Virtualios realybės įrenginiai: funkcijos

Be kainos ir ausinių dizaino, kiekvienas gamintojas taiko daugybę skirtingų požiūrių į siūlomą virtualios realybės patirtį. Šioje informacijoje aptariamos kai kurios svarbiausios virtualios realybės funkcijos.

Kambario masto ir stacionari patirtis virtualioje realybėje

Kambario mastelis reiškia vartotojo gebėjimą laisvai vaikščioti po virtualios realybės žaidimų erdvę, o jo judesiai realiame gyvenime stebimi skaitmeninėje aplinkoje. Pirmos kartos virtualios realybės įrenginiams tam reikės papildomos įrangos, esančios ne ausinėse, pavyzdžiui, infraraudonųjų spindulių jutiklių ar kamerų, kad būtų galima stebėti vartotojo judėjimą 3D erdvėje.

Norite pasivaikščioti po vandeniu aplink jus plaukiojančių žuvų būrį? Šliaužioti ant savo virtualaus erdvėlaivio grindų ir vytis savo šunį robotą? Pasivaikščiokite ir tyrinėkite kiekvieną Mikelandželo Dovydo 3D kopijos centimetrą ? Jei jūsų realaus pasaulio fizinėje erdvėje yra vietos tai padaryti, galite atlikti šiuos veiksmus kambario mastu.

Nors daugumai pirmosios kartos virtualiosios realybės įrenginių reikia išorinių įrenginių, kad būtų galima naudotis patalpos mastu, tai greitai keičiasi daugelyje antrosios kartos įrenginių, kuriuose naudojamas stebėjimas iš vidaus.

Stacionarus patirtis, kita vertus, yra tik tai, kas skamba kaip: virtualios realybės patirtį, kur patirtis yra sukurta aplink vartotojas likę sėdėti ar stovėti vienoje vietoje dėl patirties urmu. Šiuo metu aukštesnės klasės virtualiosios realybės įrenginiai (pvz., „ Vive“ , „ Rift“ ar „ WinMR“ ausinės ) leidžia mėgautis kambario mastu, o žemesnės klasės, mobiliojo ryšio įrenginiai – ne.

Kambario masto patirtis gali jaustis daug labiau įtraukianti nei stacionari patirtis, nes vartotojo judėjimas paverčiamas skaitmenine aplinka. Jei vartotojas nori pereiti per skaitmeninį kambarį, ji tiesiog eina per fizinį kambarį. Jei ji nori pasiekti po stalu, ji tiesiog pritūpia fiziniame pasaulyje ir pasiekia po stalu. Norint padaryti tą patį nejudančioje aplinkoje, reikia judėti vairasvirte ar panašia aparatūra, todėl vartotojas ištraukiamas iš patirties ir tampa mažiau įtraukiantis. Realiame pasaulyje mes patiriame savo tikrovę per judėjimą fizinėje erdvėje; virtualiosios realybės patirtis, leidžianti fiziniam judėjimui jaustis „tikresniu“.

Kambario mastelis neturi savų trūkumų. Kambario masto patirčiai gali prireikti gana didelės tuščios fizinės erdvės, jei vartotojas nori vaikščioti virtualioje realybėje neatsitrenkdamas į fizines kliūtis. Daugeliui iš mūsų nepraktiška turėti ištisus kambarius tuščios erdvės, skirtos virtualios realybės nustatymui namuose – nors yra įvairių gudrybių, kurias kūrėjai gali panaudoti norėdami kovoti su šiuo vietos trūkumu.

Kambario masto skaitmeninė patirtis taip pat turi apimti kliūtis, rodančias, kur egzistuoja realaus pasaulio fizinės kliūtys, kad vartotojai negalėtų įbėgti į duris ir sienas, skaitmeniniame pasaulyje parodyti fizinio pasaulio ribos.

Toliau pateiktame paveikslėlyje parodyta, kaip HTC Vive ausinės šiuo metu sprendžia šią problemą. Kai laisvų rankų įrangos naudotojas nuklysta per arti realaus barjero (kaip apibrėžta kambario sąrankos metu), punktyrinė žalia „holograminė siena“ įspėja naudotoją apie kliūtį. Tai nėra tobulas sprendimas, tačiau atsižvelgiant į judėjimo virtualioje realybėje iššūkius, jis pakankamai gerai veikia šios kartos ausinėms. Galbūt praėjus kelioms kartoms, ausinės galės automatiškai aptikti realaus pasaulio kliūtis ir jas pažymėti skaitmeniniame pasaulyje.

„Hologramos sienos“ kraštinė, kaip matoma „HTC Vive“.

Daugeliui kambario masto virtualios realybės patirčių naudotojai taip pat turi nukeliauti daug didesnius atstumus, nei gali tilpti jų fizinė erdvė. Sprendimas keliauti stacionariais įspūdžiais paprastai yra paprastas pasirinkimas. Kadangi vartotojas negali fiziškai judėti stacionarių įspūdžių metu, visa patirtis vyksta vienoje vietoje arba naudojamas kitoks judėjimo būdas (pavyzdžiui, valdiklis perkelia veikėją vaizdo žaidime).

Kambario masto patirtis sukelia kitokias problemas. Dabar vartotojas gali judėti virtualiame pasaulyje, bet tik tokiu atstumu, kurį leidžia kiekvieno vartotojo unikali fizinė sąranka. Kai kurie vartotojai gali fiziškai nueiti 20 pėdų atstumą virtualioje realybėje. Kitų naudotojų fizinės virtualiosios realybės žaidimų aikštelės gali būti ankštos ir jiems gali tekti tik 7 pėdos vietos fiziškai vaikščioti, kurią galima imituoti virtualioje aplinkoje.

Dabar virtualios realybės kūrėjai turi priimti keletą sudėtingų pasirinkimų, kaip suteikti vartotojui galimybę judėti tiek fizinėje, tiek virtualioje aplinkoje. Kas atsitiks, jei vartotojas turi pasiekti plotą, esantį šiek tiek už naudingos fizinės erdvės kambaryje? Arba aplink kvartalą? Arba už mylių?

Jei vartotojui reikia keliauti per kambarį, kad paimtų daiktą, kambario masto virtualioje realybėje jis gali tiesiog nueiti iki objekto. Tačiau jei jam reikia nukeliauti didelį atstumą kambario mastu, pradeda kilti problemų. Tokiais atvejais kūrėjai turi nustatyti, kada leisti vartotojui fiziškai pereiti prie arti esančių objektų, bet ir kada padėti vartotojui pasiekti toliau esančius objektus. Šios problemos yra išsprendžiamos, tačiau virtualioji realybė vis dar yra gana ankstyvoje stadijoje, todėl virtualios realybės kūrėjų geriausia praktika, susijusi su šiais sprendimais, vis dar eksperimentuojama.

Virtualios realybės įrenginiai: stebėjimas iš vidaus

Šiuo metu tik aukščiausios klasės vartotojų ausinės siūlo kambario masto patirtį. Šioms aukščiausios klasės ausinėms paprastai reikalingas laidinis ryšys su kompiuteriu, o naudotojai dažnai nepatogiai pereina per laidus, kai juda kambario mastu. Ši laidinio ryšio problema paprastai yra dvejopa: reikia prijungti laidus, kad būtų rodomas vaizdas ausinėse, o norint sekti ausines fizinėje erdvėje.

Ausinių gamintojai bandė išspręsti šią laidinio ekrano problemą, o daugelis antrosios kartos virtualios realybės ausinių yra kuriamos atsižvelgiant į belaidžius sprendimus. Tuo tarpu tokios įmonės kaip „ DisplayLink“ ir „ TPCast“ taip pat tiria būdus, kaip transliuoti vaizdo įrašą į ausines be laidinio ryšio.

Dėl sekimo pusėje, tiek Vive ir Rifto šiuo metu riboja jų ribų įsikūrusio išorėje-in stebėjimo sistemų, kur ausinių ir valdikliai yra stebimi per išorinį įrenginį.

Už ausinių ribų papildoma aparatinė įranga (vadinama atitinkamai Rift ir Vive jutikliais arba švyturiais ) yra patalpinta aplink patalpą, kurioje vartotojas judės virtualios realybės erdvėje. Šie jutikliai yra atskirti nuo pačių ausinių. Įdėjus juos aplink patalpą, galima itin tiksliai sekti vartotojo ausines ir valdiklius 3D erdvėje, tačiau naudotojai gali judėti tik jutiklio matymo lauke. Kai vartotojas išeina už šios erdvės ribų, sekimas prarandamas.

Žemiau esančiame paveikslėlyje parodyta pirmosios kartos „HTC Vive“ sąranka, kurią naudojant reikia sumontuoti švyturius aplink norimą sekti erdvę. Tada apibrėžiate savo „žaidžiamą“ erdvę vilkdami valdiklius aplink turimą sritį (kuri turi būti matomoje švyturių zonoje). Šis procesas apibrėžia sritį, kurioje galite persikelti. Daugelis pirmosios kartos kambario masto ausinių apibrėžia erdvę panašiai.

HTC Vive kambario sąranka.

Priešingai, stebėjimas iš vidaus į išorę patalpina jutiklius pačioje ausinėje, todėl nebereikia išorinių stebėjimo jutiklių. Jis remiasi laisvų rankų įranga, kad interpretuotų gylio ir pagreičio signalus iš realios aplinkos, kad būtų galima koordinuoti vartotojo judėjimą virtualioje realybėje. „Windows Mixed Reality“ ausinės šiuo metu naudoja stebėjimą iš vidaus.

„Inside-out“ stebėjimas buvo virtualios realybės „šventasis gralis“; pašalinus išorinių jutiklių poreikį, naudotojams nebereikės apsiriboti mažoje erdvėje, kad galėtų judėti. Tačiau, kaip ir kiekvienas technologijos pasirinkimas, tai kainuoja. Šiuo metu stebėjimas iš vidaus užtikrina ne tokį tikslų aplinkos stebėjimą ir turi kitų trūkumų, pvz., prarandamas valdiklių sekimas, jei jie nukeliauja per toli nuo ausinių matomumo.

Tačiau gamintojai stengiasi išspręsti šias problemas, nes daugelis antrosios kartos ausinių naudoja fizinį judėjimą virtualioje realybėje. Stebėjimas iš vidaus gali visiškai neatleisti nuo būtinybės apibrėžti virtualios realybės „žaidžiamą“ erdvę. Jums vis tiek reikės metodo, kaip apibrėžti, kurioje srityje galite judėti. Tačiau patikimas stebėjimas iš vidaus leis naudoti belaides ausines be išorinių jutiklių, o tai yra didelis šuolis naujos kartos virtualioje realybėje.

Nors daugumą aukščiausios klasės pirmosios kartos virtualios realybės ausinių vis dar reikia prijungti prie kompiuterio arba išorinių jutiklių, įmonės randa kūrybiškų būdų, kaip išspręsti šias problemas. Tokios įmonės kaip VOID įdiegė savo naujoviškus sprendimus, kurie suteikia žvilgsnį į tai, kokią patirtį gali pasiūlyti visiškai savarankiškos virtualios realybės ausinės. VOID yra vieta pagrįsta virtualios realybės įmonė, siūlanti tai, ką jie vadina hiperrealybe, leidžianti vartotojams fiziškai sąveikauti su skaitmeniniais elementais.

VOID technologijos kertinis akmuo yra jų kuprinė virtualios realybės sistema. Kuprinės / ausinių / virtualaus ginklo sistema leidžia VOID suplanuoti ištisus sandėlius, kurių vertė yra fizinė erdvė, ir padengti ją individualia skaitmenine fizinės erdvės aplinka. Galimybės, kurias tai sukuria, yra neribotos. Ten, kur realiame pasaulyje yra paprastos durys, VOID gali sukurti atitinkamas skaitmenines duris, sklidinas gleivėmis ir vynmedžiais. Tai, kas realiame pasaulyje gali būti neapsakoma pilka dėžutė, gali tapti senovine alyvos lempa, kuri apšvies vartotoją per visiškai skaitmeninę patirtį.

Tikėtina, kad šiuo metu VOID naudojamas kuprinės formos veiksnys nebus sėkmingas masinio vartotojų mastu. Tai sudėtinga, brangu ir tikriausiai per sudėtinga aptarnauti masinę auditoriją. Tačiau naudojant VOID teikiamas su vieta susijusias funkcijas, jis puikiai veikia ir leidžia suprasti, kokio lygio virtualioji realybė gali pasiūlyti atsijungus nuo laidų ir kabelių.

Atrodo, kad tiek „Vive“, tiek „Rift“ ruošiasi pristatyti belaides ausines jau 2018 m., o „ HTC Vive Focus“ (jau išleistas Kinijoje) ir būsimi „ Oculus“ Santa Cruz kūrėjų rinkiniai naudoja stebėjimą iš vidaus.

Haptinis grįžtamasis ryšys virtualios realybės įrenginiuose

Haptinis grįžtamasis ryšys, ty lytėjimo pojūtis, skirtas teikti informaciją galutiniam vartotojui, jau integruotas į daugelį esamų virtualios realybės valdiklių. „Xbox One“ valdiklis, „HTC Vive Wands“ ir „ Oculus Touch“ valdikliai turi galimybę skambėti / vibruoti, kad vartotojui pateiktų šiek tiek kontekstinės informacijos: renkatės prekę. Jūs spaudžiate mygtuką. Jūs uždarėte duris.

Tačiau šių valdiklių grįžtamasis ryšys yra ribotas. Šių įrenginių grįžtamasis ryšys yra panašus į jūsų mobiliojo įrenginio vibravimą gavus pranešimą. Nors tai puikus pirmasis žingsnis ir geriau nei jokio grįžtamojo ryšio, pramonė turi stumti haptics daug toliau, kad iš tikrųjų imituotų fizinį pasaulį esant virtualioje erdvėje. Yra nemažai įmonių, norinčių išspręsti prisilietimo virtualioje realybėje problemą.

„Go Touch VR “ sukūrė virtualios realybės jutiklinę sistemą, skirtą nešioti ant vieno ar kelių pirštų, kad imituotų fizinį prisilietimą virtualioje realybėje. „Go Touch VR“ yra šiek tiek daugiau nei prietaisas, kuris prisisega prie pirštų galų ir įvairia jėga stumia pirštų galiukus. „Go Touch VR“ teigia, kad įrenginys gali sukurti stebėtinai tikrovišką pojūtį, kai skaitmeniniame pasaulyje paimamas fizinis objektas.

Kitos įmonės, tokios kaip „Tactical Haptics“, siekia išspręsti „haptic“ grįžtamojo ryšio problemą valdiklyje. Naudodami daugybę slankiojančių plokščių savo Reactive Grip valdiklio paviršiaus rankenoje, jie teigia, kad gali imituoti trinties jėgų tipus, kuriuos jaustumėte sąveikaudami su fiziniais objektais.

Smūgiuodami į kamuolį teniso rakete jaustumėte, kaip raketė stumiasi žemyn prieš jūsų rankeną. Judindami sunkius daiktus pajusite didesnę jėgą, stumiančią ranką, nei judindami lengvesnius daiktus. Tapydami teptuku jaustumėte, kaip teptukas traukiasi į ranką, tarsi vilktumėte jį per popierių ar drobę. „Tactical Haptics“ teigia, kad gali imituoti kiekvieną iš šių scenarijų daug tiksliau, nei šiuo metu leidžia dauguma valdiklių.

Tolimiausioje virtualiosios realybės haptikos skalės gale yra tokios įmonės kaip HaptX ir bHaptics, kuriančios pilnavertes haptic pirštines, liemenes, kostiumus ir egzoskeletus.

„bHaptics“ šiuo metu kuria belaidį „TactSuit“ . „TactSuit“ apima haptic kaukę, liemenę ir haptic rankoves. Varomas ekscentriškai besisukančių masinės vibracijos variklių, jis paskirsto šiuos vibracijos elementus liemenės veide, priekyje ir gale bei rankovėse. „bHaptics“ teigimu, tai suteikia daug rafinuotesnį įtraukiantį potyrį, leidžiantį naudotojams „pajusti“ sprogimo, ginklo atatrankos pojūtį arba pojūtį, kai buvo smogta į krūtinę.

„HaptX“ yra viena iš kompanijų, tyrinėjančių tolimiausius virtualios realybės haptikos pasiekimus su savo „HaptX“ platforma. HaptX kuria išmaniąją tekstilę, leidžiančią pajusti objektų tekstūrą, temperatūrą ir formą. Šiuo metu kuriamas haptinės pirštinės prototipas, skirtas virtualiai įvesti ir pritaikyti tikrovišką prisilietimą bei priverstinį grįžtamąjį ryšį su virtualia realybe. Tačiau „HaptX“ žengia žingsnį aukščiau už standartinius daugumos haptinės aparatinės įrangos vibracinius taškus. „HaptX“ išrado tekstilę, kuri prispaudžiama prie vartotojo odos per integruotus mikroskysčių oro kanalus, kurie gali suteikti grįžtamąjį ryšį galutiniam vartotojui.

„HaptX“ teigia, kad naudojant technologijas suteikiama daug geresnė patirtis nei tie įrenginiai, kuriuose yra tik vibracija, imituojanti haptics. Kartu su virtualios realybės vaizdais, HaptX sistema priartina vartotojus prie visiškai įtraukiančių virtualios realybės patirčių. „HaptX“ sistema gali panaudoti savo technologijas ir sukurti visą kūną apimančią haptinę platformą, leidžiančią iš tikrųjų pajusti virtualią realybę. Šiame paveikslėlyje parodytas naujausio HaptX pirštinių prototipo, skirto virtualiai realybei, pavyzdys.

„HaptX
HaptX VR“ pirštinių sutikimu.