Virtuālās realitātes ierīces: funkcijas

Papildus cenai un austiņu dizainam ir arī vairākas dažādas pieejas, ko katrs ražotājs izmanto attiecībā uz tā piedāvāto virtuālās realitātes pieredzi. Tālāk sniegtajā informācijā ir aplūkotas dažas no svarīgākajām virtuālās realitātes funkcijām.

Telpas mēroga un stacionāra pieredze virtuālajā realitātē

Telpas mērogs attiecas uz lietotāja spēju brīvi staigāt pa virtuālās realitātes spēles laukumu, un viņa reālās dzīves kustības tiek izsekotas digitālajā vidē. Pirmās paaudzes virtuālās realitātes ierīcēm būs nepieciešams papildu aprīkojums ārpus austiņām, piemēram, infrasarkanie sensori vai kameras, lai uzraudzītu lietotāja kustību 3D telpā.

Vai vēlaties doties pastaigā uz zivju baru, kas peld jums apkārt zem ūdens? Vai rāpot pa virtuālā kosmosa kuģa grīdu, dzenoties pēc sava robota suņa? Vai staigāt apkārt un izpētīt katru Mikelandželo Dāvida 3D kopijas collu ? Ja jūsu reālajā fiziskajā telpā varat to darīt, varat veikt šīs darbības telpas mērogā.

Lai gan lielākajai daļai pirmās paaudzes virtuālās realitātes ierīču ir nepieciešamas ārējas ierīces, lai nodrošinātu telpas mēroga pieredzi, tas ātri mainās daudzās otrās paaudzes ierīcēs, kurās tiek izmantota iekšēja izsekošana.

No otras puses, stacionāra pieredze ir tikai tas, kas izklausās: virtuālās realitātes pieredze, kurā pieredze ir paredzēta lietotājam, kurš lielāko daļu pieredzes paliek sēdus vai stāv vienā vietā. Pašlaik augstākās klases virtuālās realitātes ierīces (piemēram, Vive , Rift vai WinMR austiņas ) nodrošina telpas mēroga pieredzi, savukārt zemākās klases mobilās ierīces to nedara.

Telpas mēroga pieredze var būt daudz ieskaujošāka nekā stacionāra pieredze, jo lietotāja kustība tiek pārvērsta digitālajā vidē. Ja lietotājs vēlas staigāt pa digitālo telpu, viņa vienkārši iet pāri fiziskajai telpai. Ja viņa vēlas pastiepties zem galda, viņa vienkārši pietupās fiziskajā pasaulē un sniedzas zem galda. Lai to izdarītu stacionārā režīmā, būtu nepieciešama kustība, izmantojot kursorsviru vai līdzīgu aparatūru, kas izrauj lietotāju no pieredzes un padara to mazāk ieskaujošu. Reālajā pasaulē mēs piedzīvojam savu realitāti caur kustību fiziskajā telpā; virtuālās realitātes pieredze, kas ļauj fiziskai kustībai būt tālu, lai justos “īstākā”.

Telpas mērogs nav bez trūkumiem. Telpas mēroga pieredzei var būt nepieciešama diezgan liela tukša fiziska vieta, ja lietotājs vēlas staigāt virtuālajā realitātē, nesaskaroties ar fiziskiem šķēršļiem. Lielākajai daļai no mums nav praktiski izmantot veselas telpas ar tukšu vietu virtuālās realitātes iestatīšanai mājās, lai gan izstrādātāji var izmantot dažādus trikus, lai cīnītos pret šo vietas trūkumu.

Telpas mēroga digitālajā pieredzē ir jāiekļauj arī šķēršļi, kas norāda, kur pastāv reālās pasaules fiziskās barjeras, lai novērstu lietotāju iekļūšanu durvīs un sienās, parādot digitālajā pasaulē robežas, kur pastāv fiziskās pasaules robežas.

Tālāk esošajā attēlā ir parādīts, kā HTC Vive austiņas pašlaik risina šo problēmu. Kad lietotājs austiņās klīst pārāk tuvu reālai barjerai (kā noteikts telpas iestatīšanas laikā), pārtraukta līnija zaļa "hologrammas siena" brīdina lietotāju par šķērsli. Tas nav ideāls risinājums, taču, ņemot vērā kustības izaicinājumus virtuālajā realitātē, tas darbojas pietiekami labi šīs paaudzes austiņām. Iespējams, ka pēc dažām paaudzēm austiņas spēs automātiski noteikt reālās pasaules šķēršļus un atzīmēt tos digitālajā pasaulē.

“Hologrammas sienas” apmale, kas redzama HTC Vive.

Daudzām telpas mēroga virtuālās realitātes pieredzēm lietotājiem arī ir jāveic attālumi, kas ir daudz lielāki, nekā var uzņemt viņu fiziskā telpa. Risinājums ceļošanai stacionāros piedzīvojumos parasti ir vienkārša izvēle. Tā kā lietotājs nevar fiziski pārvietoties savā stacionārajā pieredzē, vai nu visa pieredze notiek vienā vietā, vai arī tiek izmantota cita pārvietošanās metode (piemēram, izmantojot kontrolieri, lai pārvietotu varoni videospēlē).

Telpas mēroga pieredze rada atšķirīgu problēmu kopumu. Lietotājs tagad var pārvietoties virtuālajā pasaulē, bet tikai tādā attālumā, ko pieļauj katra lietotāja unikālais fiziskais uzstādījums. Daži lietotāji virtuālajā realitātē var fiziski noiet 20 pēdu attālumu. Citu lietotāju fiziskās virtuālās realitātes spēļu zonas var būt šauras, un viņiem var būt tikai 7 pēdas fiziski staigāt, ko var līdzināties virtuālajā vidē.

Virtuālās realitātes izstrādātājiem tagad ir jāizdara dažas grūtas izvēles attiecībā uz to, kā ļaut lietotājam pārvietoties gan fiziskajā, gan virtuālajā vidē. Kas notiek, ja lietotājam ir jāsasniedz zona, kas atrodas nedaudz ārpus izmantojamās fiziskās telpas telpā? Vai ap kvartālu? Vai jūdžu attālumā?

Ja lietotājam ir jāpārvietojas pa istabu, lai paņemtu kādu priekšmetu, telpas mēroga virtuālajā realitātē viņš var vienkārši aiziet līdz objektam. Tomēr, ja viņam ir nepieciešams veikt lielu attālumu istabas mērogā, sāk rasties problēmas. Šādos gadījumos izstrādātājiem ir jānosaka, kad ļaut lietotājam fiziski pāriet uz tuvu esošiem objektiem, kā arī, kad palīdzēt lietotājam sasniegt objektus, kas atrodas tālāk. Šīs problēmas ir atrisināmas, taču, tā kā virtuālā realitāte joprojām ir relatīvi sākumstadijā, virtuālās realitātes izstrādātāju labākā prakse attiecībā uz šiem risinājumiem joprojām tiek eksperimentēta.

Virtuālās realitātes ierīces: izsekošana no iekšpuses

Pašlaik tikai augstākās klases patērētāju austiņas piedāvā telpas mēroga pieredzi. Šīm augstākās klases austiņām parasti ir nepieciešams vadu savienojums ar datoru, un lietotāji, pārvietojoties telpas mērogā, bieži vien neveikli kāpj pāri vadiem. Šī vadu problēma parasti ir divējāda: vadi ir nepieciešami attēla displejam austiņās, un vadi ir nepieciešami austiņu izsekošanai fiziskajā telpā.

Austiņu ražotāji ir mēģinājuši atrisināt šo vadu displeja problēmu, un daudzas otrās paaudzes virtuālās realitātes austiņas tiek izstrādātas, ņemot vērā bezvadu risinājumus. Tikmēr uzņēmumi, piemēram, DisplayLink un TPCast , arī pēta veidus, kā straumēt video austiņās, neizmantojot vadu savienojumu.

Izsekošanas pusē gan Vive, gan Rift pašlaik ierobežo to ārēji balstītās ārējās izsekošanas sistēmas, kurās austiņas un kontrolleri tiek izsekoti, izmantojot ārēju ierīci.

Ārpus austiņām papildu aparatūra (ko sauc attiecīgi par Rift un Vive sensoriem vai bākām ) tiek novietota ap telpu, kurā lietotājs pārvietosies virtuālās realitātes telpā. Šie sensori ir atsevišķi no pašām austiņām. To novietošana telpā ļauj ārkārtīgi precīzi izsekot lietotāja austiņām un kontrolleriem 3D telpā, taču lietotāji var pārvietoties tikai sensora redzes laukā. Kad lietotājs pārvietojas ārpus šīs vietas, izsekošana tiek zaudēta.

Zemāk esošajā attēlā ir parādīta pirmās paaudzes HTC Vive iestatīšana, kas paredz, ka jums ir jāuzstāda bākas ap vietu, kuru vēlaties izsekot. Pēc tam jūs definējat savu “spēlējamo” vietu, velkot kontrolierus ap pieejamo apgabalu (kam jāatrodas bāku redzamā diapazonā). Šis process nosaka apgabalu, kurā varat pārvietoties. Daudzas pirmās paaudzes telpas mēroga austiņas apstrādā savas telpas definīciju līdzīgi.

HTC Vive telpas iestatīšana.

Turpretim izsekošana no iekšpuses uz āru ievieto sensorus pašās austiņās, novēršot nepieciešamību pēc ārējiem izsekošanas sensoriem. Tas paļaujas uz austiņām, lai interpretētu dziļuma un paātrinājuma signālus no reālās vides, lai koordinētu lietotāja kustību virtuālajā realitātē. Windows Mixed Reality austiņas pašlaik izmanto izsekošanu no iekšpuses.

Izsekošana no iekšpuses uz āru ir bijusi “svētais grāls” virtuālajai realitātei; atceļot vajadzību pēc ārējiem sensoriem, lietotājiem, iespējams, vairs nebūs jāierobežo kustība nelielā platībā. Tomēr, tāpat kā katra tehnoloģijas izvēle, par to ir jāmaksā. Pašlaik iekšpuses izsekošana nodrošina mazāk precīzu vides izsekošanu, un tai ir citi trūkumi, piemēram, kontrolieru izsekošanas zudums, ja tie pārvietojas pārāk tālu ārpus austiņu redzamības līnijas.

Tomēr ražotāji koncentrējas uz šo problēmu novēršanu, jo daudzas otrās paaudzes austiņas izmanto izsekošanu no iekšpuses fiziskai kustībai virtuālajā realitātē. Izsekošana no iekšpuses var pilnībā neatbrīvot jūs no nepieciešamības definēt “atskaņojamu” virtuālās realitātes telpu. Jums joprojām būs nepieciešama metode, kā noteikt, kurā apgabalā varat pārvietoties. Tomēr stabila iekšpuses izsekošana ļaus izmantot bezvadu austiņas bez ārējiem sensoriem, kas ir liels lēciens nākamās paaudzes virtuālajā realitātē.

Lai gan lielākajai daļai augstākās klases pirmās paaudzes virtuālās realitātes austiņu joprojām ir nepieciešama piesiešana datoram vai ārējiem sensoriem, uzņēmumi meklē radošus veidus, kā novērst šīs problēmas. Uzņēmumi, piemēram, VOID, ir ieviesuši savus novatoriskos risinājumus, kas sniedz ieskatu tajā, kādu pieredzi varētu piedāvāt pilnībā autonomas virtuālās realitātes austiņas. VOID ir uz atrašanās vietu balstīts virtuālās realitātes uzņēmums, kas piedāvā to, ko viņi sauc par hiperrealitāti, ļaujot lietotājiem fiziskā veidā mijiedarboties ar digitālajiem elementiem.

VOID tehnoloģijas stūrakmens ir viņu mugursomas virtuālās realitātes sistēma. Mugursomas/austiņu/virtuālo ieroču sistēma ļauj VOID izplānot visu noliktavu vērtu fizisko telpu un pārklāt to ar fiziskās telpas digitālo vidi viens pret vienu. Iespējas, ko tas rada, ir bezgalīgas. Ja reālajā pasaulē ir vienkāršas durvis, VOID var izveidot atbilstošas ​​digitālās durvis, kas izplūst ar gļotām un vīnogulājiem. Tā, kas reālajā pasaulē varētu būt neaprakstāma pelēka kaste, var kļūt par senu eļļas lampu, kas izgaismo lietotāja ceļu cauri pilnībā digitālajai pieredzei.

Mugursomas formas faktors, ko pašlaik izmanto VOID, visticamāk, nav tāds, kas gūs panākumus masveida patērētāju mērogā. Tas ir apgrūtinoši, dārgi un, iespējams, pārāk sarežģīti, lai apkalpotu masu auditoriju. Tomēr uz atrašanās vietu balstītām pieredzēm, ko nodrošina VOID, tas darbojas labi un sniedz ieskatu virtuālās realitātes iegremdēšanas līmenī, ko varētu piedāvāt, ja tā ir atvienota no vadiem un kabeļiem.

Šķiet, ka gan Vive, gan Rift gatavojas bezvadu austiņu piegādei jau 2018. gadā, gan HTC Vive Focus (jau izlaists Ķīnā), gan Oculus gaidāmie Santa Cruz izstrādātāju komplekti, izmantojot iekšējo izsekošanu.

Haptiskā atgriezeniskā saite virtuālās realitātes ierīcēs

Haptiskā atgriezeniskā saite, kas ir taustes sajūta, kas paredzēta informācijas sniegšanai galalietotājam, jau ir iebūvēta vairākos esošos virtuālās realitātes kontrolleros. Xbox One kontrolierim, HTC Vive Wands un Oculus Touch kontrolieriem ir iespēja dārdot/vibrēt, lai sniegtu lietotājam kādu kontekstuālu informāciju: Jūs paņemat preci. Jūs nospiežat pogu. Jūs esat aizvēris durvis.

Tomēr šo kontrolieru sniegtā atgriezeniskā saite ir ierobežota. Šo ierīču sniegtā atgriezeniskā saite ir līdzīga mobilās ierīces vibrācijai, kad tā saņem paziņojumu. Lai gan tas ir jauks pirmais solis un labāk nekā bez jebkādām atsauksmēm, nozarei ir jāpaplašina haptika, lai patiesi simulētu fizisko pasauli, atrodoties virtuālajā vidē. Ir vairāki uzņēmumi, kas vēlas atrisināt pieskāriena problēmu virtuālajā realitātē.

Go Touch VR ir izstrādājis virtuālās realitātes pieskārienu sistēmu, ko valkāt uz viena vai vairākiem pirkstiem, lai imitētu fizisko pieskārienu virtuālajā realitātē. Go Touch VR ir nedaudz vairāk par ierīci, kas piesprādzējas pie pirkstu galiem un ar dažāda līmeņa spēku spiež pret pirkstu galiem. Go Touch VR apgalvo, ka ierīce var radīt pārsteidzoši reālistisku sajūtu, satverot fizisku objektu digitālajā pasaulē.

Citi uzņēmumi, piemēram, Tactical Haptics, cenšas atrisināt haptiskās atgriezeniskās saites problēmu kontrolierī. Izmantojot virkni bīdāmu plākšņu Reactive Grip kontroliera virsmas rokturī, viņi apgalvo, ka spēj simulēt berzes spēku veidus, kurus jūs varētu sajust, mijiedarbojoties ar fiziskiem objektiem.

Sitot bumbiņu ar tenisa raketi, jūs sajutīsiet, kā rakete nospiežas pret jūsu rokturi. Pārvietojot smagus priekšmetus, jūs sajutīsit lielāku spēku, kas spiežas pret roku, nekā pārvietojot vieglākus priekšmetus. Gleznojot ar otu, jūs sajutīsiet, kā ota velkas pret roku, it kā jūs to vilktu pa papīru vai audeklu. Tactical Haptics apgalvo, ka spēj atdarināt katru no šiem scenārijiem daudz precīzāk nekā vienkāršā vibrācija, ko pašlaik pieļauj lielākā daļa kontrolieru.

Virtuālās realitātes haptikas skalas tālākajā galā atrodas tādi uzņēmumi kā HaptX un bHaptics, kas izstrādā pilnvērtīgus haptiskos cimdus, vestes, uzvalkus un eksoskeletus.

bHaptics pašlaik izstrādā bezvadu TactSuit . TactSuit komplektā ietilpst haptic maska, haptic veste un haptic piedurknes. Darbojas ar ekscentriski rotējošiem masas vibrācijas motoriem, tas sadala šos vibrācijas elementus pa seju, vestes priekšpusi un aizmuguri, kā arī piedurknēm. Saskaņā ar bHaptics sniegto informāciju, tas nodrošina daudz izsmalcinātāku, ieskaujošu pieredzi, ļaujot lietotājiem “sajust” sprādziena, ieroča atsitiena vai sitiena krūtīs sajūtu.

HaptX ir viens no uzņēmumiem, kas ar savu HaptX platformu pēta visattālākās haptikas iespējas virtuālajā realitātē. HaptX veido viedos tekstilizstrādājumus, lai jūs varētu sajust objektu tekstūru, temperatūru un formu. Pašlaik tiek izstrādāts haptisko cimdu prototips, lai izmantotu virtuālo ievadi un izmantotu reālistisku pieskārienu un piespiedu atgriezenisko saiti virtuālajai realitātei. Taču HaptX sper soli tālāk par vairuma haptiskās aparatūras standarta vibrācijas punktiem. HaptX ir izgudrojis tekstilizstrādājumu, kas spiežas pret lietotāja ādu, izmantojot iegultos mikrofluidiskos gaisa kanālus, kas var nodrošināt spēka atgriezenisko saiti gala lietotājam.

HaptX apgalvo, ka tā tehnoloģijas izmantošana nodrošina daudz labāku pieredzi nekā tām ierīcēm, kurās ir tikai vibrācija, lai simulētu haptics. Kombinācijā ar virtuālās realitātes vizuālajiem materiāliem HaptX sistēma paved lietotājus soli tuvāk pilnībā ieskaujošai virtuālās realitātes pieredzei. HaptX sistēma varētu izmantot savu tehnoloģiju, lai izveidotu visa ķermeņa haptic platformu, ļaujot jums patiesi sajust virtuālo realitāti. Šajā attēlā parādīts HaptX jaunākā virtuālās realitātes cimdu prototipa piemērs.

Ar HaptX
HaptX VR cimdu pieklājību .