Zařízení virtuální reality: Funkce

Kromě ceny a designu náhlavní soupravy existuje také řada různých přístupů, které každý výrobce používá s ohledem na zážitek z virtuální reality, který nabízí. Následující informace se zaměřují na některé z nejdůležitějších funkcí virtuální reality.

Místnosti versus stacionární zážitek ve virtuální realitě

Míra místnosti označuje schopnost uživatele volně se procházet po herní ploše zážitku z virtuální reality, přičemž jeho skutečné pohyby jsou sledovány v digitálním prostředí. U zařízení pro virtuální realitu první generace to bude vyžadovat další vybavení mimo náhlavní soupravu, jako jsou infračervené senzory nebo kamery, pro sledování pohybu uživatele ve 3D prostoru.

Chcete se projít do hejna ryb, které kolem vás plavou pod vodou? Plazit se po podlaze své virtuální vesmírné lodi a honit svého robotického psa? Procházet se a prozkoumat každý centimetr 3D repliky Michelangelova Davida? Za předpokladu, že váš fyzický prostor ve skutečném světě má pro vás prostor, můžete tyto věci dělat v prostředí místnosti.

Ačkoli většina zařízení pro virtuální realitu první generace vyžaduje externí zařízení, aby poskytla zážitek v měřítku místnosti, u mnoha zařízení druhé generace, která využívají sledování zevnitř ven, se to rychle mění.

Na druhé straně stacionární zážitek je přesně to, co zní: zážitek z virtuální reality, kde je zážitek navržen tak, aby uživatel zůstal sedět nebo stát na jednom místě po většinu zážitku. V současné době zařízení pro virtuální realitu vyšší třídy (jako jsou náhlavní soupravy Vive , Rift nebo WinMR ) umožňují zážitky na úrovni místnosti, zatímco mobilní zařízení nižší třídy nikoli.

Zážitky v měřítku místnosti se mohou cítit mnohem více pohlcující než stacionární zážitky, protože pohyb uživatele je převeden do jeho digitálního prostředí. Pokud chce uživatel projít digitální místností, jednoduše projde fyzickou místností. Pokud chce sáhnout pod stůl, jednoduše si dřepne ve fyzickém světě a sáhne pod stůl. Dělat totéž ve stacionárním prostředí by vyžadovalo pohyb pomocí joysticku nebo podobného hardwaru, což uživatele vytrhne ze zážitku a bude se cítit méně pohlcující. V reálném světě zažíváme naši realitu prostřednictvím pohybu ve fyzickém prostoru; zážitky z virtuální reality, které umožňují, aby fyzický pohyb šel daleko k tomu, abyste se cítili „skutečnější“.

Pokojové měřítko nemá své vlastní nevýhody. Zážitky v měřítku místnosti mohou vyžadovat poměrně velký prázdný fyzický prostor, pokud se uživatel chce procházet ve virtuální realitě, aniž by narážel na fyzické překážky. Mít celé místnosti prázdného prostoru věnovaného nastavení virtuální reality v domácnostech není pro většinu z nás praktické – ačkoli existují různé triky, které mohou vývojáři použít k boji s tímto nedostatkem místa.

Digitální zážitky v měřítku místnosti musí také zahrnovat bariéry, které označují, kde existují fyzické bariéry ve skutečném světě, aby se uživatelům zabránilo narazit do dveří a zdí, čímž se zobrazí hranice v digitálním světě, kde existují hranice fyzického světa.

Obrázek níže ukazuje, jak náhlavní souprava HTC Vive aktuálně řeší tento problém. Když se uživatel v náhlavní soupravě zatoulá příliš blízko skutečné překážce (jak je definováno během nastavení místnosti), přerušovaná čára zelená „hologramová stěna“ uživatele upozorní na překážku. Není to dokonalé řešení, ale vzhledem k výzvám pohybu ve virtuální realitě to pro tuto generaci náhlavních souprav funguje dostatečně dobře. Možná o několik generací dále budou náhlavní soupravy schopny automaticky detekovat skutečné překážky a označit je v digitálním světě.

Hranice „hologramové zdi“, jak je vidět v HTC Vive.

Mnoho zkušeností s virtuální realitou v měřítku místnosti také vyžaduje, aby uživatelé cestovali na mnohem větší vzdálenosti, než je jejich fyzický prostor schopen pojmout. Řešením pro cestování ve stacionárních zážitcích je obecně jednoduchá volba. Vzhledem k tomu, že se uživatelka nemůže ve svých stacionárních zkušenostech fyzicky pohybovat, buď se celý zážitek odehrává na jediném místě, nebo se v něm používá jiný způsob pohybu (například pomocí ovladače k ​​pohybu postavy ve videohře).

Zkušenosti na úrovni místnosti představují jiný soubor problémů. Uživatel se nyní může pohybovat ve virtuálním světě, ale pouze na vzdálenost povolenou jedinečným fyzickým nastavením každého uživatele. Někteří uživatelé mohou ve virtuální realitě fyzicky ujít vzdálenost 20 stop. Fyzické herní oblasti pro virtuální realitu ostatních uživatelů mohou být těsné a mohou mít pouze 7 stop prostoru pro fyzickou chůzi, kterou lze emulovat ve virtuálním prostředí.

Vývojáři virtuální reality mají nyní před sebou několik obtížných rozhodnutí ohledně toho, jak umožnit uživateli pohybovat se ve fyzickém i virtuálním prostředí. Co se stane, když uživatel potřebuje dosáhnout na oblast mírně mimo využitelný fyzický prostor v místnosti? Nebo kolem bloku? Nebo na míle daleko?

Pokud uživatel potřebuje cestovat přes místnost, aby si vyzdvihl předmět, ve virtuální realitě na úrovni místnosti může být schopen k předmětu jednoduše dojít. Pokud však potřebuje urazit velkou vzdálenost v měřítku místnosti, začnou se objevovat problémy. V těchto případech musí vývojáři určit, kdy nechat uživatele fyzicky se přesunout k blízkým objektům, ale také kdy pomoci uživateli dosáhnout objektů vzdálenějších. Tyto problémy jsou řešitelné, ale vzhledem k tomu, že virtuální realita je stále relativně v plenkách, stále se experimentují s osvědčenými postupy pro vývojáře virtuální reality ohledně těchto řešení.

Zařízení virtuální reality: Sledování zevnitř ven

V současné době pouze náhlavní soupravy pro spotřebitele vyšší třídy nabízejí zážitek z místnosti. Tyto špičkové náhlavní soupravy obvykle vyžadují kabelové připojení k počítači a uživatelé často nešikovně překračují kabely, když se pohybují po místnosti. Tento problém s kabelem je obecně dvojí: kabeláž je vyžadována pro zobrazení obrazu v náhlavní soupravě a kabeláž je vyžadována pro sledování náhlavní soupravy ve fyzickém prostoru.

Výrobci náhlavních souprav se pokoušeli vyřešit tento problém s kabelovým displejem a mnoho z druhé generace náhlavních souprav pro virtuální realitu je vyvíjeno s ohledem na bezdrátová řešení. Mezitím společnosti jako DisplayLink a TPCast také zkoumají způsoby, jak streamovat video do náhlavní soupravy bez nutnosti kabelového připojení.

Na straně sledování jsou Vive i Rift v současnosti omezeny svými externě umístěnými systémy sledování zvenčí dovnitř , kde jsou sluchátka a ovladače sledovány prostřednictvím externího zařízení.

Vně náhlavní soupravy je kolem místnosti, kde se uživatel bude pohybovat v prostoru virtuální reality, umístěn další hardware (nazývaný senzory nebo majáky pro Rift a Vive). Tyto senzory jsou oddělené od samotného headsetu. Jejich umístění v místnosti umožňuje extrémně přesné sledování náhlavní soupravy a ovladačů uživatele ve 3D prostoru, ale uživatelé jsou omezeni na pohyb v zorném poli senzoru. Když se uživatel přesune mimo tento prostor, sledování se ztratí.

Obrázek níže ukazuje nastavení pro HTC Vive první generace, které vyžaduje, abyste kolem prostoru, který chcete sledovat, namontovali majáky. Poté definujete svůj „hratelný“ prostor přetažením ovladačů po dostupné oblasti (která musí být ve viditelném dosahu majáků). Tento proces definuje oblast, do které se můžete nastěhovat. Mnoho náhlavních souprav první generace v měřítku místnosti pracuje s vymezením prostoru podobně.

Nastavení místnosti HTC Vive.

Naproti tomu sledování zevnitř ven umísťuje senzory do samotné náhlavní soupravy, takže není potřeba používat externí sledovací senzory. Spoléhá na to, že náhlavní souprava interpretuje hloubku a akceleraci z reálného prostředí za účelem koordinace pohybu uživatele ve virtuální realitě. Náhlavní soupravy Windows Mixed Reality v současnosti využívají sledování zevnitř ven.

Sledování zevnitř ven bylo „svatým grálem“ pro virtuální realitu; odstranění potřeby externích senzorů znamená, že uživatelé již nemusí být omezeni na malý prostor pro pohyb. Stejně jako každá volba technologie však něco stojí. V současné době poskytuje sledování zevnitř ven méně přesné sledování prostředí a trpí dalšími nevýhodami, jako je ztráta přehledu o ovladačích, pokud se pohybují příliš daleko mimo přímku viditelnosti náhlavní soupravy.

Výrobci se však zaměřují na vyřešení těchto problémů, přičemž mnoho náhlavních souprav druhé generace využívá sledování fyzického pohybu ve virtuální realitě zevnitř ven. Sledování zevnitř vás nemusí úplně zbavit nutnosti definovat „hratelný“ prostor pro virtuální realitu. Stále budete potřebovat metodu, jak definovat, v jaké oblasti se můžete pohybovat. Solidní sledování zevnitř ven však umožní bezdrátové náhlavní soupravy bez externích senzorů, což je velký skok pro další generaci virtuální reality.

Přestože většina špičkových náhlavních souprav první generace pro virtuální realitu stále vyžaduje připojení k počítači nebo externím senzorům, společnosti hledají kreativní způsoby, jak tyto problémy vyřešit. Společnosti, jako je VOID , implementovaly svá vlastní inovativní řešení, která nabízejí pohled na to, jaké zážitky by mohla nabídnout plně samostatná náhlavní souprava pro virtuální realitu. VOID je společnost založená na umístění virtuální reality, která nabízí to, co nazývají hyperrealitou, a umožňuje uživatelům fyzicky interagovat s digitálními prvky.

Základním kamenem technologie VOID je jejich batohový systém virtuální reality. Systém batoh/náhlavní souprava/virtuální zbraň umožňuje VOID zmapovat celé sklady v hodnotě fyzického prostoru a překrýt jej digitálním prostředím fyzického prostoru jedna ku jedné. Možnosti, které to vytváří, jsou nekonečné. Tam, kde jsou v reálném světě obyčejné dveře, může VOID vytvořit odpovídající digitální dveře vytékající slizem a liánami. To, co by ve skutečném světě mohlo být nepopsatelnou šedou krabičkou, se může stát prastarou olejovou lampou, která uživateli osvětlí cestu plně digitálním zážitkem.

Tvarový faktor batohu, který VOID v současnosti používá, pravděpodobně nebude úspěšný v masovém spotřebitelském měřítku. Je to těžkopádné, drahé a pravděpodobně příliš složité na to, aby sloužilo masovému publiku. Nicméně pro zážitky založené na poloze, které VOID poskytuje, to funguje dobře a poskytuje letmý pohled na úroveň ponoření do virtuální reality, kterou může nabídnout, jakmile se odpojí od kabelů a kabelů.

Zdá se, že Vive i Rift se připravují na dodání bezdrátových sluchátek již v roce 2018, a to jak s HTC Vive Focus (již vydaným v Číně), tak nadcházejícími vývojářskými sadami Oculus Santa Cruz využívajícími sledování zevnitř ven.

Haptická zpětná vazba v zařízeních virtuální reality

Hmatová zpětná vazba, což je hmat určený k poskytování informací koncovému uživateli, je již zabudována do řady stávajících ovladačů virtuální reality. Ovladač Xbox One, HTC Vive Wands a ovladače Oculus Touch mají všechny možnost rachotit/vibrovat, aby uživateli poskytly nějaké kontextové informace: Vybíráte položku. Mačkáš tlačítko. Zavřel jsi dveře.

Zpětná vazba, kterou tyto regulátory poskytují, je však omezená. Zpětná vazba, kterou tato zařízení poskytují, je podobná vibraci vašeho mobilního zařízení, když obdrží upozornění. Ačkoli je to pěkný první krok a lepší než žádná zpětná vazba, průmysl potřebuje posunout haptiku mnohem dále, aby skutečně simuloval fyzický svět ve virtuálním. Existuje řada společností, které chtějí vyřešit problém dotyku v rámci virtuální reality.

Go Touch VR vyvinul dotykový systém pro virtuální realitu, který se nosí na jednom nebo více prstech, aby simuloval fyzický dotek ve virtuální realitě. Go Touch VR je o něco víc než zařízení, které se připne ke konečkům vašich prstů a tlačí na konečky prstů různými úrovněmi síly. Go Touch VR tvrdí, že zařízení dokáže vytvořit překvapivě realistický pocit uchopení fyzického předmětu v digitálním světě.

Jiné společnosti, jako je Tactical Haptics, se snaží vyřešit problém haptické zpětné vazby v ovladači. Pomocí řady posuvných desek v povrchové rukojeti jejich ovladače Reactive Grip tvrdí, že jsou schopny simulovat typy třecích sil, které byste pociťovali při interakci s fyzickými objekty.

Při úderu tenisovou raketou do míčku byste cítili, jak raketa tlačí dolů proti vašemu sevření. Při přemisťování těžkých předmětů byste cítili větší sílu, která tlačí na vaši ruku, než při pohybu lehčích předmětů. Při malování štětcem byste cítili, jak se vám štětec přitahuje k ruce, jako byste jej táhli po papíru nebo plátně. Tactical Haptics tvrdí, že dokáže napodobit každý z těchto scénářů mnohem přesněji, než jednoduché vibrace, které většina ovladačů v současnosti umožňuje.

Na opačném konci žebříčku haptiky ve virtuální realitě jsou společnosti jako HaptX a bHaptics, které vyvíjejí plnohodnotné haptické rukavice, vesty, obleky a exoskeletony.

bHaptics v současné době vyvíjí bezdrátový TactSuit . TactSuit obsahuje haptickou masku, haptickou vestu a haptické rukávy. Je poháněn excentrickými rotačními vibračními motory a tyto vibrační prvky rozděluje na obličej, přední a zadní část vesty a rukávy. Podle bHaptics to umožňuje mnohem rafinovanější pohlcující zážitek, který uživatelům umožňuje „pociťovat“ pocit exploze, zpětného rázu zbraně nebo pocit úderu do hrudi.

HaptX je jednou ze společností, které se svou platformou HaptX zkoumají nejvzdálenější oblasti haptiky ve virtuální realitě. HaptX vytváří chytré textilie, které vám umožní cítit texturu, teplotu a tvar objektů. V současné době vytváří prototyp haptické rukavice, která přijímá virtuální vstup a aplikuje realistický dotek a vynucuje zpětnou vazbu na virtuální realitu. Ale HaptX dělá krok za standardními vibračními body většiny haptického hardwaru. HaptX vynalezl textilii, která tlačí na kůži uživatele prostřednictvím zabudovaných mikrofluidních vzduchových kanálů, které mohou koncovému uživateli poskytnout zpětnou vazbu.

HaptX tvrdí, že jeho použití technologie poskytuje mnohem lepší zážitek než zařízení, která pouze začleňují vibrace k simulaci haptiky. V kombinaci s vizuálními prvky virtuální reality posune systém HaptX uživatele o krok blíže k plně pohlcujícím zážitkům z virtuální reality. Systém HaptX by mohl přenést svou technologii až k realizaci haptické platformy pro celé tělo, což vám umožní skutečně cítit virtuální realitu. Tento obrázek ukazuje příklad nejnovějšího prototypu rukavice HaptX pro virtuální realitu.

S laskavým svolením
rukavice HaptX HaptX VR.