Как работает интерактивная песочница

Установка собрана из четырёх частей, и каждая нужна для своей задачи. Первая — ящик с песком. Это основа: на песке всё и происходит, а песок лепится руками, как на обычной детской площадке. Вторая — датчик Kinect. Он закреплён над ящиком и смотрит вниз, на всю поверхность песка целиком. Третья — проектор. Он висит рядом с датчиком и светит на тот же песок. Четвёртая — компьютер с программой, который связывает датчик и проектор между собой.

Если коротко, то датчик отвечает за «глаза», проектор — за «рисунок», а компьютер — за «мозг». Датчик ничего не рисует, проектор ничего не видит, и только вместе с программой они дают эффект, ради которого песочницу и любят: песок как будто оживает.

Подробнее о видах оборудования и о том, чем песочница отличается от пола и стены, рассказывает страница виды интерактивного оборудования. А сама песочница описана на странице интерактивная песочница.

Главная особенность песочницы в том, что обычная камера здесь не подходит. Нужно знать не только где что-то лежит, но и насколько высоко поднялся песок. Поэтому в установке используется Kinect — датчик, который видит рельеф. Он смотрит на ящик сверху и понимает, где песок насыпан горкой, а где разровнен или выкопан ямкой.

Эту картину рельефа датчик постоянно передаёт в компьютер. Пока вы лепите гору, программа знает, что в этом месте песок стал выше. Как только вы разгребаете её руками, программа замечает и это. Поэтому картинка на песке не заранее записана, как видеоролик, а строится заново по тому, что находится в ящике прямо сейчас.

Чтобы датчик справлялся, ему нужен свободный обзор. По инструкции Kinect должен видеть весь ящик целиком, без посторонних предметов. Если над песком что-то висит или в кадр попала лишняя вещь, программа может принять её за часть рельефа.

Получив от компьютера данные о рельефе, проектор показывает на песке карту. Участки, где песок выше, окрашиваются как горы, средние — как равнины, а самые низкие места заполняются водой: появляются реки, озёра и острова. Песок служит экраном, а его форма — «пультом управления» картинкой.

Выглядит это как волшебство, но в основе лежит простое правило: чем выше песок, тем другой цвет и другой вид получает это место на карте. Ребёнок насыпает холм — на нём вырастает вершина. Прорывает канавку — по ней начинает течь река. Сдвигает песок с одной стороны на другую — остров переезжает на новое место.

Картинка обновляется по мере того, как вы работаете руками, поэтому удобно играть вдвоём и втроём: один строит гору, другой прокладывает русло, третий смотрит, что получилось. Такой формат нравится и детям, и взрослым, потому что результат виден сразу.

Датчик и проектор смотрят на песок с разных точек, поэтому сами по себе они «не знают», что одна и та же точка песка для них — одно и то же место. Если ничего не настраивать, картинка может оказаться смещённой: гора будет нарисована не на самом холме, а рядом с ним. Чтобы такого не было, установку один раз калибруют, то есть учат датчик и проектор согласованно видеть общую поверхность.

Калибровка нужна при первом запуске и каждый раз, когда датчик или проектор сдвинули с места. Это стандартная часть настройки любой установки такого типа, и пугаться её не стоит: программа ведёт по шагам и сама показывает, что делать дальше.

Наша инструкция на странице калибровка Kinect и проектора состоит из семи шагов. Вот как они выглядят в пересказе.

• Шаг 1. Проверьте, что Kinect видит весь ящик с песком целиком и в кадре нет посторонних предметов.
• Шаг 2. В меню настроек выберите раздел Advanced, затем пункт Manually define sand region и обведите рамкой область песка.
• Шаг 3. Когда рамка задана, нажмите Automatically calibrate Kinect and Projector — запускается автокалибровка.
• Шаг 4. Появится окно Calibrate projector — нажмите OK. Проектор покажет на песке шахматный узор; пока он виден, песок трогать нельзя.
• Шаг 5. Появится второе сообщение: накройте песочницу крышкой — ровной доской — и снова нажмите OK.
• Шаг 6. Проверьте статус слева в окне: все пункты должны быть зелёными — Kinect running, ROI defined, Baseplane found, Projector/Kinect calibrated, Calibration successful.
• Шаг 7. Снимите крышку, нажмите Start — и можно играть.

Обратите внимание на шаги 4 и 5. Шахматный узор нужен проектору и датчику, чтобы сопоставить свои «картинки мира», а ровная доска помогает определить исходный уровень — ту плоскость, от которой потом считается высота песка. Поэтому в этот момент нельзя ни трогать песок, ни держать руки над ящиком.

Хорошая калибровка начинается с подготовки. Песок нужно разровнять до запуска: ровная поверхность помогает программе найти базовую плоскость. Руки над песочницей во время калибровки держать не надо, а в кадре не должно быть лишних предметов.

После калибровки главное правило — не двигать датчик и проектор. Если их задели или переставили, калибровку придётся пройти ещё раз, иначе картинка снова разойдётся с песком. Поэтому оборудование лучше закрепить надёжно и разместить так, чтобы дети не могли случайно его задеть.

Ещё одна практическая мелочь — освещение. Сильные блики на песке могут мешать, из-за них карта иногда «дрожит». Приглушить свет и убрать яркие отражения — самый простой способ сделать картинку устойчивее.

Самые частые вопросы при настройке сводятся к трём ситуациям, и у каждой есть простое решение.

• Проекция не совпадает с песком. Повторите калибровку, начиная со второго шага — с выбора области песка.
• Не все пункты статуса зелёные. Проверьте, что Kinect видит весь ящик, и повторите шаги с третьего по пятый.
• Карта «дрожит». Разровняйте песок и уберите яркие блики.

Если после этого картинка всё равно ведёт себя странно, не нужно гадать. Позвоните или напишите нам — подскажем, на что посмотреть. Мы занимаемся интерактивным оборудованием с 2009 года и хорошо знаем, где обычно возникают сложности.

В полу и стене камера следит за людьми и мячами: человек шагнул, мяч ударился — игра отреагировала. В песочнице всё иначе: здесь важна не точка касания, а форма поверхности. Поэтому и датчик другой, и играют по-другому — спокойно, вдумчиво, лепя и перекладывая песок. Подробнее, как устроены другие установки, можно прочитать в разделах как работает интерактивный пол и как работает интерактивная стена.

Для сравнения подходов к выбору есть страница песочница или пол, а сами программы, которые запускаются на песочнице, описаны на странице программа для интерактивной песочницы.

Увидеть, как работает песочница, лучше всего в движении — поэтому выше размещён короткий ролик с нашей установкой. Если хотите обсудить, подойдёт ли такая установка для вашего помещения, оставьте заявку или напишите в WhatsApp: расскажем, как выглядит работа и что понадобится. Если хотите познакомиться с другими установками, посмотрите сайты интерактивное оборудование, интерактивный пол и интерактивная стена — там можно подобрать оборудование и условия.