Virtuális valóság eszközök: Jellemzők

Az ár és a headset kialakítása mellett számos különböző megközelítést alkalmaznak az egyes gyártók a virtuális valóság által kínált élmény tekintetében. A következő információk a virtuális valóság néhány legfontosabb funkcióját mutatják be.

Szobaléptékű versus helyhez kötött tapasztalat a virtuális valóságban

A szobaméret arra utal, hogy a felhasználó szabadon sétálhat a virtuális valóság játékterében, miközben valós mozgásait a digitális környezetbe követi. Az első generációs virtuális valóság-eszközök esetében ehhez a fejhallgatón kívüli kiegészítő berendezésekre, például infravörös érzékelőkre vagy kamerákra lesz szükség a felhasználó mozgásának 3D-s térben történő figyeléséhez.

Szeretnél átsétálni a víz alatt körülötted úszkáló halrajba? Kúszik-e a virtuális űrhajó padlóján, és üldözi a robotkutyáját? Körbejárni és felfedezni Michelangelo Dávidjának 3D-s másolatának minden centiméterét ? Feltéve, hogy a valós fizikai térben van erre hely, ezeket a dolgokat szobai méretű élményben is megteheti.

Bár az első generációs virtuális valóság-eszközök többsége külső eszközöket igényel a szobai méretű élmény biztosításához, ez gyorsan megváltozik sok második generációs eszközben, amelyek belülről kifelé követést alkalmaznak.

A helyhez kötött élmény viszont éppen az, aminek hangzik: egy virtuális valóság-élmény, ahol az élményt úgy alakítják ki, hogy a felhasználó az élmény nagy részében ülve vagy állva maradjon. Jelenleg a felső kategóriás virtuális valóság-eszközök (például a Vive , a Rift vagy a WinMR fejhallgatók ) szobai méretű élményeket tesznek lehetővé, míg az alsó kategóriás, mobil alapú élmények nem.

A szobaléptékű élmények sokkal magával ragadóbbnak tűnhetnek, mint a helyhez kötött élmények, mivel a felhasználó mozgása lefordítható a digitális környezetébe. Ha egy felhasználó át akar menni a digitális szobán, egyszerűen átmegy a fizikai helyiségen. Ha be akar nyúlni egy asztal alá, egyszerűen leguggol a fizikai világban, és az asztal alá nyúl. Ugyanez helyhez kötött élményben történő megtételéhez joystickon vagy hasonló hardveren keresztül kell mozgatni, ami kivonja a felhasználót az élményből, és kevésbé magával ragadó érzést kelt. A való világban valóságunkat a fizikai térben való mozgáson keresztül tapasztaljuk meg; a virtuális valóság élményei, amelyek lehetővé teszik, hogy a fizikai mozgás hosszú utat járjon be a „valóságosabb” érzés felé.

A szobaméret nem nélkülözi a maga hátrányait. Ha a felhasználó a virtuális valóságban szeretne sétálni anélkül, hogy fizikai akadályokba ütközne, akkor a szobaléptékű élmények meglehetősen nagy üres fizikai helyet igényelhetnek. A legtöbbünk számára nem praktikus az, hogy az otthonokban teljes üres tereket szenteljenek a virtuális valóság beállításainak – bár számos trükköt használhatnak a fejlesztők a helyhiány leküzdésére.

A szobaléptékű digitális élményeknek olyan korlátokat is tartalmazniuk kell, amelyek jelzik, hol vannak a valós fizikai korlátok, hogy megakadályozzák a felhasználókat abban, hogy ajtókba és falakba csapjanak be, és megmutassák a határt a digitális világban, ahol a fizikai világ határai vannak.

Az alábbi képen látható, hogy a HTC Vive fejhallgató jelenleg hogyan kezeli ezt a problémát. Ha a headsetet használó felhasználó túl közel vándorol egy valós akadályhoz (a szoba beállításakor meghatározott módon), egy szaggatott vonalú zöld „hologramfal” figyelmezteti a felhasználót az akadályra. Nem tökéletes megoldás, de figyelembe véve a virtuális valóságban való mozgás kihívásait, elég jól működik a headsetek ezen generációjához. Talán néhány generációval később a headsetek képesek lesznek automatikusan felismerni a valós akadályokat, és megjelölni azokat a digitális világban.

A „hologramfal” szegély, ahogyan a HTC Vive-on látható.

Sok szobaméretű virtuális valóság-élmény megköveteli a felhasználóktól, hogy sokkal nagyobb távolságokat tegyenek meg, mint amennyit fizikai terük el tud fogadni. A helyhez kötött élményekben való utazás megoldása általában egyszerű választás. Mivel a felhasználó nem tud fizikailag mozogni a helyhez kötött élményeiben, vagy a teljes élmény egyetlen helyen játszódik le, vagy más mozgási módszert alkalmaznak (például egy vezérlőt egy karakter mozgatására egy videojátékban).

A szobaléptékű tapasztalatok különböző problémákat vetnek fel. A felhasználó most már mozoghat a virtuális világban, de csak az egyes felhasználók egyedi fizikai beállításai által megengedett távolságban. Egyes felhasználók képesek lehetnek fizikailag 20 láb távolságot megtenni a virtuális valóságban. Előfordulhat, hogy más felhasználók fizikai virtuális valóságos játékterei szűkek, és csak 7 méter szabad mozgási területük van, amit a virtuális környezetben emulálni lehet.

A virtuális valóság fejlesztőinek most nehéz döntéseket kell hozniuk azzal kapcsolatban, hogy miként tehetik lehetővé a felhasználók számára a mozgást mind a fizikai, mind a virtuális környezetben. Mi történik, ha a felhasználónak egy olyan területet kell elérnie, amely kissé kívül esik a helyiség használható fizikai területén? Vagy a háztömb környékén? Vagy mérföldekre?

Ha a felhasználónak át kell utaznia a szobán, hogy felvegyen egy tárgyat, akkor a szoba méretű virtuális valóságban egyszerűen el tud menni az objektumhoz. Ha azonban nagy távolságot kell megtennie szobaméretben, akkor kezdenek felmerülni a problémák. Ezekben az esetekben a fejlesztőknek meg kell határozniuk, hogy mikor engedjék meg a felhasználónak fizikailag közeli objektumokhoz költözni, de azt is, mikor kell segíteni a felhasználónak a távolabbi objektumok elérésében. Ezek a problémák megoldhatók, de mivel a virtuális valóság még viszonylag gyerekcipőben jár, a virtuális valóság fejlesztői számára ezekkel a megoldásokkal kapcsolatos legjobb gyakorlatokkal még kísérleteznek.

Virtuális valóság eszközök: belülről kifelé követés

Jelenleg csak a felső kategóriás fogyasztói fejhallgatók kínálnak szobai méretű élményt. Ezek a csúcskategóriás fejhallgatók általában vezetékes csatlakozást igényelnek a számítógéphez, és a felhasználók gyakran kínosan lépkednek át a vezetékeken, miközben a helyiségben mozognak. Ez a vezetékes probléma általában kettős: vezetékekre van szükség a fejhallgatón belüli képmegjelenítéshez, és vezetékekre van szükség a headset fizikai térben történő követéséhez.

A headset-gyártók megpróbálták megoldani ezt a vezetékes kijelzővel kapcsolatos problémát, és a virtuális valósággal rendelkező fejhallgatók második generációjának számos fejlesztése a vezeték nélküli megoldásokat szem előtt tartva történik. Mindeközben olyan cégek, mint a DisplayLink és a TPCast , szintén kutatják, hogyan lehet videót streamelni a headsetre vezetékes kapcsolat nélkül.

A nyomkövetési oldalon mind a Vive, mind a Rift jelenleg a külső alapú külső-be nyomkövetési rendszer által korlátozott , ahol a headsetet és a vezérlőket egy külső eszköz követi.

A fejhallgatón kívül további hardverek (az úgynevezett érzékelők vagy világítótornyok a Rift és a Vive számára) vannak elhelyezve a helyiség körül, ahol a felhasználó mozogni fog, miközben a virtuális valóság térben tartózkodik. Ezek az érzékelők a headsettől különállóak. A helyiség körüli elhelyezésük lehetővé teszi a felhasználó fejhallgatójának és vezérlőinek rendkívül pontos követését a 3D térben, de a felhasználók az érzékelő látómezején belüli mozgásra korlátozódnak. Amikor a felhasználó kilép ezen a területen, a követés elvész.

Az alábbi képen az első generációs HTC Vive beállítása látható, amelyhez világítótornyokat kell felszerelni a követni kívánt tér köré. Ezután meghatározhatja a „játszható” teret a vezérlők körbehúzásával a rendelkezésre álló területen (amelynek a világítótornyok látható tartományán belül kell lennie). Ez a folyamat határozza meg azt a területet, ahová beköltözhet. Sok első generációs szobaméretű fejhallgató hasonlóképpen kezeli a terület meghatározását.

HTC Vive szoba beállítása.

Ezzel szemben a belülről kifelé történő követés az érzékelőket magában a headsetben helyezi el, így nincs szükség külső nyomkövető érzékelőkre. A fejhallgatóra támaszkodik, hogy értelmezze a valós környezet mélység- és gyorsulási jeleit, hogy összehangolja a felhasználó mozgását a virtuális valóságban. A Windows Mixed Reality fejhallgatók jelenleg belülről kifelé történő követést alkalmaznak.

Az inside-out követés a virtuális valóság „szent grálja” volt; A külső érzékelők szükségességének megszüntetése azt jelenti, hogy a felhasználóknak többé nem kell kis területre korlátozniuk a mozgást. Csakúgy, mint minden technológiai választásnak, ennek is ára van. Jelenleg a belülről kifelé történő követés kevésbé pontos környezetkövetést biztosít, és más hátrányok is vannak, például elvesztik a vezérlők nyomkövetését, ha túl messzire kerülnek a headset látószögéből.

A gyártók azonban ezeknek a problémáknak a megoldására összpontosítanak, mivel sok második generációs fejhallgató belülről kifelé történő követést alkalmaz a fizikai mozgáshoz a virtuális valóságban. Előfordulhat, hogy a belülről kifelé történő követés nem mentesíti teljes mértékben a virtuális valóság „játszható” terének meghatározásától. Továbbra is szüksége lesz egy módszerre annak meghatározására, hogy mely területen szabad mozognia. A szilárd belülről kifelé történő követés azonban lehetővé teszi a vezeték nélküli fejhallgatók külső érzékelők nélküli használatát, ami nagy ugrás a virtuális valóság következő generációja számára.

Annak ellenére, hogy a legtöbb csúcskategóriás első generációs virtuális valóság fejhallgató még mindig számítógéphez vagy külső szenzorokhoz kötődik, a vállalatok kreatív módszereket találnak a problémák megoldására. Az olyan cégek, mint a VOID , saját innovatív megoldásaikat vezették be, amelyek bepillantást engednek abba, hogy egy teljesen önálló virtuális valóság-headset milyen élményeket kínál. A VOID egy helyalapú virtuális valóságot gyártó cég, amely az általuk hiperrealitásnak nevezett vállalatot kínálja , lehetővé téve a felhasználók számára, hogy fizikai módon kommunikáljanak a digitális elemekkel.

A VOID technológiájának sarokköve a hátizsákos virtuális valóság rendszere. A hátizsák/fejhallgató/virtuális pisztolyrendszer lehetővé teszi a VOID számára, hogy teljes raktárnyi fizikai helyet feltérképezzen, és a fizikai tér egy-egy digitális környezetével fedje le. Az ezzel járó lehetőségek végtelenek. Ahol van egy sima ajtó a való világban, ott a VOID megfelelő digitális ajtót tud létrehozni, amely nyálkával és szőlővel szivárog. Ami a való világban egy leírhatatlan szürke doboz lehet, ősi olajlámpássá válhat, amely megvilágítja a felhasználót a teljesen digitális élményen.

A VOID jelenleg használt hátizsák formája valószínűleg nem fog sikert elérni tömegfogyasztói méretekben. Ez nehézkes, drága és valószínűleg túl bonyolult ahhoz, hogy tömeges közönséget szolgáljon ki. A VOID azonban a helyalapú élmények szempontjából jól működik, és bepillantást enged abba, hogy a virtuális valóság milyen szintű elmerülést tud nyújtani a vezetékektől és kábelektől leválasztva.

Úgy tűnik, hogy mind a Vive, mind a Rift már 2018-ban készül a vezeték nélküli fejhallgatók szállítására, mind a HTC Vive Focus (már megjelent Kínában), mind az Oculus hamarosan megjelenő Santa Cruz fejlesztői készletei belülről kifelé történő követést alkalmaznak.

Haptikus visszajelzés a virtuális valóság eszközökben

A haptikus visszacsatolás, azaz a tapintásérzék, amelyet arra terveztek, hogy információt nyújtson a végfelhasználónak, már számos meglévő virtuális valóság-vezérlőbe beépítve. Az Xbox One kontroller, a HTC Vive Wands és az Oculus Touch vezérlők mindegyike rendelkezik dübörgés/rezgés lehetőségével, hogy a felhasználó számára kontextus szerinti információkat nyújtson: Ön éppen egy tárgyat vesz fel. Megnyomsz egy gombot. Bezártál egy ajtót.

Azonban ezek a vezérlők visszajelzései korlátozottak. Az eszközök által adott visszajelzés hasonló ahhoz, hogy mobileszköze rezeg, amikor értesítést kap. Bár ez egy szép első lépés, és jobb, mint a visszajelzés hiánya, az iparnak sokkal tovább kell tolnia a haptikát, hogy valóban szimulálja a fizikai világot a virtuális térben. Számos vállalat keresi a virtuális valóságon belüli érintés problémájának megoldását.

A Go Touch VR kifejlesztett egy virtuális valóság érintőképernyős rendszert, amelyet egy vagy több ujjon kell viselni, hogy szimulálja a fizikai érintést a virtuális valóságban. A Go Touch VR alig több, mint egy olyan eszköz, amely az ujjai végéhez rögzíti, és különböző szintű erővel nyomja az ujjbegyeit. A Go Touch VR azt állítja, hogy az eszköz meglepően valósághű érzést kelt egy fizikai tárgy megragadásában a digitális világban.

Más cégek, mint például a Tactical Haptics, a vezérlőn belüli haptikus visszacsatolási problémát keresik. A Reactive Grip vezérlőjük felületi fogantyújában elhelyezett csúszólapok sorozatát használva azt állítják, hogy képesek szimulálni azokat a súrlódási erőket, amelyeket fizikai tárgyakkal való érintkezéskor érez.

Amikor egy labdát ütő teniszütővel üti el, érezni fogja, hogy az ütő a markolatához nyomódik. Nehéz tárgyak mozgatásakor nagyobb erőt érez a kezének nyomva, mint könnyebb tárgyak mozgatásakor. Ecsettel festve érezni fogod, hogy az ecset a kezedhez húzódik, mintha papíron vagy vászonon húznád. A Tactical Haptics azt állítja, hogy sokkal pontosabban tudja emulálni ezeket a forgatókönyveket, mint az egyszerű vibráció, amelyet a legtöbb vezérlő jelenleg lehetővé tesz.

A virtuális valóságban a haptics skála túlsó végén olyan cégek állnak, mint a HaptX és a bHaptics, amelyek teljes értékű haptikus kesztyűket, mellényeket, öltönyöket és exoskeletonokat fejlesztenek.

A bHaptics jelenleg a vezeték nélküli TactSuitet fejleszti . A TactSuit tartalmaz egy haptikus maszkot, haptikus mellényt és haptikus ujjakat. Excentrikusan forgó tömegvibrációs motorok hajtják ezeket a vibrációs elemeket a mellény arcán, elülső és hátsó részén, valamint az ujjakon. A bHaptics szerint ez sokkal kifinomultabb magával ragadó élményt tesz lehetővé, lehetővé téve a felhasználók számára, hogy „érzékeljék” a robbanás, a fegyver visszarúgásának vagy a mellkason való ütés érzését.

A HaptX egyike azoknak a vállalatoknak, amelyek HaptX platformjával a virtuális valóságban a haptika legtávolabbi területeit kutatják. A HaptX intelligens textileket hoz létre, amelyek lehetővé teszik a tárgyak textúrájának, hőmérsékletének és alakjának érzékelését. Jelenleg egy haptikus kesztyű prototípusát készítik, amely virtuális bevitelt tesz lehetővé, és valósághű érintést, valamint visszacsatolást alkalmaz a virtuális valóságban. A HaptX azonban egy lépéssel túlmutat a legtöbb haptikus hardver szokásos vibrációs pontjain. A HaptX feltalált egy textíliát, amely a beágyazott mikrofluidikus légcsatornákon keresztül a felhasználó bőréhez nyomódik, és amely visszacsatolást tud adni a végfelhasználónak.

A HaptX azt állítja, hogy a technológia használata sokkal jobb élményt nyújt azokhoz az eszközökhöz képest, amelyek csak vibrációt tartalmaznak a haptika szimulálására. A virtuális valóság látványvilágával kombinálva a HaptX rendszere egy lépéssel közelebb viszi a felhasználókat a teljesen magával ragadó virtuális valóság élményeihez. A HaptX rendszere a technológián keresztül egy teljes testre kiterjedő haptikus platform megvalósításáig képes eljutni, amely lehetővé teszi a virtuális valóság valódi átélését. Ez a kép a HaptX legújabb, virtuális valósághoz készült kesztyű prototípusának példáját mutatja be.

A HaptX
HaptX VR kesztyű jóvoltából .