Пристрої віртуальної реальності: особливості

Окрім ціни та дизайну гарнітури, існує також ряд різних підходів, які кожен виробник використовує щодо віртуальної реальності, яку він пропонує. У наведеній нижче інформації розглядаються деякі з найважливіших функцій віртуальної реальності.

Масштаб кімнати та стаціонарний досвід у віртуальній реальності

Масштаб кімнати означає здатність користувача вільно ходити по ігровій зоні віртуальної реальності, відстежуючи його рухи в реальному житті в цифровому середовищі. Для пристроїв віртуальної реальності першого покоління для цього знадобиться додаткове обладнання за межами гарнітури, наприклад інфрачервоні датчики або камери, щоб відстежувати рух користувача в тривимірному просторі.

Хочете прогулятися до косяку риб, що плавають навколо вас під водою? Поповзати по підлозі свого віртуального космічного корабля, ганяючись за роботом-собакою? Прогулятися і досліджувати кожен дюйм 3D-копії Давида Мікеланджело ? За умови, що у вашому реальному фізичному просторі є місце для цього, ви можете робити ці речі в кімнаті.

Хоча більшість пристроїв віртуальної реальності першого покоління вимагають зовнішніх пристроїв для забезпечення роботи в масштабі приміщення, це швидко змінюється в багатьох пристроях другого покоління, які використовують відстеження навиворіт.

З іншого боку, стаціонарний досвід – це саме те, що звучить як: досвід віртуальної реальності, коли досвід розроблений так, щоб користувач залишався сидіти або стояти в одному місці протягом більшої частини досвіду. Наразі пристрої віртуальної реальності вищого класу (такі як гарнітури Vive , Rift або WinMR ) дають змогу працювати в кімнаті, тоді як мобільні пристрої нижчого класу — ні.

Відчуття в масштабі кімнати можуть бути набагато більш захоплюючими, ніж стаціонарні, оскільки рух користувача перекладається в його цифрове середовище. Якщо користувач хоче пройти через цифрову кімнату, вона просто проходить через фізичну кімнату. Якщо вона хоче потягнутися під стіл, вона просто присідає у фізичному світі й тягнеться під стіл. Щоб зробити те ж саме в стаціонарному режимі, потрібно буде переміщатися за допомогою джойстика або подібного обладнання, що виводить користувача з досвіду і робить його менш зануреним. У реальному світі ми переживаємо нашу реальність через рух у фізичному просторі; досвід віртуальної реальності, який дає змогу цьому фізичному русу значно покращити відчуття «справжнього».

Масштаб кімнати не позбавлений власного набору недоліків. Для роботи в масштабі кімнати може знадобитися досить великий порожній фізичний простір, якщо користувач хоче ходити у віртуальній реальності, не натикаючись на фізичні перешкоди. Мати цілі кімнати порожнього простору, призначені для налаштувань віртуальної реальності в будинках, непрактично для більшості з нас, хоча є різні прийоми, які розробники можуть використовувати для боротьби з цією нестачею простору.

Цифровий досвід у масштабі кімнати також повинен включати бар’єри, які вказують, де існують фізичні бар’єри в реальному світі, щоб запобігти наїзду користувачів на двері та стіни, показуючи межі в цифровому світі, де існують межі фізичного світу.

На зображенні нижче показано, як гарнітура HTC Vive наразі вирішує цю проблему. Коли користувач у гарнітурі наближається до реального бар’єру (як це було визначено під час налаштування кімнати), зелена «голограмна стіна» з пунктирною лінією попереджає користувача про перешкоду. Це не ідеальне рішення, але з огляду на труднощі пересування у віртуальній реальності, воно досить добре працює для цього покоління гарнітур. Можливо, через кілька поколінь гарнітури зможуть автоматично виявляти реальні перешкоди та позначати їх у цифровому світі.

Рамка «голограмна стіна», як це видно в HTC Vive.

Багато віртуальної реальності в масштабі кімнати також вимагають від користувачів долати відстані, набагато більші, ніж їх фізичний простір може вмістити. Рішення для подорожей у стаціонарних місцях, як правило, простий вибір. Оскільки користувач не може фізично пересуватися у своєму стаціонарному досвіді, або весь досвід відбувається в одному місці, або використовується інший метод пересування (наприклад, використання контролера для переміщення персонажа у відеогрі).

Досвід у масштабі кімнати викликає інший набір проблем. Тепер користувач може переміщатися у віртуальному світі, але тільки на відстані, дозволеній унікальними фізичними налаштуваннями кожного користувача. Деякі користувачі можуть фізично пройти відстань 20 футів у віртуальній реальності. Ігрові зони у віртуальній реальності інших користувачів можуть бути тісними, і вони можуть мати лише 7 футів простору для фізичної ходьби, який можна емулювати у віртуальному середовищі.

Тепер розробники віртуальної реальності мають зробити важкий вибір щодо того, як дозволити користувачеві пересуватися як у фізичному, так і у віртуальному середовищах. Що станеться, якщо користувачеві потрібно дістатися до зони трохи за межами корисного фізичного простору в кімнаті? Або навколо кварталу? Або за милі?

Якщо користувачеві потрібно пройти через кімнату, щоб забрати предмет, у віртуальній реальності в масштабі кімнати він може просто підійти до об’єкта. Однак якщо йому потрібно подолати велику відстань у масштабі кімнати, починають виникати проблеми. У цих випадках розробникам необхідно визначити, коли дозволити користувачеві фізично переміщатися до об’єктів, що знаходяться поблизу, а також коли допомогти користувачеві досягти об’єктів, що знаходяться на відстані. Ці проблеми вирішуються, але оскільки віртуальна реальність все ще знаходиться на відносній стадії розвитку, найкращі методи для розробників віртуальної реальності щодо цих рішень все ще експериментують.

Пристрої віртуальної реальності: відстеження навиворіт

Наразі лише споживчі гарнітури вищого класу пропонують комфорт у кімнаті. Ці гарнітури високого класу зазвичай вимагають дротового підключення до комп’ютера, і користувачі часто незручно переступають через дроти, пересуваючись по кімнаті. Ця проблема з дротом, як правило, подвійна: проводка потрібна для відображення зображення в гарнітурі, а проводка потрібна для відстеження гарнітури у фізичному просторі.

Виробники гарнітур намагаються вирішити цю проблему з дротовим дисплеєм, і багато з гарнітур віртуальної реальності другого покоління розробляються з урахуванням бездротових рішень. Тим часом такі компанії, як DisplayLink і TPCast , також досліджують способи потокової передачі відео на гарнітуру без необхідності дротового підключення.

На стороні стеження, як Vive і Ріфт в даний час обмежені їх ззовні на основі зовні всередину відстеження систем, де гарнітура і контролери відслідковуються з допомогою зовнішнього пристрою.

За межами гарнітури додаткове обладнання (так звані датчики або маяки для Rift і Vive відповідно) розміщено навколо кімнати, де користувач буде пересуватися, перебуваючи у просторі віртуальної реальності. Ці датчики розташовані окремо від самої гарнітури. Розміщення їх у кімнаті дозволяє надзвичайно точно відстежувати гарнітуру та контролери користувача в тривимірному просторі, але користувачі обмежені рухом у полі зору датчика. Коли користувач переміщається за межі цього простору, відстеження втрачається.

На зображенні нижче показано налаштування для HTC Vive першого покоління, яке вимагає від вас встановлювати маяки навколо простору, який ви хочете відстежувати. Потім ви визначаєте свій «відтворений» простір, перетягуючи контролери навколо доступної області (яка має бути в межах видимого діапазону маяків). Цей процес визначає зону, в якій ви можете переміщатися. Багато гарнітури першого покоління розміру в кімнаті обробляють своє визначення простору так само.

Налаштування кімнати HTC Vive.

Навпаки, відстеження навиворіт розміщує датчики в самій гарнітурі, усуваючи необхідність у зовнішніх датчиках стеження. Він покладається на гарнітуру для інтерпретації сигналів глибини та прискорення з реального середовища, щоб координувати рух користувача у віртуальній реальності. У гарнітурах Windows Mixed Reality зараз використовується відстеження навиворіт.

Відстеження навиворіт було «святим Граалем» для віртуальної реальності; Усунення потреби у зовнішніх датчиках означає, що користувачам більше не потрібно бути обмеженими для пересування на невеликій території. Однак, як і будь-який вибір технології, він коштує. Наразі відстеження навиворіт забезпечує менш точне відстеження навколишнього середовища та страждає від інших недоліків, таких як втрата контролерів, якщо вони переходять занадто далеко за межі поля зору гарнітури.

Однак виробники зосереджені на вирішенні цих проблем, оскільки багато гарнітур другого покоління використовують відстеження навиворіт для фізичного руху у віртуальній реальності. Відстеження навиворіт може не повністю позбавити вас від необхідності визначати «відтворений» простір для віртуальної реальності. Вам все одно знадобиться метод визначення зони, в якій ви можете рухатися. Однак надійне відстеження навиворіт дозволить використовувати бездротові гарнітури без зовнішніх датчиків, що стане великим стрибком для наступного покоління віртуальної реальності.

Незважаючи на те, що більшість високоякісних гарнітур віртуальної реальності першого покоління все ще вимагають підключення до комп’ютера або зовнішніх датчиків, компанії знаходять творчі способи вирішення цих проблем. Такі компанії, як VOID , впровадили власні інноваційні рішення, які дають уявлення про те, які враження може запропонувати повністю автономна гарнітура віртуальної реальності. VOID — це компанія віртуальної реальності на основі локації, яка пропонує те, що вони називають гіперреальністю, що дозволяє користувачам фізично взаємодіяти з цифровими елементами.

Наріжним каменем технології VOID є система віртуальної реальності в рюкзаках. Система рюкзака/гарнітури/віртуальної зброї дозволяє VOID відображати цілі склади, які коштують фізичного простору, і накладати на нього цифрове середовище один-на-один фізичного простору. Можливості, які це створює, безмежні. Там, де в реальному світі є звичайні двері, VOID може створити відповідні цифрові двері, які просочуються слизом і лозою. Те, що в реальному світі може бути невиразною сірою коробкою, може стати старовинною масляною лампою, яка освітлює користувачеві шлях через повністю цифровий досвід.

Форм-фактор рюкзака, який зараз використовує VOID, швидше за все, не здобуде успіх у масовому споживачі. Це громіздко, дорого і, ймовірно, занадто складно, щоб обслуговувати масову аудиторію. Однак, для роботи на основі місцезнаходження, яку надає VOID, вона добре працює і дає уявлення про рівень занурення у віртуальну реальність, яку може запропонувати, коли вона відключена від шнурів і кабелів.

І Vive, і Rift, схоже, готуються до доставки бездротових гарнітур вже в 2018 році, як HTC Vive Focus (уже випущений в Китаї), так і майбутні набори для розробників Santa Cruz від Oculus, які використовують відстеження навиворіт.

Тактильний зворотний зв’язок у пристроях віртуальної реальності

Тактильний зворотний зв’язок, тобто відчуття дотику, призначене для надання інформації кінцевому користувачеві, вже вбудовано в ряд існуючих контролерів віртуальної реальності. Контролер Xbox One, HTC Vive Wands і контролери Oculus Touch мають можливість гудіти/вібрувати, щоб надати користувачеві певну контекстну інформацію: ви вибираєте предмет. Ви натискаєте кнопку. Ви зачинили двері.

Однак зворотний зв’язок, який надають ці контролери, обмежений. Відгуки, які надають ці пристрої, подібні до того, як ваш мобільний пристрій вібрує, коли він отримує сповіщення. Хоча це хороший перший крок і краще, ніж відсутність зворотного зв’язку, індустрії потрібно набагато далі просунути тактильні відчуття, щоб справді моделювати фізичний світ у віртуальному. Існує ряд компаній, які прагнуть вирішити проблему дотику у віртуальній реальності.

Go Touch VR розробила сенсорну систему віртуальної реальності, яку можна носити на одному або кількох пальцях для імітації фізичного дотику у віртуальній реальності. Go Touch VR — це трохи більше, ніж пристрій, який кріпиться до кінчиків ваших пальців і натискає на кінчики ваших пальців з різними рівнями сили. Go Touch VR стверджує, що пристрій може створювати дивно реалістичне відчуття захоплення фізичного об’єкта в цифровому світі.

Інші компанії, такі як Tactical Haptics, прагнуть вирішити проблему тактильного зворотного зв’язку в контролері. Використовуючи серію ковзних пластин у поверхневій ручці свого контролера Reactive Grip, вони стверджують, що можуть імітувати типи сил тертя, які ви відчуєте під час взаємодії з фізичними об’єктами.

Ударяючи по м’ячу тенісною ракеткою, ви відчуєте, як ракетка притискається до вас. Під час переміщення важких предметів ви відчуєте більшу силу, що штовхає вашу руку, ніж при переміщенні легших предметів. Під час малювання пензлем ви відчуєте, як пензлик тягнеться за вашу руку, наче перетягуєте його по паперу або полотну. Tactical Haptics стверджує, що може імітувати кожен із цих сценаріїв набагато точніше, ніж прості вібрації, які зараз дозволяють більшість контролерів.

На дальньому кінці шкали тактильних засобів у віртуальній реальності знаходяться такі компанії, як HaptX і bHaptics, які розробляють повноцінні тактильні рукавички, жилети, костюми та екзоскелети.

Зараз bHaptics розробляє бездротовий TactSuit . TactSuit включає тактичну маску, тактильний жилет і тактильні рукави. Приведений в дію від ексцентричних обертових вібраційних двигунів, він розподіляє ці вібраційні елементи по обличчю, передній і задній частині жилета, а також рукавах. За словами bHaptics, це дозволяє отримати набагато більш витончений досвід занурення, дозволяючи користувачам «відчути» відчуття вибуху, віддачі зброї або відчуття удару в груди.

HaptX — одна з компаній, що досліджує найдальші гаптики у віртуальній реальності за допомогою своєї платформи HaptX. HaptX створює розумний текстиль, щоб ви могли відчувати текстуру, температуру та форму об’єктів. Наразі створюється прототип тактильних рукавичок, щоб приймати віртуальний вхід і застосовувати реалістичний дотик і примусовий зворотний зв’язок до віртуальної реальності. Але HaptX робить крок за межі стандартних вібраційних точок більшості тактильного обладнання. HaptX винайшов текстиль, який тисне на шкіру користувача за допомогою вбудованих мікрорідких повітряних каналів, які можуть надавати кінцевому користувачеві зворотний зв'язок.

HaptX стверджує, що використання його технології забезпечує набагато кращий досвід у порівнянні з тими пристроями, які включають вібрацію лише для імітації тактильного впливу. У поєднанні з візуальними елементами віртуальної реальності система HaptX наближає користувачів до повного занурення у віртуальну реальність. Система HaptX може перенести свою технологію до реалізації повноцінної тактильної платформи, що дозволить вам по-справжньому відчути віртуальну реальність. На цьому зображенні показаний приклад останнього прототипу рукавичок HaptX для віртуальної реальності.

Надано
рукавичками HaptX HaptX VR.