Naprave navidezne resničnosti: značilnosti

Poleg oblikovanja cene in slušalk obstajajo tudi številni različni pristopi, ki jih vsak proizvajalec uporablja v zvezi z izkušnjo virtualne resničnosti, ki jo ponuja. Naslednje informacije obravnavajo nekatere najpomembnejše funkcije virtualne resničnosti.

Izkušnja v velikosti sobe v primerjavi s stacionarno izkušnjo v virtualni resničnosti

Sobni obseg se nanaša na zmožnost uporabnika, da se prosto sprehaja po igralnem območju izkušnje navidezne resničnosti, pri čemer se njegova gibanja v resničnem življenju spremljajo v digitalnem okolju. Za naprave prve generacije za virtualno resničnost bo to zahtevalo dodatno opremo zunaj slušalk, kot so infrardeči senzorji ali kamere, za spremljanje gibanja uporabnika v 3D prostoru.

Se želite sprehoditi do jate rib, ki plavajo okoli vas pod vodo? Se plazite po tleh svoje virtualne vesoljske ladje in lovite svojega robotskega psa? Sprehodite se in raziščite vsak centimeter 3D replike Michelangelovega Davida? Če ima vaš fizični prostor v resničnem svetu prostor za to, lahko to storite v izkušnji v velikosti sobe.

Čeprav večina naprav prve generacije za navidezno resničnost zahteva zunanje naprave, da zagotovijo izkušnjo v obsegu prostora, se to hitro spreminja pri številnih napravah druge generacije, ki uporabljajo sledenje od znotraj navzven.

Mirovanju izkušnje, na drugi strani pa je samo tisto, kar je zvoki, kot so: virtualni realnosti izkušenj, kjer se izkušnje, zasnovan okoli uporabnik ostane sedi ali stoji na enem mestu za večino izkušenj. Trenutno naprave za navidezno resničnost višjega cenovnega razreda (kot so slušalke Vive , Rift ali WinMR ) omogočajo izkušnjo v prostoru, medtem ko izkušnje nižjega cenovnega razreda, ki temeljijo na mobilnih napravah, ne.

Izkušnje v prostorskem merilu so lahko veliko bolj poglobljene kot stacionarne izkušnje, saj je gibanje uporabnika prevedeno v njihovo digitalno okolje. Če se uporabnik želi sprehoditi po digitalni sobi, preprosto hodi čez fizično sobo. Če želi segati pod mizo, preprosto počepne v fizičnem svetu in seže pod mizo. Če bi storili enako v stacionarni izkušnji, bi bilo potrebno premikanje prek igralne palice ali podobne strojne opreme, ki uporabnika izvleče iz izkušnje in naredi občutek manj potopljenega. V resničnem svetu svojo realnost doživljamo skozi gibanje v fizičnem prostoru; izkušnje z navidezno resničnostjo, ki omogočajo, da fizično gibanje veliko prispeva k občutku bolj »resničnega«.

Sobni obseg ni brez lastnih pomanjkljivosti. Izkušnje v velikosti sobe lahko zahtevajo precej velik prazen fizični prostor, če se uporabnik želi sprehajati v navidezni resničnosti, ne da bi naletel na fizične ovire. Imeti cele sobe praznega prostora, namenjene nastavitvam navidezne resničnosti v domovih, za večino od nas ni praktično – čeprav obstajajo različni triki, ki jih razvijalci lahko uporabijo za boj proti temu pomanjkanju prostora.

Digitalne izkušnje v prostorskem merilu morajo vključevati tudi ovire, ki označujejo, kje obstajajo fizične ovire v resničnem svetu, da se prepreči, da bi uporabniki naleteli na vrata in stene, ter prikazali mejo v digitalnem svetu, kjer obstajajo meje fizičnega sveta.

Spodnja slika prikazuje, kako slušalke HTC Vive trenutno rešujejo to težavo. Ko se uporabnik v slušalkah zamakne preblizu resnične ovire (kot je opredeljeno med nastavitvijo sobe), črtkana zelena "hologramska stena" uporabnika opozori na oviro. Ni popolna rešitev, a glede na izzive gibanja v virtualni resničnosti deluje dovolj dobro za to generacijo slušalk. Morda bodo čez nekaj generacij slušalke lahko samodejno zaznale ovire v resničnem svetu in jih označile v digitalnem svetu.

Obroba »hologramske stene«, kot jo vidimo v HTC Vive.

Številne izkušnje z navidezno resničnostjo v prostorskem obsegu zahtevajo tudi, da uporabniki prepotujejo razdalje, ki so veliko večje, kot jih njihov fizični prostor lahko sprejme. Rešitev za potovanje v stacionarnih izkušnjah je na splošno preprosta izbira. Ker se uporabnik v svojih stacionarnih izkušnjah ne more fizično premikati, se celotna izkušnja odvija na enem mestu ali pa se uporablja drugačna metoda gibanja (na primer z uporabo krmilnika za premikanje lika v videoigri).

Izkušnje v prostorskem merilu prinašajo drugačen nabor težav. Uporabnik se lahko zdaj giblje v virtualnem svetu, vendar le na razdalji, ki jo dovoljuje edinstvena fizična nastavitev vsakega uporabnika. Nekateri uporabniki bodo morda lahko fizično prehodili razdaljo 20 metrov v virtualni resničnosti. Fizična igrišča za navidezno resničnost drugih uporabnikov so morda tesna in imajo morda le 7 metrov prostora za fizično hojo, ki ga je mogoče posnemati v virtualnem okolju.

Razvijalci navidezne resničnosti imajo zdaj nekaj težkih odločitev glede tega, kako uporabniku omogočiti gibanje v fizičnem in virtualnem okolju. Kaj se zgodi, če mora uporabnik doseči območje, ki je nekoliko zunaj uporabnega fizičnega prostora v prostoru? Ali okoli bloka? Ali milje stran?

Če mora uporabnik potovati po prostoru, da bi pobral predmet, bo lahko v navidezni resničnosti v velikosti sobe preprosto stopil do predmeta. Če pa mora prepotovati veliko razdaljo v sobnem merilu, pa se začnejo pojavljati težave. V teh primerih morajo razvijalci določiti, kdaj naj dovolijo uporabniku, da se fizično premakne na predmete v bližini, pa tudi kdaj naj uporabniku pomagajo doseči predmete, ki so oddaljeni. Te težave so rešljive, a ker je virtualna resničnost še v relativni povojih, se najboljše prakse za razvijalce navidezne resničnosti v zvezi s temi rešitvami še vedno eksperimentirajo.

Naprave za navidezno resničnost: sledenje navzven

Trenutno samo potrošniške slušalke višjega cenovnega razreda ponujajo izkušnjo v prostoru. Te vrhunske slušalke običajno zahtevajo žično povezavo z računalnikom in uporabniki pogosto na koncu nerodno stopijo čez žice, ko se premikajo po prostoru. Ta problem ožičenja je na splošno dvojen: ožičenje je potrebno za prikaz slike v slušalkah, ožičenje pa je potrebno za sledenje slušalk v fizičnem prostoru.

Proizvajalci slušalk so poskušali rešiti to težavo z žičnim zaslonom in številne druge generacije slušalk za navidezno resničnost se razvijajo z mislijo na brezžične rešitve. Medtem podjetja, kot sta DisplayLink in TPCast , prav tako raziskujejo načine za pretakanje videa v slušalke brez potrebe po žični povezavi.

Na strani za sledenje, so tako Vive in mrzlice trenutno omejena z njihovo sedežem zunaj zunaj-in sistemi za sledenje, kjer so slušalke in krmilniki sledimo z zunanjo napravo.

Zunaj slušalk je dodatna strojna oprema (imenovana senzorji ali svetilniki za Rift oziroma Vive) nameščena po prostoru, kjer se bo uporabnik gibal, medtem ko je v prostoru virtualne resničnosti. Ti senzorji so ločeni od samih slušalk. Njihova namestitev po prostoru omogoča izjemno natančno sledenje slušalk in krmilnikov uporabnika v 3D prostoru, vendar so uporabniki omejeni na gibanje znotraj vidnega polja senzorja. Ko se uporabnik premakne izven tega prostora, se sledenje izgubi.

Spodnja slika prikazuje nastavitev za HTC Vive prve generacije, ki zahteva, da namestite svetilnike okoli prostora, ki mu želite slediti. Nato določite svoj »igralni« prostor tako, da povlečete krmilnike po razpoložljivem območju (ki mora biti znotraj vidnega dosega svetilnikov). Ta postopek definira območje, v katerem se lahko gibljete. Številne slušalke prve generacije v velikosti sobe obravnavajo svojo definicijo prostora podobno.

Nastavitev sobe HTC Vive.

Nasprotno pa sledenje od znotraj navzven postavi senzorje v same slušalke in odpravlja potrebo po zunanjih sledilnih senzorjih. Zanaša se na slušalke za interpretacijo globin in pospeševalnih namigov iz resničnega okolja, da bi uskladil gibanje uporabnika v virtualni resničnosti. Slušalke Windows Mixed Reality trenutno uporabljajo sledenje od znotraj navzven.

Sledenje navzven je bilo »sveti gral« za virtualno resničnost; odprava potrebe po zunanjih senzorjih pomeni, da uporabnikom morda ne bo več treba biti omejen na majhno območje za gibanje. Tako kot vsaka tehnološka izbira pa ima svoje stroške. Trenutno sledenje od znotraj navzven zagotavlja manj natančno sledenje okolja in ima druge pomanjkljivosti, kot je izguba sledi krmilnikom, če potujejo predaleč izven vidnega polja slušalk.

Vendar so proizvajalci osredotočeni na odpravljanje teh težav, saj številne slušalke druge generacije uporabljajo sledenje od znotraj navzven za fizično gibanje v virtualni resničnosti. Sledenje od znotraj navzven vas morda ne bo popolnoma razbremenilo, da bi morali definirati »igralni« prostor za navidezno resničnost. Še vedno boste potrebovali metodo za določanje območja, v katerem se lahko premikate. Vendar pa bo trdno sledenje od znotraj navzven omogočilo brezžične slušalke brez zunanjih senzorjev, kar je velik preskok za naslednjo generacijo virtualne resničnosti.

Čeprav večina vrhunskih slušalk za navidezno resničnost prve generacije še vedno zahteva povezavo z računalnikom ali zunanjimi senzorji, podjetja iščejo ustvarjalne načine za reševanje teh težav. Podjetja, kot je VOID, so uvedla lastne inovativne rešitve, ki ponujajo vpogled v to, kakšne izkušnje lahko ponudijo popolnoma samostojne slušalke za virtualno resničnost. VOID je podjetje za navidezno resničnost, ki temelji na lokaciji, ki ponuja tisto, kar imenujejo hiperrealnost, in uporabnikom omogoča fizično interakcijo z digitalnimi elementi.

Temelj tehnologije VOID je njihov sistem virtualne resničnosti v nahrbtniku. Sistem nahrbtnika/slušalke/virtualne pištole omogoča VOID-u, da načrtuje celotna skladišča vrednega fizičnega prostora in ga prekriva z digitalnim okoljem fizičnega prostora ena proti ena. Možnosti, ki jih to ustvarja, so neskončne. Kjer so v resničnem svetu navadna vrata, lahko VOID ustvari ustrezna digitalna vrata, ki se izlivajo s sluzi in trto. Kar je v resničnem svetu morda neopisljiva siva škatla, lahko postane starodavna oljna svetilka, ki uporabniku osvetli pot skozi popolnoma digitalno izkušnjo.

Faktor oblike nahrbtnika, ki ga trenutno uporablja VOID, verjetno ni tisti, ki bo dosegel uspeh pri množičnem potrošniku. Je okoren, drag in verjetno preveč zapleten, da bi služil množičnemu občinstvu. Vendar pa za izkušnje, ki temeljijo na lokaciji, ki jih ponuja VOID, deluje dobro in daje vpogled v raven potopitve, ki bi jo lahko ponudila virtualna resničnost, ko je odvezana od kablov in kablov.

Zdi se, da se tako Vive kot Rift pripravljata na pošiljanje brezžičnih slušalk že leta 2018, pri čemer bosta tako HTC Vive Focus (že izdan na Kitajskem) kot Oculusovi prihajajoči kompleti razvijalcev Santa Cruz uporabljali sledenje navznoter.

Haptične povratne informacije v napravah za virtualno resničnost

Haptična povratna informacija, ki je občutek za dotik, zasnovan za zagotavljanje informacij končnemu uporabniku, je že vgrajena v številne obstoječe krmilnike virtualne resničnosti. Krmilnik Xbox One, HTC Vive Wands in krmilniki Oculus Touch imajo možnost ropotanja/vibriranja, da uporabniku zagotovijo nekaj kontekstualnih informacij: Izberete predmet. Pritiskaš gumb. Zaprl si vrata.

Vendar so povratne informacije, ki jih zagotavljajo ti krmilniki, omejene. Povratne informacije, ki jih zagotavljajo te naprave, so podobne kot vaša mobilna naprava vibrira, ko prejme obvestilo. Čeprav je to lep prvi korak in bolje kot brez povratnih informacij, mora industrija potisniti haptiko veliko dlje, da bi resnično simulirala fizični svet v virtualnem. Obstaja več podjetij, ki želijo rešiti vprašanje dotika v virtualni resničnosti.

Go Touch VR je razvil sistem na dotik navidezne resničnosti, ki ga lahko nosite na enem ali več prstih za simulacijo fizičnega dotika v navidezni resničnosti. Go Touch VR je le malo več kot naprava, ki se pripne na konce vaših prstov in z različnimi ravnmi sile pritisne na konice prstov. Go Touch VR trdi, da lahko naprava ustvari presenetljivo realističen občutek prijema fizičnega predmeta v digitalnem svetu.

Druga podjetja, kot je Tactical Haptics, želijo rešiti problem haptičnih povratnih informacij znotraj krmilnika. Z uporabo vrste drsnih plošč v površinskem ročaju njihovega krmilnika Reactive Grip trdijo, da lahko simulirajo vrste sil trenja, ki bi jih občutili pri interakciji s fizičnimi predmeti.

Ko udarite žogico s teniškim loparjem, bi začutili, da se lopar potisne ob vaš oprijem. Pri premikanju težkih predmetov bi občutili večjo silo, ki pritiska na roko kot pri premikanju lažjih predmetov. Pri slikanju s čopičem bi začutili, kako čopič vleče ob roko, kot da bi ga vlečeli po papirju ali platnu. Tactical Haptics trdi, da lahko posnema vsak od teh scenarijev veliko natančneje, kot jih trenutno dovoljuje preprosta vibracija večine krmilnikov.

Na skrajnem koncu lestvice haptike v virtualni resničnosti so podjetja, kot sta HaptX in bHaptics, ki razvijajo popolne haptične rokavice, telovnike, obleke in eksoskelete.

bHaptics trenutno razvija brezžični TactSuit . TactSuit vključuje haptično masko, haptični telovnik in haptične rokave. Poganjajo ga ekscentrični vrtljivi masni vibracijski motorji, ki te vibracijske elemente porazdelijo po obrazu, sprednjem in zadnjem delu jopiča ter rokavih. Po mnenju bHaptics to omogoča veliko bolj izpopolnjeno poglobljeno izkušnjo, ki uporabnikom omogoča, da "občutijo" občutek eksplozije, odmika orožja ali občutek udarca v prsni koš.

HaptX je eno od podjetij, ki s svojo platformo HaptX raziskuje najbolj oddaljene dosege haptike v virtualni resničnosti. HaptX ustvarja pametne tekstilije, ki vam omogočajo, da občutite teksturo, temperaturo in obliko predmetov. Trenutno izdeluje prototip haptične rokavice, ki bo prevzela virtualni vnos in uporabila realističen dotik ter sili povratne informacije v navidezno resničnost. Toda HaptX naredi korak dlje od standardnih vibrirajočih točk večine haptične strojne opreme. HaptX je izumil tekstil, ki pritiska na kožo uporabnika prek vgrajenih mikrofluidnih zračnih kanalov, ki lahko končnemu uporabniku zagotovijo povratno informacijo o sili.

HaptX trdi, da njegova uporaba tehnologije zagotavlja veliko boljšo izkušnjo v primerjavi s tistimi napravami, ki vključujejo samo vibracije za simulacijo haptike. V kombinaciji z vizualizacijo navidezne resničnosti sistem HaptX uporabnike popelje korak bližje popolnoma poglobljeni izkušnji virtualne resničnosti. Sistem HaptX bi lahko s svojo tehnologijo prenesel do realizacije haptične platforme za celotno telo, ki vam omogoča, da resnično začutite navidezno resničnost. Ta slika prikazuje primer najnovejšega prototipa rokavic HaptX za virtualno resničnost.

Z dovoljenjem
rokavic HaptX HaptX VR.