Zariadenia virtuálnej reality: Vlastnosti

Okrem ceny a dizajnu náhlavnej súpravy existuje aj množstvo rôznych prístupov, ktoré každý výrobca používa, pokiaľ ide o zážitok z virtuálnej reality, ktorý ponúka. Nasledujúce informácie sa zaoberajú niektorými z najdôležitejších funkcií virtuálnej reality.

Priestorový verzus stacionárny zážitok vo virtuálnej realite

Mierka miestnosti sa vzťahuje na schopnosť používateľa voľne sa prechádzať po hracej ploche zážitku z virtuálnej reality, pričom jeho pohyby v reálnom živote sú sledované v digitálnom prostredí. V prípade zariadení s virtuálnou realitou prvej generácie si to bude vyžadovať ďalšie vybavenie mimo headsetu, ako sú infračervené senzory alebo kamery, na sledovanie pohybu používateľa v 3D priestore.

Chcete sa prejsť do kŕdľa rýb, ktoré okolo vás plávajú pod vodou? Plaziť sa po podlahe svojej virtuálnej vesmírnej lode a naháňať svojho robotického psa? Prechádzať sa a skúmať každý centimeter 3D repliky Michelangelovho Dávida? Za predpokladu, že váš fyzický priestor v reálnom svete má na to priestor, môžete tieto veci robiť v prostredí miestnosti.

Aj keď väčšina zariadení virtuálnej reality prvej generácie vyžaduje externé zariadenia na poskytovanie zážitku v rozsahu miestnosti, v mnohých zariadeniach druhej generácie, ktoré využívajú sledovanie zvnútra von, sa to rýchlo mení.

Na druhej strane stacionárny zážitok je presne to, čo znie: zážitok z virtuálnej reality, kde je zážitok navrhnutý tak, aby používateľ zostal sedieť alebo stáť na jednom mieste pre väčšinu zážitku. Zariadenia virtuálnej reality vyššej kategórie (ako sú náhlavné súpravy Vive , Rift alebo WinMR ) v súčasnosti umožňujú zážitky na úrovni miestnosti, zatiaľ čo mobilné zariadenia nižšej kategórie nie.

Zážitky na úrovni miestnosti môžu pôsobiť oveľa pôsobivejšie ako stacionárne zážitky, pretože pohyb používateľa sa prenáša do jeho digitálneho prostredia. Ak chce používateľ prejsť cez digitálnu miestnosť, jednoducho prejde cez fyzickú miestnosť. Ak chce siahnuť pod stôl, jednoducho si drepne vo fyzickom svete a siahne pod stôl. Robiť to isté v stacionárnom prostredí by si vyžadovalo pohyb pomocou joysticku alebo podobného hardvéru, ktorý používateľa vytrhne zo zážitku a bude sa cítiť menej pohlcujúci. V reálnom svete prežívame našu realitu prostredníctvom pohybu vo fyzickom priestore; skúsenosti s virtuálnou realitou, ktoré umožňujú, aby fyzický pohyb prešiel dlhou cestou k pocitu „skutočnejšieho“.

Mierka miestnosti nie je bez svojich nevýhod. Zážitky na úrovni miestnosti môžu vyžadovať pomerne veľký prázdny fyzický priestor, ak sa chce používateľ pohybovať vo virtuálnej realite bez toho, aby narazil do fyzických prekážok. Mať celé miestnosti prázdneho priestoru určeného na nastavenia virtuálnej reality v domácnostiach nie je pre väčšinu z nás praktické – hoci existujú rôzne triky, ktoré môžu vývojári použiť na boj proti tomuto nedostatku miesta.

Digitálne zážitky na úrovni miestnosti musia zahŕňať aj bariéry označujúce, kde existujú fyzické bariéry v skutočnom svete, aby sa používateľom zabránilo vraziť do dverí a stien, čím sa v digitálnom svete zobrazí hranica, kde existujú hranice fyzického sveta.

Obrázok nižšie ukazuje, ako náhlavná súprava HTC Vive momentálne rieši tento problém. Keď sa používateľ v náhlavnej súprave zatúla príliš blízko k skutočnej prekážke (ako je definovaná pri nastavovaní miestnosti), prerušovaná zelená „hologramová stena“ používateľa upozorní na prekážku. Nie je to dokonalé riešenie, ale vzhľadom na výzvy pohybu vo virtuálnej realite to funguje dostatočne dobre pre túto generáciu slúchadiel. Možno o niekoľko generácií neskôr budú slúchadlá schopné automaticky rozpoznať prekážky v reálnom svete a označiť ich v digitálnom svete.

Hranica „hologramovej steny“ tak, ako ju vidíte v HTC Vive.

Mnohé skúsenosti s virtuálnou realitou v meradle miestnosti tiež vyžadujú, aby používatelia cestovali na oveľa väčšie vzdialenosti, ako je ich fyzický priestor. Riešenie pre cestovanie v stacionárnych zážitkoch je vo všeobecnosti jednoduchá voľba. Pretože sa používateľka nemôže fyzicky pohybovať vo svojich stacionárnych skúsenostiach, buď sa celý zážitok odohráva na jedinom mieste, alebo sa používa iný spôsob pohybu (napríklad pomocou ovládača na pohyb postavy vo videohre).

Skúsenosti na úrovni miestnosti prinášajú iný súbor problémov. Používateľ sa teraz môže pohybovať vo virtuálnom svete, ale iba na vzdialenosť, ktorú umožňuje jedinečné fyzické nastavenie každého používateľa. Niektorí používatelia môžu byť schopní fyzicky prejsť vzdialenosť 20 stôp vo virtuálnej realite. Fyzické herné oblasti virtuálnej reality iných používateľov môžu byť tesné a môžu mať iba 7 stôp priestoru na fyzickú prechádzku, ktorý možno napodobniť vo virtuálnom prostredí.

Vývojári virtuálnej reality teraz musia urobiť niekoľko náročných rozhodnutí, pokiaľ ide o to, ako umožniť používateľovi pohybovať sa vo fyzickom aj virtuálnom prostredí. Čo sa stane, ak používateľ potrebuje dosiahnuť oblasť mierne mimo využiteľného fyzického priestoru v miestnosti? Alebo okolo bloku? Alebo na míle ďaleko?

Ak používateľ potrebuje prejsť cez miestnosť, aby si mohol vyzdvihnúť predmet, vo virtuálnej realite na úrovni miestnosti môže byť schopný jednoducho prejsť k objektu. Ak však potrebuje prejsť veľkú vzdialenosť v mierke miestnosti, začnú sa objavovať problémy. V týchto prípadoch musia vývojári určiť, kedy dovoliť používateľovi fyzicky sa pohybovať k blízkym objektom, ale aj kedy pomôcť používateľovi dostať sa k vzdialenejším objektom. Tieto problémy sú riešiteľné, ale keďže virtuálna realita je stále v relatívnom plienkach, stále sa experimentuje s najlepšími postupmi pre vývojárov virtuálnej reality, pokiaľ ide o tieto riešenia.

Zariadenia virtuálnej reality: Sledovanie zvnútra von

V súčasnosti iba náhlavné súpravy vyššej kategórie pre spotrebiteľov ponúkajú zážitok z miestnosti. Tieto špičkové náhlavné súpravy zvyčajne vyžadujú káblové pripojenie k počítaču a používatelia často pri pohybe v miestnosti nešikovne prekračujú káble. Tento problém s káblovým pripojením je vo všeobecnosti dvojaký: Zapojenie je potrebné na zobrazenie obrazu v náhlavnej súprave a zapojenie je potrebné na sledovanie náhlavnej súpravy vo fyzickom priestore.

Výrobcovia náhlavných súprav sa snažia vyriešiť tento problém s káblovým displejom a mnohé z druhej generácie náhlavných súprav pre virtuálnu realitu sa vyvíjajú s ohľadom na bezdrôtové riešenia. Spoločnosti ako DisplayLink a TPCast medzičasom tiež skúmajú spôsoby streamovania videa do náhlavnej súpravy bez potreby káblového pripojenia.

Na strane sledovania sú Vive aj Rift v súčasnosti obmedzené svojimi externe založenými systémami sledovania zvonka dovnútra, kde sú slúchadlá a ovládače sledované prostredníctvom externého zariadenia.

Mimo náhlavnej súpravy je okolo miestnosti, v ktorej sa bude používateľ pohybovať v priestore virtuálnej reality, umiestnený ďalší hardvér (nazývaný senzory alebo majáky pre Rift a Vive). Tieto senzory sú oddelené od samotnej náhlavnej súpravy. Ich umiestnenie v miestnosti umožňuje mimoriadne presné sledovanie náhlavnej súpravy a ovládačov používateľa v 3D priestore, no používatelia sú obmedzení na pohyb v zornom poli snímača. Keď sa používateľ presunie mimo tento priestor, sledovanie sa stratí.

Obrázok nižšie zobrazuje nastavenie prvej generácie HTC Vive, ktorá vyžaduje, aby ste okolo priestoru, ktorý chcete sledovať, namontovali majáky. Potom definujte svoj „hrateľný“ priestor pretiahnutím ovládačov po dostupnej oblasti (ktorá musí byť vo viditeľnom dosahu majákov). Tento proces vymedzuje oblasť, do ktorej sa môžete nasťahovať. Mnoho náhlavných súprav prvej generácie v mierke miestnosti rieši vymedzenie priestoru podobne.

Nastavenie miestnosti HTC Vive.

Naproti tomu sledovanie zvnútra von umiestňuje snímače do samotnej náhlavnej súpravy, čím sa odstraňuje potreba externých snímačov sledovania. Spolieha sa na to, že náhlavná súprava interpretuje signály hĺbky a zrýchlenia z prostredia reálneho sveta, aby koordinovala pohyb používateľa vo virtuálnej realite. Náhlavné súpravy Windows Mixed Reality v súčasnosti využívajú sledovanie zvnútra von.

Sledovanie zvnútra von bolo „svätým grálom“ pre virtuálnu realitu; odstránenie potreby externých senzorov znamená, že používatelia už nemusia byť obmedzení na malý priestor na pohyb. Rovnako ako každá voľba technológie však niečo stojí. V súčasnosti sledovanie zvnútra von poskytuje menej presné sledovanie prostredia a trpí ďalšími nevýhodami, ako je strata prehľadu o ovládačoch, ak sa pohybujú príliš ďaleko mimo viditeľnosti slúchadiel.

Výrobcovia sa však zameriavajú na vyriešenie týchto problémov, pričom mnohé náhlavné súpravy druhej generácie využívajú sledovanie fyzického pohybu vo virtuálnej realite zvnútra von. Sledovanie zvnútra vás nemusí úplne zbaviť potreby definovať „hrateľný“ priestor pre virtuálnu realitu. Stále budete potrebovať metódu na definovanie oblasti, v ktorej sa môžete pohybovať. Avšak solídne sledovanie smerom dovnútra umožní bezdrôtové slúchadlá bez externých senzorov, čo je veľký skok pre ďalšiu generáciu virtuálnej reality.

Aj keď väčšina špičkových náhlavných súprav prvej generácie pre virtuálnu realitu stále vyžaduje pripojenie k počítaču alebo externým senzorom, spoločnosti nachádzajú kreatívne spôsoby, ako tieto problémy vyriešiť. Spoločnosti ako VOID implementovali svoje vlastné inovatívne riešenia, ktoré ponúkajú pohľad na to, aké zážitky môže ponúknuť plne samostatná náhlavná súprava pre virtuálnu realitu. VOID je spoločnosť zameraná na virtuálnu realitu, ktorá ponúka to, čo nazývajú hyperrealitou, a umožňuje používateľom fyzicky interagovať s digitálnymi prvkami.

Základným kameňom technológie VOID je ich batohový systém virtuálnej reality. Systém batohu/náhlavnej súpravy/virtuálnej zbrane umožňuje VOID zmapovať celé sklady v hodnote fyzického priestoru a prekryť ho individuálnym digitálnym prostredím fyzického priestoru. Možnosti, ktoré to vytvára, sú nekonečné. Tam, kde sú v skutočnom svete obyčajné dvere, môže VOID vytvoriť zodpovedajúce digitálne dvere vytekajúce slizom a viničom. To, čo môže byť v reálnom svete nepopísateľnou sivou škatuľou, sa môže stať starodávnou olejovou lampou, ktorá používateľovi osvetlí cestu plne digitálnym zážitkom.

Tvarový faktor batohu, ktorý VOID v súčasnosti využíva, pravdepodobne nebude úspešný v masovom spotrebiteľskom meradle. Je to ťažkopádne, drahé a pravdepodobne príliš zložité na to, aby slúžilo masovému publiku. Pokiaľ však ide o zážitky založené na polohe, ktoré VOID poskytuje, funguje to dobre a poskytuje pohľad na úroveň ponorenej virtuálnej reality, ktorú môže ponúknuť po odpojení od káblov a káblov.

Zdá sa, že Vive aj Rift sa pripravujú na dodanie bezdrôtových slúchadiel už v roku 2018, s HTC Vive Focus (už vydaný v Číne) a pripravovanými vývojárskymi súpravami Santa Cruz od Oculus využívajúcimi sledovanie zvnútra von.

Haptická spätná väzba v zariadeniach virtuálnej reality

Hmatová spätná väzba, čo je hmat navrhnutý na poskytovanie informácií koncovému používateľovi, je už zabudovaná do množstva existujúcich ovládačov virtuálnej reality. Ovládače Xbox One, HTC Vive Wands a ovládače Oculus Touch majú všetky možnosť rachotiť/vibrovať, aby používateľovi poskytli nejaké kontextové informácie: Vyberáte položku. Stláčaš tlačidlo. Zavrel si dvere.

Spätná väzba, ktorú tieto ovládače poskytujú, je však obmedzená. Spätná väzba, ktorú tieto zariadenia poskytujú, je podobná vibrovaniu vášho mobilného zariadenia, keď dostane upozornenie. Hoci je to pekný prvý krok a je lepší ako žiadna spätná väzba, priemysel potrebuje posunúť haptiku oveľa ďalej, aby skutočne simuloval fyzický svet vo virtuálnom. Existuje množstvo spoločností, ktoré sa snažia vyriešiť problém dotyku v rámci virtuálnej reality.

Go Touch VR vyvinul dotykový systém virtuálnej reality, ktorý sa nosí na jednom alebo viacerých prstoch, aby sa simuloval fyzický dotyk vo virtuálnej realite. Go Touch VR je o niečo viac ako zariadenie, ktoré sa pripútava na končeky prstov a tlačí na končeky prstov rôznymi úrovňami sily. Go Touch VR tvrdí, že zariadenie dokáže generovať prekvapivo realistický pocit uchopenia fyzického objektu v digitálnom svete.

Iné spoločnosti, ako napríklad Tactical Haptics, sa snažia vyriešiť problém s haptickou spätnou väzbou v ovládači. Pomocou série posuvných dosiek v povrchovej rukoväti ich ovládača Reactive Grip tvrdia, že sú schopné simulovať typy trecích síl, ktoré by ste pocítili pri interakcii s fyzickými objektmi.

Pri údere loptičky tenisovou raketou by ste cítili, ako raketa tlačí dole proti vášmu úchopu. Pri premiestňovaní ťažkých predmetov by ste cítili väčšiu silu, ktorá tlačí na vašu ruku, ako pri pohybe ľahších predmetov. Pri maľovaní štetcom by ste cítili, ako sa štetec ťahá o ruku, ako keby ste ho ťahali po papieri alebo plátne. Tactical Haptics tvrdí, že dokáže napodobniť každý z týchto scenárov oveľa presnejšie, než jednoduché vibrácie, ktoré väčšina ovládačov v súčasnosti umožňuje.

Na opačnom konci škály haptiky vo virtuálnej realite sú spoločnosti ako HaptX a bHaptics, ktoré vyvíjajú plnohodnotné haptické rukavice, vesty, obleky a exoskelety.

bHaptics v súčasnosti vyvíja bezdrôtový TactSuit . TactSuit obsahuje haptickú masku, haptickú vestu a haptické rukávy. Poháňaný excentrickými rotačnými vibračnými motormi rozdeľuje tieto vibračné prvky po tvári, prednej a zadnej časti vesty a rukávoch. Podľa bHaptics to umožňuje oveľa rafinovanejší pohlcujúci zážitok, ktorý používateľom umožňuje „cítiť“ pocit explózie, spätného nárazu zbrane alebo pocit úderu do hrude.

HaptX je jednou zo spoločností, ktoré so svojou platformou HaptX skúmajú najvzdialenejšie oblasti haptiky vo virtuálnej realite. HaptX vytvára inteligentné textílie, ktoré vám umožnia cítiť textúru, teplotu a tvar predmetov. V súčasnosti vytvára prototyp haptickej rukavice, ktorá dokáže prijať virtuálny vstup a aplikovať realistický dotyk a vynútiť spätnú väzbu na virtuálnu realitu. HaptX však robí krok za hranice štandardných vibračných bodov väčšiny haptického hardvéru. HaptX vynašiel textíliu, ktorá tlačí na pokožku užívateľa prostredníctvom zabudovaných mikrofluidných vzduchových kanálov, ktoré môžu koncovému užívateľovi poskytnúť silovú spätnú väzbu.

HaptX tvrdí, že jeho používanie technológie poskytuje oveľa lepší zážitok ako zariadeniam, ktoré obsahujú iba vibrácie na simuláciu haptiky. V kombinácii s vizuálmi virtuálnej reality posúva systém HaptX používateľov o krok bližšie k plne pohlcujúcim zážitkom z virtuálnej reality. Systém HaptX by mohol preniesť svoju technológiu až k realizácii celotelovej haptickej platformy, ktorá vám umožní skutočne cítiť virtuálnu realitu. Tento obrázok ukazuje príklad najnovšieho prototypu rukavíc HaptX pre virtuálnu realitu.

S láskavým dovolením
rukavice HaptX HaptX VR.