОШКИ ОСНОВИ 27 Слика 4.3: Снимката на екранот од vvvv покажува подпач од проект vvvv. добра употреба и обемна документација. Употребата на неколку компоненти во исто време беше исто така важна бидејќи концептот беше дизајниран за неколку корисници. Следните делови го опишуваат избраниот хардвер што се користеше за имплементација на корисничките интерфејси на Comino. 4.2.1 Аното Како што веќе беше споменато во делот 3.4.1, потребни се два интерфејса за корисникот да комуницира со виртуелните домино. Првиот интерфејс е наменет да му овозможи на корисникот да се префрла помеѓу индивидуалните дејства во играта, вториот интерфејс служи како уред за насочување за интеракција на површината за играње. Употребата на дигитални пенкала засновани на технологијата Anoto 7 овозможи да се имплементираат двата интерфејси користејќи само еден хардверски уред. Пенкалата се нарекуваат пенкала Аното во следното. Префрлување помеѓу различните функции 7 http://www.anoto.com/
ГЛАВА 4. ТЕХНОЛОШКИ ОСНОВИ 30 (а) (б) Слика 4.5: Кога користите мастило што не ја покрива шемата Аното, на хартијата може да се отпечатат разни кориснички интерфејси без да се наруши признавањето (а). Овие графички кориснички интерфејси потоа се управуваат со помош на анотопик (б). Приклучок за батерија-ЛЕР-LED-напојување-рудник Око за задржување на рудникот Оптичка единица Инфрацрвена диода што емитува светлина Оптички филтер Вибратор Литиум-јонска батерија на полнење Bluetooth процесор Диоди кои емитуваат светлина Чип меморија (1 MB) Процесор за обработка на слика Сензор за притисок Главен процесор Слика 4.6: Шематски приказ на пенкалото Maxell со пенкалото Maxell главни компоненти. Инфрацрвен опсег. Оптичката единица на пенкалото, која се состои од филтер, камера и диода, работи во областа што не е видлива за човечкото око. Диодата ја емитува светлината потребна за следење и на тој начин овозможува пенкалото да се користи дури и во многу темни услови на осветлување. Со стапка на снимање од 50 до 100 слики во секунда, камерата гарантира дека сè уште може да се препознаат дури и брзи движења на пенкалото. Податоците снимени од камерата се веќе обработени во рамките на пенкалото. Обработката на сликата се одвива во свој профи-
ГЛАВА 5. ИМПЛЕМЕНТАЦИЈА 40 Слика 5.5: Во Freehand MX има функција за промена на односите во боја на графичката во менито Xtras-> Бои-> Контрола на боја. (а) (б) (в) Слика 5.6: На сликата се прикажани копиите од дизајнот на главното мени што се сведени на цијан (а), магента (б) и жолторозна (в) со помош на менито Контрола на боја. Долниот ред ги содржи поставките за менито за резултатот прикажан погоре. индивидуалните чувствителни области на интерфејсот можат да се калибрираат. Индивидуалните работи може да се отпечатат по кој било редослед! Штом интерфејсот е калибриран, тој може да се пресече во големина и да се интегрира во различни компоненти. Слика 5.7 го прикажува целосно пресеченото главно мени на Comino. За да се заштити од гребење, отпечатената хартија беше фиксирана помеѓу две акрилни стакла.
ГЛАВА 5. ИМПЛЕМЕНТАЦИЈА 43 ДИН приклучоци Влезови/излези на приклучоци за RCA Подлога за сензори Опис Боја на кабел Влезови/излези на напојување Ардуино земја + 5V Аналогни влезови (Аналогни I) Дигитални влезови/излези (Дигитален влез/излез) 0 1 2 3 4 5 2 3 4 5 6 7 8 9 PWM 1 1 0 1 1 1 2 3 конектор за барел USB LED + 5V излезно заземјување + 5V мини-DIN * бело 1 мини-DIN бело 2 мини-DIN црно 1 земја + 5V дигитален I/O дигитален I/O PWM земја + 5V дигитален I/O дигитален I/O PWM земја + 5V дигитален I/O аналоген I Mini-DIN црно 2 земја + 5V дигитален I/O аналоген I RCA ** сино тло PWM RCA дигитален I/O/O RCA зелена земја дигитална I/O RCA портокалова земја дигитална I/O LED заземјување податоци за заземјување доделување RCA: * 4-пински ** RCA е меѓународна ознака на конекторот за Cinch Mini-DIN: конектор за барел: сигнален сигнал за заземјување + 5V земја + 5V заземјен лик 5.9: Шематски приказ на полето за сензори. Хоризонталните линии ги прикажуваат жиците од приклучоците до пиновите Ардуино, кои се претставени со вертикални линии. На левиот и десниот раб има шематски илустрации на инсталираните приклучоци. Долниот дел ја покажува доделувањето на игла на користените приклучоци.
ГЛАВА 5. ИМПЛЕМЕНТАЦИЈА 44 Слика 5.10: Сензорската кутија без капакот. Четирите приклучоци за кинч се наоѓаат над четирите приклучоци за мини-DIN. Конекторот за барел и ЛЕР сè уште не се додадени во полето за сензори на оваа слика. ЛЕД сензорска кутија лебна плоча RCA сина RCA црвена RCA зелена RCA портокалова + 5V излез Arduino контролер Слика 5.11: Ожичување на четирите RCA приклучоци на сензорската кутија. За да може да се дадат лесно разбирливи упатства за вклучување на компонентите во играта, беа користени приклучоци од различна боја.
ГЛАВА 5. ИМПЛЕМЕНТАЦИЈА 49 контролирана LED серво вртлива рака за контрола на LED домино Слика 5.17: Со помош на серво мотор на кој е прикачена вртлива рака, V2R интерфејсот може да пренесува механички импулси на вистински домино. (а) (б) (в) Слика 5.18: Правилното поставување на домините е исто така многу важно за овој портал (а). Активиран од виртуелен настан, вртливата рака (б) се движи наназад и тропа над домино под (в). поставени се различни параметри на системите на честички, кои се проектираат околу порталите во играта. На слика 5.19 е прикажана интеракцијата со пенкалото, како и променливите параметри во играта. Покрај предвидените повратни информации, на корисникот може да им се дадат и повратни информации директно преку порталот. Во Комино, корисниците мора прво да ги активираат двата портали пред да можат да се користат во играта. Ова е направено со пенкалата Аното директно на интерфејсот. Со поместување на пенкалото на страна, корисникот може да ја смени бојата на системот на честички што припаѓа на порталот. Капакот
ГЛАВА 5. ИМПЛЕМЕНТАЦИЈА 54 Слика 5.21: Снимката на екранот ја покажува главната лепенка на комуникацијата Firmata во vvvv. Визуелно одделена со вертикалната лента во средината, лепенката вклучува и читање во влезовите и пишување на излезите на контролорот Arduino. Променливите за излезите на контролорот Arduino се креираат на врвот на лепенката, а влезовите на дното. Имплементацијата на vvvv служеше како тест-платформа за комуникација со Arduino.
ГЛАВА 5. ИМПЛЕМЕНТАЦИЈА 62 Слика 5.23: Слика од екранот на дијалогот за поставки на Arduino BB. Овозможува поставување на сите параметри релевантни за комуникација со Arduino. во спроведувањето на адаптацијата на UDP-приемникот кој ги прима сите важни податоци за пенкалото и кои се вметнати во градежен блок за употреба во Virtools. Anoto-BB работи само во комбинација со веќе достапен UPD предавател (предавател Anoto), кој не мораше да се менува за употреба со Comino. На слика 5.24 е прикажан графичкиот приказ на Аното-ББ во Виртул. Anoto-BB е исто така интегриран во примерна скрипта во графиката. Променливите поврзани со влезните параметри над Аното-ББ ги означуваат идентификационите броеви (ID) на користените пенкала. Ако еден од ID-то пенкало дефиниран од корисникот се совпаѓа со еден од ID-то на пенкалото на примениот пакет податоци, вредностите се зачувуваат.