Virtuaalreaalsuse seadmed: funktsioonid

Lisaks hinnale ja peakomplekti disainile on iga tootja poolt pakutava virtuaalreaalsuse kogemuse osas ka mitmeid erinevaid lähenemisviise. Järgmises teabes käsitletakse mõnda kõige olulisemat virtuaalreaalsuse funktsiooni.

Ruumi mastaabis versus statsionaarne kogemus virtuaalreaalsuses

Ruumi ulatus viitab kasutaja võimalusele virtuaalreaalsuse kogemuse mängualal vabalt ringi kõndida, jälgides oma reaalseid liikumisi digitaalses keskkonnas. Esimese põlvkonna virtuaalreaalsuse seadmete puhul nõuab see lisaseadmeid väljaspool peakomplekti, näiteks infrapunaandureid või kaameraid, et jälgida kasutaja liikumist 3D-ruumis.

Kas soovite jalutada teie ümber vee all ujuvate kalaparvede juurde? Kas roomata oma virtuaalse kosmoselaeva põrandal oma robotkoera taga ajades? Kas jalutada ringi ja uurida Michelangelo Taaveti 3D-koopia iga tolli ? Kui teie reaalses füüsilises ruumis on selleks ruumi, saate neid asju teha ruumilises kogemuses.

Kuigi enamik esimese põlvkonna virtuaalreaalsuse seadmeid nõuavad ruumilise kogemuse pakkumiseks väliseid seadmeid, muutub see kiiresti paljudes teise põlvkonna seadmetes, mis kasutavad seest-välja jälgimist.

Paigal kogemus, teiselt poolt, on just see, mida on kõlab: virtuaalne reaalsus kogemus, kus kogemusi on mõeldud umbes alla jäädes istuva või seisva ühes kohas põhiosa kogemusi. Praegu võimaldavad kõrgema klassi virtuaalse reaalsuse seadmed (nagu Vive , Rift või WinMR peakomplektid ) ruumilises mahus kogemusi, samas kui madalama klassi mobiilipõhised kogemused seda ei võimalda.

Ruumi ulatuvad kogemused võivad tunduda palju kaasahaaravamad kui statsionaarsed kogemused, sest kasutaja liikumine tõlgitakse tema digitaalsesse keskkonda. Kui kasutaja soovib kõndida üle digitaalse ruumi, kõnnib ta lihtsalt üle füüsilise ruumi. Kui ta tahab jõuda laua alla, kükitab ta lihtsalt füüsilises maailmas ja sirutab käe laua alla. Statsionaarses kogemuses sama tegemine eeldaks liikumist juhtkangi või sarnase riistvara kaudu, mis tõmbab kasutaja kogemusest välja ja muudab selle vähem kaasahaaravaks. Reaalses maailmas kogeme oma reaalsust füüsilises ruumis liikumise kaudu; virtuaalreaalsuse kogemused, mis võimaldavad sellel füüsilisel liikumisel olla palju "tõelisemana".

Ruumi mastaabis pole ka oma puudusi. Kui kasutaja soovib virtuaalses reaalsuses ringi jalutada, ilma füüsiliste takistusteta, võib toamastaabis kogemus nõuda üsna suurt tühja füüsilist ruumi. Tervete tühja ruumi omamine kodudes virtuaalreaalsuse seadistustele ei ole enamiku jaoks otstarbekas – kuigi on mitmeid nippe, mida arendajad saavad selle ruumipuuduse vastu võitlemiseks kasutada.

Ruumi ulatusega digitaalsed kogemused peavad sisaldama ka tõkkeid, mis näitavad, kus eksisteerivad tegelikud füüsilised tõkked, et takistada kasutajatel ustesse ja seintesse jooksmast, näidates digitaalmaailmas piiri, kus eksisteerivad füüsilise maailma piirid.

Allolev pilt illustreerib, kuidas HTC Vive peakomplekt praegu seda probleemi lahendab. Kui peakomplektis olev kasutaja eksleb reaalsele barjäärile liiga lähedale (nagu ruumi seadistamisel määratleti), hoiatab katkendjoonega roheline hologrammsein kasutajat takistusest. See ei ole ideaalne lahendus, kuid arvestades virtuaalses reaalsuses liikumise väljakutseid, töötab see selle põlvkonna peakomplektide jaoks piisavalt hästi. Võib-olla suudavad peakomplektid mõne põlvkonna pärast reaalseid takistusi automaatselt tuvastada ja need digitaalmaailmas märgistada.

"Hologrammseina" ääris, nagu on näha HTC Vive'is.

Paljud ruumi ulatusega virtuaalreaalsuse kogemused nõuavad ka kasutajatelt palju pikemaid vahemaid, kui nende füüsiline ruum mahutab. Lahendus statsionaarsetes elamustes reisimiseks on üldiselt lihtne valik. Kuna kasutaja ei saa oma paigalseisvates kogemustes füüsiliselt liikuda, toimub kogu kogemus ühes kohas või kasutatakse kogu erinevat liikumismeetodit (näiteks kontrolleri kasutamine tegelase liigutamiseks videomängus).

Ruumimahulised kogemused toovad kaasa erinevaid probleeme. Kasutaja saab nüüd virtuaalses maailmas ringi liikuda, kuid ainult selle vahemaa ulatuses, mida võimaldab iga kasutaja kordumatu füüsiline seadistus. Mõned kasutajad võivad virtuaalses reaalsuses füüsiliselt kõndida 20 jala kaugusel. Teiste kasutajate füüsilised virtuaalreaalsuse mängualad võivad olla kitsad ja neil võib olla vaid 7 jalga ruumi füüsiliseks kõndimiseks, mida saab virtuaalses keskkonnas jäljendada.

Virtuaalreaalsuse arendajatel on nüüd teha raskeid valikuid, kuidas võimaldada kasutajal liikuda nii füüsilises kui ka virtuaalses keskkonnas. Mis juhtub, kui kasutajal on vaja jõuda ruumis kasutatavast füüsilisest ruumist veidi väljapoole jäävasse piirkonda? Või kvartali ümber? Või miilide kaugusel?

Kui kasutajal on vaja eseme pealevõtmiseks üle ruumi reisida, võib ruumilises virtuaalreaalsuses olla võimalik lihtsalt objekti juurde kõndida. Kui tal on vaja läbida ruumimastaabis pikk vahemaa, hakkavad tekkima probleemid. Sellistel juhtudel peavad arendajad kindlaks määrama, millal lasta kasutajal füüsiliselt lähedalasuvate objektide juurde liikuda, aga ka millal aidata kasutajal kaugemal asuvate objektideni jõuda. Need probleemid on lahendatavad, kuid kuna virtuaalne reaalsus on alles lapsekingades, siis virtuaalreaalsuse arendajate parimaid tavasid nende lahenduste osas katsetatakse endiselt.

Virtuaalreaalsuse seadmed: seest-välja jälgimine

Praegu pakuvad ainult kõrgema klassi tarbijale mõeldud peakomplektid ruumi ulatust. Need tipptasemel peakomplektid nõuavad tavaliselt juhtmega ühendust arvutiga ja kasutajad astuvad sageli ruumis liikudes kohmakalt üle juhtmete. See juhtmega seotud probleem on üldiselt kahekordne: juhtmestik on vajalik peakomplekti pildikuvamiseks ja juhtmestik on vajalik peakomplekti füüsilises ruumis jälgimiseks.

Peakomplekti tootjad on püüdnud seda juhtmega kuvamisprobleemi lahendada ja paljusid teise põlvkonna virtuaalreaalsuse peakomplekte töötatakse välja traadita lahendusi silmas pidades. Vahepeal uurivad sellised ettevõtted nagu DisplayLink ja TPCast ka viise, kuidas voogesitada videot peakomplekti ilma juhtmega ühendust kasutamata.

On jälgimise pool, nii Vive ja Rift on praegu piiratud nende väliselt põhinev väljaspool-in jälgimissüsteemid, kus peakomplekti ja kontrollerid jälgitakse välise seadme.

Väljaspool peakomplekti paigutatakse täiendav riistvara (nimetatakse vastavalt Rifti ja Vive'i anduriteks või tuletornideks ) ruumi ümber, kus kasutaja virtuaalreaalsuse ruumis viibides liigub. Need andurid on peakomplektist eraldi. Nende paigutamine ruumi ümber võimaldab äärmiselt täpselt jälgida kasutaja peakomplekti ja kontrollereid 3D-ruumis, kuid kasutajad piirduvad liikumisega anduri vaateväljas. Kui kasutaja liigub sellest ruumist välja, kaob jälgimine.

Allolev pilt näitab esimese põlvkonna HTC Vive seadistust, mis nõuab majakate paigaldamist ruumi ümber, mida soovite jälgida. Seejärel määrate oma "mängitava" ruumi, lohistades kontrollereid ümber saadaoleva ala (mis peab olema tuletornide nähtavas piirkonnas). See protsess määrab kindlaks piirkonna, kuhu saate liikuda. Paljud esimese põlvkonna toamõõtmelised peakomplektid käsitlevad oma ruumi määratlust sarnaselt.

HTC Vive ruumi seadistamine.

Seevastu seest-välja- jälgimine asetab andurid peakomplekti enda sisse, eemaldades vajaduse väliste jälgimisandurite järele. See tugineb peakomplektile, et tõlgendada sügavuse ja kiirenduse näpunäiteid reaalsest keskkonnast, et koordineerida kasutaja liikumist virtuaalses reaalsuses. Windows Mixed Reality peakomplektid kasutavad praegu seest-välja jälgimist.

Seest-välja jälgimine on olnud virtuaalreaalsuse "püha graal"; väliste andurite vajaduse kaotamine tähendab, et kasutajad ei pea enam liikumiseks piirduma väikese alaga. Täpselt nagu iga tehnoloogia valik, on sellel siiski oma hind. Praegu pakub seestpoolt väljapoole jälgimine vähem täpset keskkonnajälgimist ja sellel on muid puudusi, näiteks kontrollerite jälgimise kaotamine, kui need liiguvad peakomplekti vaateväljast liiga kaugele.

Tootjad on aga keskendunud nende probleemide lahendamisele, kuna paljud teise põlvkonna peakomplektid kasutavad virtuaalses reaalsuses füüsiliseks liikumiseks seest-välja jälgimist. Seest-välja jälgimine ei pruugi teid täielikult vabastada virtuaalse reaalsuse jaoks "mängitava" ruumi määratlemisest. Teil on siiski vaja meetodit, et määratleda, millises piirkonnas on teil liikumiseks selge. Kuid kindel seest-välja jälgimine võimaldab ilma väliste anduriteta juhtmeta peakomplekte, mis on suur hüpe virtuaalreaalsuse järgmise põlvkonna jaoks.

Kuigi enamik tipptasemel esimese põlvkonna virtuaalreaalsuse peakomplekte nõuab endiselt arvuti või väliste anduritega ühendamist, leiavad ettevõtted nende probleemide lahendamiseks loomingulisi viise. Sellised ettevõtted nagu VOID on juurutanud oma uuenduslikke lahendusi, mis annavad ülevaate sellest, milliseid kogemusi võiks pakkuda täielikult iseseisev virtuaalreaalsuse peakomplekt. VOID on asukohapõhine virtuaalreaalsuse ettevõte, mis pakub nende poolt nimetatavat hüperreaalsust, võimaldades kasutajatel digitaalsete elementidega füüsilisel viisil suhelda.

VOIDi tehnoloogia nurgakivi on nende seljakoti virtuaalreaalsussüsteem. Seljakoti/peakomplekti/virtuaalpüstoli süsteem võimaldab VOID-il kaardistada terve lao ulatuses füüsilist ruumi ja katta see füüsilise ruumi üks-ühele digitaalse keskkonnaga. Selle loovad võimalused on lõputud. Seal, kus reaalses maailmas on tavaline uks, saab VOID luua vastava digitaalse lima ja viinapuudega ukse. Sellest, mis võib reaalses maailmas olla kirjeldamatu hall kast, võib saada iidne õlilamp, mis valgustab kasutaja teed läbi täielikult digitaalse kogemuse.

Seljakoti kujutegur, mida VOID praegu kasutab, ei ole tõenäoliselt selline, mis saavutaks edu laialdaselt. See on tülikas, kallis ja tõenäoliselt liiga keeruline, et teenindada massilist publikut. Asukohapõhiste kogemuste jaoks, mida VOID pakub, töötab see aga hästi ja annab ülevaate sellest, kui palju virtuaalreaalsust võiks pakkuda, kui see on juhtmetest ja kaablitest lahti ühendatud.

Nii Vive kui ka Rift näivad valmistuvat juhtmevabade peakomplektide tarnimiseks juba 2018. aastal, nii HTC Vive Focus (juba Hiinas välja antud) kui ka Oculuse tulevased Santa Cruzi arendajakomplektid, mis kasutavad seestpoolt jälgimist.

Haptiline tagasiside virtuaalreaalsuse seadmetes

Haptiline tagasiside, mis on lõppkasutajale teabe edastamiseks loodud kompimismeel, on juba sisse ehitatud mitmetesse olemasolevatesse virtuaalreaalsuse kontrolleritesse. Xbox One'i kontrolleril, HTC Vive Wands'il ja Oculus Touch'i kontrolleritel on kõigil võimalik mürisemine/vibreerimine, et pakkuda kasutajale kontekstipõhist teavet: võtate üksuse üles. Sa vajutad nuppu. Sa sulgesid ukse.

Nende kontrollerite tagasiside on aga piiratud. Nende seadmete tagasiside sarnaneb teie mobiilseadme vibratsiooniga, kui see saab märguande. Kuigi see on kena esimene samm ja parem kui tagasiside puudumine, peab tööstus haptikat palju kaugemale viima, et virtuaalses ruumis füüsilist maailma tõeliselt simuleerida. On mitmeid ettevõtteid, kes soovivad lahendada virtuaalse reaalsuse puudutamise probleemi.

Go Touch VR on välja töötanud virtuaalreaalsuse puutesüsteemi, mida saab kanda ühel või mitmel sõrmel, et simuleerida füüsilist puudutust virtuaalses reaalsuses. Go Touch VR on midagi enamat kui seade, mis kinnitab sõrmeotste külge ja surub erineva jõuga vastu sõrmeotsi. Go Touch VR väidab, et seade võib tekitada üllatavalt realistliku tunde digitaalmaailmas füüsilise objekti haaramisest.

Teised ettevõtted, nagu Tactical Haptics, otsivad kontrolleri haptilise tagasiside probleemi lahendamist. Kasutades rida libisevaid plaate oma Reactive Grip kontrolleri pinnakäepidemes, väidavad nad, et nad suudavad simuleerida hõõrdejõude, mida tunneksite füüsiliste objektidega suhtlemisel.

Tennisereketiga palli löömisel tunneksite, kuidas reket surub vastu teie haaret allapoole. Raskeid esemeid liigutades tunneksite vastu kätt surudes suuremat jõudu kui kergemate esemete liigutamisel. Pintsliga maalides tunneksite, kuidas pintsel tõmbab vastu kätt, nagu lohistaksite seda üle paberi või lõuendi. Tactical Haptics väidab, et suudab kõiki neid stsenaariume jäljendada palju täpsemalt kui lihtne vibratsioon, mida enamik kontrollereid praegu lubavad.

Virtuaalreaalsuse haptika skaala kaugemas otsas on sellised ettevõtted nagu HaptX ja bHaptics, kes arendavad täisväärtuslikke haptilisi kindaid, veste, ülikondi ja eksoskelette.

bHaptics arendab praegu juhtmevaba TactSuiti . TactSuit sisaldab haptilist maski, haptilist vesti ja haptilisi varrukaid. Ekstsentriliste pöörlevate massivibratsioonimootorite jõul jaotatakse need vibratsioonielemendid vesti näole, esi- ja tagaosale ning varrukatele. bHapticsi sõnul võimaldab see palju rafineeritumat kaasahaaravat kogemust, võimaldades kasutajatel "tunnetada" plahvatuse, relva tagasilöögi või rusikaga rindu saadavat tunnet.

HaptX on üks ettevõtteid, kes uurib oma HaptX platvormi abil virtuaalreaalsuse haptika kaugeimaid võimalusi. HaptX loob nutikaid tekstiile, mis võimaldavad teil tunda objektide tekstuuri, temperatuuri ja kuju. Praegu luuakse haptilise kinda prototüüpi, et võtta vastu virtuaalset sisendit ning rakendada virtuaalreaalsusele realistlikku puudutust ja jõulist tagasisidet. Kuid HaptX astub sammu kaugemale enamiku haptilise riistvara standardsetest vibratsioonipunktidest. HaptX on leiutanud tekstiili, mis surub sisseehitatud mikrofluidsete õhukanalite kaudu vastu kasutaja nahka, mis võib anda lõppkasutajale jõulist tagasisidet.

HaptX väidab, et selle tehnoloogia kasutamine pakub palju paremat kogemust kui need seadmed, mis sisaldavad haptika simuleerimiseks ainult vibratsiooni. Virtuaalreaalsuse visuaalidega kombineerituna viib HaptX-i süsteem kasutajad sammu võrra lähemale täielikult kaasahaaravatele virtuaalreaalsuse kogemustele. HaptX-i süsteem võib oma tehnoloogia abil luua kogu keha hõlmava haptilise platvormi, mis võimaldab teil tõeliselt tunda virtuaalset reaalsust. Sellel pildil on näide HaptX-i uusimast virtuaalreaalsuse kinnaste prototüübist.

HaptX
HaptX VR-kinnaste loal.