Virtuaalitodellisuuslaitteet: Ominaisuudet

Hinnan ja kuulokkeiden suunnittelun lisäksi jokainen valmistaja omaksuu useita erilaisia ​​lähestymistapoja tarjoamaansa virtuaalitodellisuuskokemukseen. Seuraavissa tiedoissa tarkastellaan joitain tärkeimmistä virtuaalitodellisuusominaisuuksista.

Huoneen mittakaavassa verrattuna kiinteään virtuaalitodellisuuteen

Huonemittakaavalla tarkoitetaan käyttäjän kykyä kävellä vapaasti virtuaalitodellisuuskokemuksen leikkialueella ja hänen tosielämän liikkeitään seurataan digitaaliseen ympäristöön. Ensimmäisen sukupolven virtuaalitodellisuuslaitteissa tämä vaatii kuulokkeiden ulkopuolella lisälaitteita, kuten infrapunaantureita tai kameroita, jotka valvovat käyttäjän liikettä 3D-tilassa.

Haluatko kävellä ympärilläsi veden alla uivien kalaparvien luo? Ryömiä virtuaalisen avaruusaluksen lattialla jahdataen robottikoiraasi? Kävele ympäriinsä ja tutki Michelangelon Davidin 3D-kopion jokaista tuumaa ? Edellyttäen, että todellisessa fyysisessä tilassasi on tilaa tehdä niin, voit tehdä nämä asiat huoneen mittakaavassa.

Vaikka suurin osa ensimmäisen sukupolven virtuaalitodellisuuslaitteista vaatii ulkoisia laitteita tarjotakseen huoneen mittakaavan kokemuksen, tämä on nopeasti muuttumassa monissa toisen sukupolven laitteissa, jotka hyödyntävät sisältä ulospäin seurantaa.

Sen sijaan paikallaan pysyvä kokemus on juuri sitä, miltä kuulostaa: virtuaalitodellisuuskokemus, jossa kokemus on suunniteltu siten, että käyttäjä jää istumaan tai seisomaan samassa paikassa suurimman osan kokemuksesta. Tällä hetkellä, kalliimpiin virtuaalitodellisuus laitteita (kuten Vive , Rift , tai WinMR kuulokkeita ) mahdollistavat huoneen mittakaavan kokemuksia, kun taas alempi-end, mobiili-pohjainen kokemuksia ei.

Huonekokoiset kokemukset voivat tuntua paljon mukaansatempaavammilta kuin paikallaan olevat kokemukset, koska käyttäjän liike muunnetaan digitaaliseen ympäristöönsä. Jos käyttäjä haluaa kävellä digitaalisen huoneen poikki, hän vain kävelee fyysisen huoneen poikki. Jos hän haluaa kurkottaa pöydän alle, hän vain kyykistyy fyysiseen maailmaan ja kurottautuu pöydän alle. Saman tekeminen paikallaan olevassa kokemuksessa vaatisi liikkumista ohjaussauvan tai vastaavan laitteiston avulla, mikä vetää käyttäjän ulos kokemuksesta ja tekee siitä vähemmän mukaansatempaavan. Reaalimaailmassa koemme todellisuutemme liikkeen kautta fyysisessä tilassa; virtuaalitodellisuuskokemukset, joiden ansiosta fyysinen liike voi tuntua "todellisemmalta".

Huoneen mittakaavassa ei ole omia haittoja. Huonekokoiset kokemukset voivat vaatia melko suuren tyhjän fyysisen tilan, jos käyttäjä haluaa kävellä virtuaalitodellisuudessa törmäämättä fyysisiin esteisiin. Useimmille meistä ei ole käytännöllistä omistaa kokonaisia ​​huoneita tyhjää tilaa virtuaalitodellisuuden asetuksille kodeissa – vaikka kehittäjät voivat käyttää erilaisia ​​temppuja tilanpuutteen torjumiseksi.

Huoneen mittakaavassa digitaalisissa kokemuksissa on myös oltava esteitä, jotka osoittavat, missä todellisen maailman fyysiset esteet ovat olemassa, jotta käyttäjät eivät törmää oviin ja seiniin, ja näyttävät digitaalisessa maailmassa rajan, missä fyysisen maailman rajat ovat olemassa.

Alla oleva kuva havainnollistaa, kuinka HTC Vive -kuulokkeet ratkaisevat tällä hetkellä tämän ongelman. Kun kuulokkeiden käyttäjä vaeltelee liian lähelle tosielämän estettä (määritelty huoneen asennuksen aikana), katkoviivaviivainen vihreä "hologrammiseinä" varoittaa käyttäjää esteestä. Se ei ole täydellinen ratkaisu, mutta kun otetaan huomioon liikkumisen haasteet virtuaalitodellisuudessa, se toimii tarpeeksi hyvin tämän sukupolven kuulokemikrofoneille. Ehkä muutaman sukupolven kuluttua kuulokkeet pystyvät havaitsemaan todelliset esteet automaattisesti ja ilmoittamaan niistä digitaalisessa maailmassa.

"Hologramm-seinä" -reunus, joka näkyy HTC Vive -puhelimessa.

Monet huonekokoiset virtuaalitodellisuuskokemukset vaativat myös käyttäjiä matkustamaan paljon pidempiä matkoja kuin heidän fyysiseen tilaansa mahtuu. Ratkaisu liikkumiseen paikallaan elämyksissä on yleensä yksinkertainen valinta. Koska käyttäjä ei voi fyysisesti liikkua paikallaan olevissa kokemuksissaan, joko koko kokemus tapahtuu yhdessä paikassa tai koko ajan käytetään erilaista liikkumismenetelmää (esimerkiksi ohjainta liikuttamaan hahmoa videopelissä).

Huoneen mittakaavan kokemukset tuovat esiin erilaisia ​​ongelmia. Käyttäjä voi nyt liikkua virtuaalimaailmassa, mutta vain kunkin käyttäjän ainutlaatuisen fyysisen asennuksen sallimalla etäisyydellä. Jotkut käyttäjät voivat pystyä kävelemään fyysisesti 20 metrin matkan virtuaalitodellisuudessa. Muiden käyttäjien fyysiset virtuaalitodellisuusleikkialueet voivat olla ahtaita, ja heillä voi olla vain 7 jalkaa fyysistä kävelemistä, jota voidaan jäljitellä virtuaaliympäristössä.

Virtuaalitodellisuuden kehittäjillä on nyt vaikeita valintoja sen suhteen, miten käyttäjä voi liikkua sekä fyysisessä että virtuaalisessa ympäristössä. Mitä tapahtuu, jos käyttäjän on päästävä alueelle, joka on hieman huoneen käyttökelpoisen fyysisen tilan ulkopuolella? Tai korttelin ympärillä? Tai kilometrien päässä?

Jos käyttäjän täytyy matkustaa huoneen poikki noutaakseen esineen, huonekokoisessa virtuaalitodellisuudessa hän voi yksinkertaisesti kävellä esineen luo. Jos hänen täytyy kuitenkin matkustaa pitkiä matkoja huoneen mittakaavassa, ongelmia alkaa ilmaantua. Näissä tapauksissa kehittäjien on määritettävä, milloin käyttäjän on annettava fyysisesti siirtyä lähellä oleviin objekteihin, mutta myös milloin auttaa käyttäjää pääsemään kauempana oleviin objekteihin. Nämä ongelmat ovat ratkaistavissa, mutta koska virtuaalitodellisuus on vielä suhteellisen lapsenkengissään, virtuaalitodellisuuden kehittäjien parhaita käytäntöjä näihin ratkaisuihin liittyen kokeillaan edelleen.

Virtuaalitodellisuuslaitteet: Inside-out-seuranta

Tällä hetkellä vain korkealuokkaiset kuluttajakuulokkeet tarjoavat huoneen mittakaavan elämyksiä. Nämä huippuluokan kuulokkeet vaativat tyypillisesti langallisen yhteyden tietokoneeseen, ja käyttäjät päätyvät usein hankalasti astumaan johtojen yli liikkuessaan huoneen mittakaavassa. Tämä langallinen ongelma on yleensä kaksiosainen: johdotusta tarvitaan kuulokkeiden kuvanäyttöä varten ja johdotusta kuulokkeiden seuraamiseen fyysisessä tilassa.

Kuulokkeiden valmistajat ovat yrittäneet ratkaista tämän langallisen näytön ongelman, ja monia toisen sukupolven virtuaalitodellisuuskuulokkeita kehitetään langattomia ratkaisuja silmällä pitäen. Tällä välin yritykset, kuten DisplayLink ja TPCast, tutkivat myös tapoja suoratoistaa videota kuulokkeisiin ilman langallista yhteyttä.

Seurantapuolella sekä Viveä että Riftiä rajoittavat tällä hetkellä niiden ulkoiset ulkopuoliset seurantajärjestelmät, joissa kuulokkeita ja ohjaimia seurataan ulkoisen laitteen kautta.

Kuulokkeiden ulkopuolella ylimääräisiä laitteita (jota kutsutaan antureiksi tai majakoiksi Riftille ja Vivelle) sijoitetaan huoneen ympärille, jossa käyttäjä liikkuu virtuaalitodellisuustilassa. Nämä anturit ovat erillään itse kuulokkeista. Niiden sijoittaminen huoneen ympäri mahdollistaa erittäin tarkan käyttäjän kuulokkeiden ja ohjaimien seurannan 3D-tilassa, mutta käyttäjät rajoittuvat liikkumiseen anturin näkökentän sisällä. Kun käyttäjä siirtyy tilan ulkopuolelle, seuranta menetetään.

Alla olevassa kuvassa näkyy ensimmäisen sukupolven HTC Viven asennus, joka edellyttää majakoiden asentamista sen tilan ympärille, jota haluat seurata. Määrität sitten "pelattava" tilasi vetämällä ohjaimia käytettävissä olevan alueen ympäri (jonka on oltava majakoiden näkyvällä alueella). Tämä prosessi määrittää alueen, jolle voit muuttaa. Monet ensimmäisen sukupolven huonemittakaavaiset kuulokkeet käsittelevät tilan määrittelyä samalla tavalla.

HTC Vive -huoneasetukset.

Sitä vastoin sisäpuolelta ulospäin -seuranta sijoittaa anturit itse kuulokkeisiin, mikä poistaa ulkoisten seurantaanturien tarpeen. Se luottaa kuulokemikrofoniin tulkitsemaan syvyys- ja kiihtyvyysvihjeitä todellisesta ympäristöstä koordinoidakseen käyttäjän liikettä virtuaalitodellisuudessa. Windows Mixed Reality -kuulokemikrofonit käyttävät tällä hetkellä sisä-out-seurantaa.

Sisältä ulos -seuranta on ollut virtuaalitodellisuuden "pyhä malja"; Ulkoisten antureiden tarpeen poistaminen tarkoittaa, että käyttäjien ei ehkä enää tarvitse olla rajoitettu pienelle alueelle liikkuakseen. Kuten jokainen teknologiavaihtoehto, se kuitenkin maksaa. Tällä hetkellä sisä-out-seuranta tarjoaa vähemmän tarkan ympäristön seurannan ja kärsii muista haitoista, kuten ohjaimien jäljittämisestä, jos ne kulkevat liian kauas kuulokkeiden näköetäisyydeltä.

Valmistajat ovat kuitenkin keskittyneet näiden ongelmien ratkaisemiseen, sillä monet toisen sukupolven kuulokkeet käyttävät sisäpuolelta ulospäin suuntautuvaa seurantaa fyysiseen liikkumiseen virtuaalitodellisuudessa. Sisältä ulos -seuranta ei välttämättä vapauta sinua täysin "pelattavan" tilan määrittämisestä virtuaalitodellisuudelle. Tarvitset silti menetelmän määrittääksesi, millä alueella voit liikkua vapaasti. Kuitenkin kiinteä sisä-out-seuranta mahdollistaa langattomat kuulokkeet ilman ulkoisia antureita, mikä on iso harppaus seuraavan sukupolven virtuaalitodellisuuteen.

Vaikka useimmat huippuluokan ensimmäisen sukupolven virtuaalitodellisuuskuulokkeet vaativat edelleen yhteyden tietokoneeseen tai ulkoisiin sensoreihin, yritykset etsivät luovia tapoja kiertää nämä ongelmat. Yritykset, kuten VOID, ovat ottaneet käyttöön omia innovatiivisia ratkaisujaan, jotka tarjoavat välähdyksen siitä, millaisia ​​kokemuksia täysin itsenäiset virtuaalitodellisuuskuulokkeet voisivat tarjota. VOID on sijaintiin perustuva virtuaalitodellisuusyritys, joka tarjoaa heidän kutsumaansa hypertodellisuutta, jonka avulla käyttäjät voivat olla vuorovaikutuksessa digitaalisten elementtien kanssa fyysisellä tavalla.

VOIDin teknologian kulmakivi on heidän reppunsa virtuaalitodellisuusjärjestelmä. Reppu-/kuulokemikrofoni-/virtuaaliasejärjestelmän avulla VOID voi kartoittaa kokonaisia ​​varastoja fyysistä tilaa ja peittää sen fyysisen tilan digitaalisella ympäristöllä. Tämän luomat mahdollisuudet ovat loputtomat. Siellä missä todellisessa maailmassa on tavallinen ovi, VOID voi luoda vastaavan digitaalisen oven, joka vuotaa limaa ja viiniköynnöksiä. Se, mikä voi olla todellisessa maailmassa kuvailematon harmaa laatikko, voi olla ikivanha öljylamppu, joka valaisee käyttäjän läpi täysin digitaalisen kokemuksen.

VOIDin tällä hetkellä käyttämä reppumuoto ei todennäköisesti tule menestymään massakuluttajan mittakaavassa. Se on hankalaa, kallista ja todennäköisesti liian monimutkaista palvelemaan suurta yleisöä. Kuitenkin VOIDin tarjoamiin sijaintiin perustuviin kokemuksiin se toimii hyvin ja antaa välähdyksen siitä, kuinka upotettavaa virtuaalitodellisuutta voi tarjota, kun se on irrotettu johdoista ja kaapeleista.

Sekä Vive että Rift näyttävät valmistautuvan langattomien kuulokkeiden toimittamiseen jo vuonna 2018, ja sekä HTC Vive Focus (jo julkaistu Kiinassa) että Oculuksen tulevat Santa Cruz -kehittäjäpakkaukset hyödyntävät sisäistä seurantaa.

Haptinen palaute virtuaalitodellisuuslaitteissa

Haptinen palaute eli tuntoaisti , joka on suunniteltu tarjoamaan tietoa loppukäyttäjälle, on jo rakennettu useisiin olemassa oleviin virtuaalitodellisuuden ohjaimiin. Xbox One -ohjaimessa, HTC Vive Wandsissa ja Oculus Touch -ohjaimissa on mahdollisuus jylisemään/värähtelemään antaakseen käyttäjälle asiayhteyteen liittyviä tietoja: Nostat tavaraa. Painat nappia. Olet sulkenut oven.

Näiden ohjaimien antama palaute on kuitenkin rajallista. Näiden laitteiden antama palaute on samanlainen kuin mobiililaitteesi värisee, kun se vastaanottaa ilmoituksen. Vaikka se onkin mukava ensimmäinen askel ja parempi kuin ei palautetta, alan on työnnettävä haptiikkaa paljon pidemmälle simuloidakseen todella fyysistä maailmaa virtuaalimaailmassa. Monet yritykset haluavat ratkaista kosketusongelman virtuaalitodellisuudessa.

Go Touch VR on kehittänyt virtuaalitodellisuuden kosketusjärjestelmän, jota voidaan käyttää yhdessä tai useammassa sormessa simuloimaan fyysistä kosketusta virtuaalitodellisuudessa. Go Touch VR on vähän enemmän kuin laite, joka kiinnittyy sormiesi päihin ja työntää sormenpäitäsi eri tasoilla. Go Touch VR väittää, että laite voi tuottaa yllättävän realistisen tunteen tarttumisesta fyysiseen kohteeseen digitaalisessa maailmassa.

Muut yritykset, kuten Tactical Haptics, pyrkivät ratkaisemaan haptisen palauteongelman ohjaimessa. Käyttämällä sarjaa liukulevyjä Reactive Grip -ohjaimen pintakahvassa, he väittävät pystyvänsä simuloimaan kitkavoimia, joita tunnet ollessasi vuorovaikutuksessa fyysisten esineiden kanssa.

Kun lyöt palloa tennismailalla, tunnet mailan työntyvän alas pitoasi vasten. Kun liikutat raskaita esineitä, tunnet suuremman voiman työntyvän kättäsi vasten kuin liikuttaessasi kevyempiä esineitä. Kun maalaat siveltimellä, tunsit siveltimen vetävän kättäsi vasten kuin raahaisit sitä paperin tai kankaan yli. Tactical Haptics väittää pystyvänsä jäljittelemään kutakin näistä skenaarioista paljon tarkemmin kuin yksinkertainen tärinä useimmat ohjaimet tällä hetkellä sallivat.

Virtuaalitodellisuuden haptiikan asteikon ääripäässä ovat yritykset, kuten HaptX ja bHaptics, jotka kehittävät täysimittaisia ​​haptisia käsineitä, liivejä, pukuja ja eksoskeletoneja.

bHaptics kehittää parhaillaan langatonta TactSuitia . TactSuit sisältää haptisen maskin, haptisen liivin ja haptiset hihat. Epäkeskisten pyörivien massavärähtelymoottoreiden voimanlähteenä se jakaa nämä tärinäelementit liivin kasvoille, etu- ja takapuolelle sekä hihoille. bHapticsin mukaan tämä mahdollistaa paljon hienostuneemman mukaansatempaavan kokemuksen, jolloin käyttäjät voivat "tuntea" räjähdyksen, aseen rekyylin tai rintakehän lyönnin tunteen.

HaptX on yksi yrityksistä, jotka tutkivat haptiikan kaukaisimpia ulottuvuuksia virtuaalitodellisuudessa HaptX-alustallaan. HaptX luo älykkäitä tekstiilejä, joiden avulla voit tuntea esineiden tekstuurin, lämpötilan ja muodon. Se on parhaillaan prototyyppien haptinen käsine ottaa virtuaalinen syöte ja antaa realistinen kosketus ja pakottaa palautetta virtuaalitodellisuuteen. Mutta HaptX ottaa askeleen pidemmälle kuin useimpien haptisten laitteiden vakiovärähtelypisteet. HaptX on keksinyt tekstiilin, joka työntyy käyttäjän ihoa vasten sisäänrakennettujen mikrofluidisten ilmakanavien kautta, jotka voivat antaa voimapalautteen loppukäyttäjälle.

HaptX väittää, että sen teknologian käyttö tarjoaa paljon ylivertaisen kokemuksen laitteille, jotka sisältävät vain tärinää haptiikan simuloimiseksi. Yhdistettynä virtuaalitodellisuuden visuaaliseen HaptX:n järjestelmä vie käyttäjät askeleen lähemmäksi täysin mukaansatempaavia virtuaalitodellisuuskokemuksia. HaptX:n järjestelmä voisi viedä teknologiansa läpi koko kehon haptisen alustan toteuttamiseen, jolloin voit todella tuntea virtuaalitodellisuuden. Tässä kuvassa on esimerkki HaptX:n uusimmasta virtuaalitodellisuuden käsineprototyypistä.

HaptX
HaptX VR -käsineiden luvalla.