Virtual Reality-enheter: Funktioner

Förutom pris och headsetdesign finns det också ett antal olika tillvägagångssätt som varje tillverkare tar med avseende på den virtuella verklighetsupplevelsen den erbjuder. Följande information tittar på några av de viktigaste virtual reality-funktionerna.

Rumsskala kontra stationär upplevelse i virtuell verklighet

Rumsskala hänvisar till en användares förmåga att fritt gå runt på lekområdet i en virtuell verklighetsupplevelse, med sina verkliga rörelser spårade in i den digitala miljön. För första generationens virtuella verklighetsenheter kommer detta att kräva extra utrustning utanför headsetet, såsom infraröda sensorer eller kameror, för att övervaka användarens rörelse i 3D-rymden.

Vill du promenera över till fiskstim som simmar runt dig under vattnet? Krypa runt på golvet i ditt virtuella rymdskepp och jaga efter din robothund? Gå runt och utforska varje tum av en 3D-replika av Michelangelos David? Förutsatt att ditt fysiska utrymme i verkligheten har plats för dig att göra det, kan du göra dessa saker i en upplevelse i rumsskala.

Även om de flesta av den första generationens virtuella verklighetsenheter kräver externa enheter för att ge en upplevelse i rumsskala, förändras detta snabbt i många andra generationens enheter, som använder spårning inifrån och ut.

En stationär upplevelse, å andra sidan, är precis vad det låter som: en virtuell verklighetsupplevelse där upplevelsen är designad kring att användaren förblir sittande eller står på en enda plats under huvuddelen av upplevelsen. För närvarande tillåter de avancerade virtuella verklighetsenheterna (som Vive , Rift , eller WinMR-headseten ) upplevelser i rumsskala , medan de lägre, mobilbaserade upplevelserna inte gör det.

Upplevelser i rumsskala kan kännas mycket mer uppslukande än stationära upplevelser, eftersom en användares rörelse översätts till deras digitala miljö. Om en användare vill gå över det digitala rummet, går hon helt enkelt över det fysiska rummet. Om hon vill nå under ett bord sätter hon sig helt enkelt på huk i den fysiska världen och sträcker sig under bordet. Att göra samma sak i en stationär upplevelse skulle kräva rörelse via en joystick eller liknande hårdvara, vilket drar användaren ur upplevelsen och gör att den känns mindre uppslukande. I den verkliga världen upplever vi vår verklighet genom rörelse i det fysiska rummet; de virtuella verklighetsupplevelserna som tillåter den fysiska rörelsen går långt mot att kännas mer "verklig".

Rumsskala är inte utan sina egna nackdelar. Upplevelser i rumsskala kan kräva ett ganska stort tomt fysiskt utrymme om en användare vill gå runt i virtuell verklighet utan att stöta på fysiska hinder. Det är inte praktiskt för de flesta av oss att ha hela rum med tomt utrymme dedikerade till virtual reality-installationer i hemmen – även om det finns olika knep som utvecklare kan använda för att bekämpa denna brist på utrymme.

Digitala upplevelser i rumsskala måste också inkludera barriärer som indikerar var fysiska barriärer finns i verkligheten, för att förhindra användare från att springa in i dörrar och väggar, vilket visar gränsen i den digitala världen för var den fysiska världens gränser finns.

Bilden nedan illustrerar hur HTC Vive-headsetet för närvarande löser detta problem. När en användare i headset vandrar för nära en verklig barriär (enligt definitionen under rumsinställning), varnar en grön streckad "hologramvägg" användaren om hindret. Det är inte en perfekt lösning, men med tanke på utmaningarna med rörelse i virtuell verklighet fungerar den tillräckligt bra för den här generationen headset. Kanske några generationer på vägen kommer headset att kunna upptäcka verkliga hinder automatiskt och flagga dem i den digitala världen.

"Hologramväggen" kan ses i HTC Vive.

Många virtuella verklighetsupplevelser i rumsskala kräver också att användarna reser långt längre än deras fysiska utrymme kan ta emot. Lösningen för att resa i stationära upplevelser är i allmänhet ett enkelt val. Eftersom en användare inte fysiskt kan röra sig i sina stationära upplevelser, äger antingen hela upplevelsen rum på en enda plats eller så används en annan rörelsemetod genomgående (till exempel att använda en handkontroll för att flytta en karaktär i ett videospel).

Erfarenheter i rumsskala introducerar en annan uppsättning problem. En användare kan nu röra sig i den virtuella världen, men bara det avstånd som tillåts av varje användares unika fysiska inställning. Vissa användare kan fysiskt gå en sträcka på 20 fot i virtuell verklighet. Andra användares fysiska virtual reality-lekområden kan vara trånga, och de kanske bara har 7 fot utrymme att fysiskt gå som kan efterliknas i den virtuella miljön.

Virtual reality-utvecklare har nu några svåra val att göra när det gäller hur användaren ska kunna röra sig i både den fysiska och virtuella miljön. Vad händer om användaren behöver nå ett område lite utanför det användbara fysiska utrymmet i rummet? Eller runt kvarteret? Eller mil bort?

Om en användare behöver resa genom rummet för att plocka upp ett föremål, i rumsskalig virtuell verklighet kanske han helt enkelt kan gå till föremålet. Om han behöver resa en lång sträcka i rumsskala, börjar dock problem uppstå. I dessa fall måste utvecklare bestämma när de ska låta en användare fysiskt flytta till objekt i närheten, men också när de ska hjälpa en användare att nå objekt längre bort. Dessa problem är lösbara, men med virtuell verklighet fortfarande i sin relativa linda, experimenteras fortfarande med bästa praxis för virtual reality-utvecklare angående dessa lösningar.

Virtual reality-enheter: Spårning inifrån och ut

För närvarande erbjuder endast de avancerade konsumentheadseten upplevelser i rumsskala. Dessa avancerade headset kräver vanligtvis en trådbunden anslutning till en dator, och användare slutar ofta med att obekvämt kliva över kablar när de rör sig i rumsskala. Det här trådbundna problemet är i allmänhet tvåfaldigt: ledningar krävs för bildvisningen i headsetet och ledningar krävs för att spåra headsetet i fysiskt utrymme.

Headsettillverkare har försökt lösa detta problem med trådbunden bildskärm, och många av den andra generationens virtuella verklighetsheadset utvecklas med trådlösa lösningar i åtanke. Under tiden undersöker företag som DisplayLink och TPCast också sätt att strömma video till ett headset utan behov av en trådbunden anslutning.

På spårningssidan är både Vive och Rift för närvarande begränsade av deras externt baserade spårningssystem utifrån , där headsetet och kontrollerna spåras via en extern enhet.

Utanför headsetet placeras ytterligare hårdvara (kallade sensorer eller fyrtorn för Rift respektive Vive) runt rummet där användaren kommer att röra sig i virtuell verklighet. Dessa sensorer är separata från själva headsetet. Att placera dem i rummet möjliggör extremt exakt spårning av användarens headset och kontroller i 3D-utrymme, men användarna är begränsade till rörelse inom sensorns synfält. När användaren rör sig utanför det utrymmet försvinner spårningen.

Bilden nedan visar inställningen för första generationens HTC Vive, som kräver att du monterar fyrar runt utrymmet du vill spåra. Du definierar sedan ditt "spelbara" utrymme genom att dra kontrollerna runt det tillgängliga området (som måste vara inom synligt räckvidd för fyrarna). Denna process definierar området du kan röra dig i. Många första generationens headset i rumsskala hanterar sin utrymmesdefinition på samma sätt.

HTC Vive rumskonfiguration.

Däremot placerar spårning inifrån och ut sensorerna i själva headsetet, vilket tar bort behovet av externa spårningssensorer. Det förlitar sig på att headsetet tolkar djup- och accelerationssignaler från den verkliga miljön för att koordinera användarens rörelse i virtuell verklighet. Windows Mixed Reality-headset använder för närvarande spårning inifrån och ut.

Spårning inifrån och ut har varit en "helig gral" för virtuell verklighet; att ta bort behovet av externa sensorer innebär att användare kanske inte längre behöver vara begränsade till ett litet område för rörelse. Precis som alla teknikval har det dock en kostnad. För närvarande ger spårning inifrån och ut mindre exakt miljöspårning och lider av andra nackdelar, som att tappa koll på kontrollerna om de färdas för långt utanför headsetets siktlinje.

Tillverkarna är dock fokuserade på att lösa dessa problem, med många andra generationens headset som använder spårning inifrån och ut för fysisk rörelse i virtuell verklighet. Spårning inifrån och ut kanske inte helt befriar dig från att behöva definiera ett "spelbart" utrymme för virtuell verklighet. Du kommer fortfarande att behöva en metod för att definiera vilket område som är fritt för dig att röra dig i. Fast spårning inifrån och ut kommer dock att möjliggöra trådlösa headset utan externa sensorer, ett stort steg för nästa generation av virtuell verklighet.

Även om de flesta förstklassiga första generationens virtual reality-headset fortfarande kräver tjudra till en dator eller externa sensorer, hittar företag på kreativa sätt att lösa dessa problem. Företag som VOID har implementerat sina egna innovativa lösningar som ger en glimt av vilken typ av upplevelser ett helt fristående virtual reality-headset kan erbjuda. VOID är ett platsbaserat virtual reality-företag som erbjuder vad de kallar hyper-reality, vilket gör att användare kan interagera med digitala element på ett fysiskt sätt.

Hörnstenen i VOIDs teknologi är deras virtuella verklighetssystem för ryggsäck. Ryggsäcken/headsetet/virtuella pistolsystemet tillåter VOID att kartlägga hela lager värda fysiskt utrymme och överlagra det med en en-till-en digital miljö i det fysiska utrymmet. Möjligheterna detta skapar är oändliga. Där det finns en vanlig dörr i den verkliga världen, kan VOID skapa en motsvarande digital dörr som osar av slem och vinstockar. Vad som kan vara en obeskrivlig grå låda i den verkliga världen kan bli en uråldrig oljelampa för att lysa upp användarens väg genom den helt digitala upplevelsen.

Ryggsäcksformfaktorn som VOID för närvarande använder är sannolikt inte en som kommer att se framgång i storkonsumentskala. Det är besvärligt, dyrt och sannolikt för komplicerat för att betjäna en masspublik. Men för de platsbaserade upplevelser som VOID ger, fungerar det bra och ger en glimt av nivån av nedsänkning som virtuell verklighet kan erbjuda när den inte är kopplad från sladdar och kablar.

Både Vive och Rift verkar vara redo för att leverera trådlösa headset redan 2018, med både HTC Vive Focus (redan släppt i Kina) och Oculus kommande Santa Cruz-utvecklarsatser som använder spårning inifrån och ut.

Haptisk feedback i virtuell verklighetsenheter

Haptisk feedback, som är känslan av känsel utformad för att ge information till slutanvändaren, är redan inbyggd i ett antal befintliga virtuell verklighetskontroller. Xbox One-handkontrollen, HTC Vive Wands och Oculus Touch- kontrollerna har alla möjlighet att mullra/vibrera för att ge användaren lite kontextuell information: Du plockar upp ett föremål. Du trycker på en knapp. Du har stängt en dörr.

Den återkoppling som dessa styrenheter ger är dock begränsad. Feedbacken som dessa enheter ger liknar din mobila enhet som vibrerar när den får ett meddelande. Även om det är ett trevligt första steg och bättre än ingen som helst feedback, måste branschen driva haptik mycket längre för att verkligen simulera den fysiska världen i den virtuella. Det finns ett antal företag som vill lösa problemet med beröring inom virtuell verklighet.

Go Touch VR har utvecklat ett peksystem för virtuell verklighet för att bäras på en eller flera fingrar för att simulera fysisk beröring i virtuell verklighet. Go Touch VR är lite mer än en enhet som fäster vid ändarna av dina fingrar och trycker med olika krafter mot dina fingertoppar. Go Touch VR hävdar att enheten kan generera en överraskande realistisk känsla av att ta tag i ett fysiskt föremål i den digitala världen.

Andra företag, som Tactical Haptics, försöker lösa problemet med haptisk feedback inom styrenheten. Genom att använda en serie glidplattor i ythandtaget på deras Reactive Grip-kontroller, hävdar de att de kan simulera de typer av friktionskrafter du skulle känna när du interagerar med fysiska föremål.

När du slår en boll med en tennisracket, skulle du känna hur racketen trycks ner mot ditt grepp. När du flyttar tunga föremål, skulle du känna större kraft som trycker mot din hand än när du flyttar lättare föremål. När du målade med en pensel skulle du känna att penseln drar mot din hand som om du släpade den över papper eller duk. Tactical Haptics hävdar att de kan efterlikna vart och ett av dessa scenarier mycket mer exakt än den enkla vibration som de flesta kontroller för närvarande tillåter.

Längst ut på skalan för haptik i virtuell verklighet finns företag som HaptX och bHaptics, som utvecklar fullskaliga haptiska handskar, västar, kostymer och exoskelett.

bHaptics utvecklar för närvarande den trådlösa TactSuit . TactSuit innehåller en haptisk mask, haptisk väst och haptiska ärmar. Drivs av excentriska roterande massvibrationsmotorer, fördelar den dessa vibrationselement över ansiktet, fram- och baksidan av västen samt ärmar. Enligt bHaptics möjliggör detta en mycket mer förfinad uppslukande upplevelse, som låter användare "känna" känslan av en explosion, av en vapenrekyl eller känslan av att bli slagen i bröstet.

HaptX är ett av företagen som utforskar de längsta delarna av haptik i virtuell verklighet med sin HaptX-plattform. HaptX skapar smarta textilier så att du kan känna struktur, temperatur och form på föremål. Det är för närvarande prototyper av en haptisk handske för att ta virtuell input och tillämpa realistisk touch och force feedback till virtuell verklighet. Men HaptX tar ett steg bortom standardvibrationspunkterna för de flesta haptiska hårdvara. HaptX har uppfunnit en textil som trycker mot en användares hud via inbäddade mikrofluidiska luftkanaler som kan ge kraftåterkoppling till slutanvändaren.

HaptX hävdar att dess användning av teknologi ger en vida överlägsen upplevelse jämfört med de enheter som bara innehåller vibrationer för att simulera haptik. I kombination med den virtuella verklighetens grafik tar HaptX:s system användarna ett steg närmare helt uppslukande virtuell verklighetsupplevelser. HaptX:s system skulle kunna föra igenom sin teknologi till förverkligandet av en helkropps haptisk plattform, så att du verkligen kan känna virtuell verklighet. Den här bilden visar ett exempel på HaptX senaste handskeprototyp för virtuell verklighet.

Med tillstånd av HaptX
HaptX VR-handskar.