Как работает шлем виртуальной реальности: Как работает VR? Разбор / Хабр

Что такое очки виртуальной реальности (vr очки) и как это работает?

Содержание статьи (кликабельно)

• 1 Вступление
• 2 Что такое очки виртуальной реальности и как это работает
  • 2.1 3D картинка в виртуальной реальности
  • 2.2 Отслеживание положения головы в виртуальной реальности
    • 2.2.1 Отслеживание поворотов головы с помощью гироскопа (3 DOF)
    • 2.2.2 Отслеживание позиции головы («позиционка», 6 DOF)
  • 2.3 Отслеживание рук в виртуальной реальности
  • 2.4 Перемещение в виртуальной реальности
    • 2.4.1 Телепортация
    • 2.4.2 Локомоушен
    • 2.4.3 Комбо
    • 2.4.4 Какой способ перемещения в VR лучше?
  • 2.5 Что нам всё это дает — виртуальная реальность в действии
• 3 Аксессуары для очков виртуальной реальности
  • 3.1 Leap motion — полный перенос рук в виртуальную реальность (без контроллеров)
  • 3.2 Microsoft Kinect — перенос всего тела в виртуальную реальность
  • 3. 3 «Безграничные» всенаправленные беговые дорожки для виртуальной реальности
  • 3.4 И так далее…
• 4 Виртуальная реальность: минусы и проблемы
  • 4.1 Тошнота, головокружение и т.п.
  • 4.2 Пиксельная сетка
  • 4.3 Малый угол обзора
  • 4.4 Провода
  • 4.5 Нужен хороший ПК
  • 4.6 Громоздкость VR очков и шлемов
  • 4.7 Контент
• 5 Подводя итог

Вступление

Я не буду рассказывать, что такое виртуальная реальность, вы и сами это прекрасно знаете из кучи фантастических фильмов (подборка фильмов о VR). В этой статье я хочу рассказать, в первую очередь, новичкам, чего и как сегодня достигли технологии виртуальной реальности на конец 2018-го года или: что такое очки виртуальной реальности и как это работает? Завсегдатаи 4PDA могут проходить мимо, ничего нового из этой статьи они не узнают (скорее всего), а вот тем, кто ждет «Матрицы» и только задумывается о покупке шлема виртуальной реальности — должно быть интересно. Итак, начнем.

Спойлер — «Матрица» еще очень далеко)

Когда мы смотрим тот или иной фантастический фильм на тему VR, нам показывают разные типы погружения человека в виртуальный мир. Начиная от футуристических шлемов (типа «Джонни-Мнемоник«), заканчивая нейроинтерфейсами, где пользователь запихивает в себя некий имплант (привет, «Экзистенция«). До нейроинтерфейсов мы пока не доросли (хотя, Маск там вроде как мутит что-то на эту тему), и основу VR сегодня составляют так называемые очки или шлемы виртуальной реальности. От них и будем отталкиваться.

Кадр из фильма «Джонни Мнемоник». Такая штука — пока всё еще фантастика

Что такое очки виртуальной реальности и как это работает

Шлемов виртуальной реальности на сегодня великое множество. Вот я недавно делал их классификацию, там очень много, почитайте, не поленитесь, здесь я привожу только общие принципы работы VR очков. Каким бы не был VR шлем, он всегда будет работать по схожим принципам, по крайней мере, в ближайшее время.

Классификация VR шлемов

3D картинка в виртуальной реальности

В любом шлеме у нас имеется экран (или два — в зависимости от вида шлема), на который выводится картинка для двух глаз, то есть — картинка со смещением, для левого и правого. Так же в VR шлеме установлены линзы, через которые вы смотрите на этот экран, в итоге у вас создается иллюзия большого изображения перед вами.

Самый простой пример для понимания — картонный Cardboard:

В данном случае в качестве экрана используется экран телефона, на который программно выводится разная картинка для правого и левого глаза. На него мы смотрим через две линзы и получаем эффект большой трехмерной картинки.

Сколько бы не стоил тот или иной шлем виртуальной реальности — в нем будет тоже самое (пока не начнут картинку на сетчатку проецировать) — две картинки для двух глаз и линзы для их увеличения.

Разница будет лишь в качестве линз и экранов (технология производства, разрешение и т. п.) Ну и, «настоящие» шлемы напичканы всякими схемами для преобразования сигнала и дополнительными датчиками для отслеживания — но, про это — далее.

Отслеживание положения головы в виртуальной реальности

Подзаголовок глупый, но именно он отражает важное отличие VR-очков от обычного 3D телевизора или монитора.

Суть в том, что в VR шлеме мы не просто смотрим на статичную 3D картинку неподвижно, мы можем в ней поворачиваться на 360 градусов!

Отслеживание поворотов головы с помощью гироскопа (3 DOF)

Или 3-dof (3 степени свободы), как его еще называют на форумах. В любом шлеме VR у нас есть встроенные датчики, в том числе и гироскоп, с помощью которого система может определить, в какую стороны вы повернулись. То есть, такой шлем позволяет отследить повороты головы влево-вправо, вверх-вниз, а так же — наклоны (от плеча к плечу, для лучшего понимания).

Гироскоп и три степени свободы вращения (металлические обручи).

То есть — находясь в виртуальной среде, мы можем крутиться в разные стороны и видеть разную картинку.

В дешевых VR очках для смартфона вся работа по определению поворота ложится на гироскоп телефона, если он в нем есть. Если его нет — то вы в лучшем случае сможете только смотреть 3D фильмы в статичной среде. В дорогих шлемах гироскоп уже есть + он куда быстрее телефонного, именно потому картинка в дорогих VR шлемах «стоит как вкопанная», как в реальности, в то время как на телефонах могут быть дрейфы, когда ваша виртуальная среда начнет уезжать в ту или иную сторону, даже если вы не двигаетесь.

То есть, самый простой шлем виртуальной реальности (или очки на базе смартфона) умеет показывать вам 3D картинку и отслеживать повороты и вращение вашей головы в виртуальной среде.

Отслеживание позиции головы («позиционка», 6 DOF)

Повороты — это хорошо, но — нам же хочется большего погружения в виртуальную реальность? Поэтому, более дорогие VR шлемы умеют так же отслеживать изменение позиции вашей головы. Это еще три степени свободы — движение головы вперед-назад, вверх-вниз, влево-вправо:

Еще три степени свободы — в VR наша голова может двигаться по этим трем осям

Отслеживание не только вращения головы, но и ее перемещения, называют так же — 6 DOF — три степени свободы на вращение и три — на перемещение в пространстве.

Чтобы понять, как это — представьте, что в игре на вас летит пуля, вам в лоб (привет, Суперхот). Если у вас отслеживание только 3 DOF (вращение), то, как бы вы не крутились — она всё равно попадет вам в голову, потому что, голова то крутится, но всегда остается на месте. А вот если у вас отслеживание 6 DOF — то вы можете, например, присесть — и пуля пролетит над головой, или сделать шаг влево — и пуля пролетит мимо. Надеюсь, более-менее понятно).

Или, еще пример. В виртуальной реальности на стене висит табличка. С 6 DOF вы можете поднести к ней лицо и посмотреть на нее под разными углами.

Но, как работает такое отслеживание? Здесь есть два варианта:

1. Oculus Rift CV1, Vive и прочие: в шлеме есть датчики, например, инфракрасные, а в комнате устанавливаются сенсоры или базовые станции, которые эти датчики отслеживают и видят их перемещение. В целом, «позиционку» можно прикрутить и к телефону, если докупить Nolo VR.

   Датчики для отслеживания положения в пространстве на Oculus Rift CV1. На самом деле, они так не светятся, хз, как они сделали этот снимок.

   2. WMR- подход: шлемы на базе WMR не имеют внешних сенсоров и станций. В них встроены камеры, которые анализируют обстановку в комнате и по ее изменению понимают, что ваша голова перемещается в пространстве:

   Lenovo explorer имеет две камеры для отслеживания окружающей среды

У каждого из способов свои плюсы и минусы. Например, сенсоры надо где-то размещать, но с камерами в шлеме не поиграешь в темноте…

Таким образом, делаем вывод, что для лучшего погружения в виртуальную реальность нам нужен VR-шлем с 6 DOF.

Отслеживание рук в виртуальной реальности

Мы уже умеем отслеживать нашу голову в виртуальном мире. Но, как в нем что-то делать? Изначально всё работало либо с клавиатуры, либо с геймпада, а игрок сидел на кресле.

А как насчет пострелять из пистолета, целясь, как в реальности, своей собственной рукой или помахать мечом и порубить супостатов на кусочки?

Для этого были придуманы VR-контроллеры (по сути это джойстики, которые мы держим в руках, а они управляют «руками» внутри виртуальной реальности).

Oculus Touch — на сегодня считаются лучшими «VR-руками»

Контроллеры так же напичканы датчиками и гироскопами, и у них тоже может быть 3 DOF или 6 DOF. В первом случае в контроллере только гироскоп (см. автономные шлемы в моей классификации), а значит — система может отслеживать только повороты и вращение такой «виртуальной руки».  Во втором случае, в контроллерах стоят датчики вроде тех, что в Окулусе (см. картинку выше), или банальные светодиоды, как в случае с WMR. Положение Oculus Touch отслеживается теми же сенсорами, что и сам шлем, а WMR-шлемы своими двумя камерами «видят» светодиоды на своих контроллерах:

Контроллеры Lenovo со светодиодами

Важно помнить, что из-за особенностей работы, контроллеры от разных VR-шлемов могут быть не совместимы друг с другом!

Например, Oculus Touch подходят только к шлему Oculus Rift CV1. в том время как контроллеры для WMR совместимы между разными шлемами серии. Так же, контроллеры от Vive будут подходить к новому Pimax 8K. Вобщем, перед покупкой той или иной штуки обязательно убедитесь в совместимости.

Да, есть еще стороннее ПО, которое позволяет лепить контроллеры чуть ли не из теннисных шариков, но для этого нужны камеры от Плейстейшн 3 и это тот еще колхоз, и не везде подойдет.

Перемещение в виртуальной реальности

Отвечаю на вопрос: как здесь ходить?

Есть игры-тиры, где просто стоишь на месте. Есть игры-симуляторы, где управляешь рулем, или на клавиатуре с помощью классического WASD. Есть игры, которые поддерживают геймпад (джойстик) и перемещение на стик. Так же, если в игре небольшая игровая зона, например, площадка, то вы можете просто ходить по комнате, и ваше перемещение перейдет в игру, если у вас отслеживается позиция головы.

В том же настольном теннисе вам просто достаточно делать несколько шагов в разные стороны в реальности, чтобы перемещаться вокруг виртуального игрового стола.

Но, мы рассмотрим два вида перемещения в виртуальной реальности, которые применяются именно в больших мирах, вроде Скайрима или Фалаута (и других подобных играх), где просто ходьбы по комнате уже не достаточно: телепортацию и локомоушен.

Телепортация

До недавнего времени это был чуть ли не единственный способ перемещения в VR. Суть в том, что с помощью стика на VR-контроллере или тачпада (сенсорная панель) мы прицеливаемся, как бы «забрасываем удочку» туда, куда хотим переместиться, после этого отпускаем кнопку и мгновенно оказываемся в новом месте:

Перемещение в виртуальной реальности с помощью телепортов

Считается, что такой способ перемещения более комфортен для игроков, особенно, для новичков в VR. Хотя, меня он раздражает и мне больше нравится второй способ.

Локомоушен

Его объяснить куда проще. Это «классическое» перемещение с помощью стика на контроллере (или тачпада), как если бы вы решили походить на джойстике или привычном WASD в обычной, не-VR игре. То есть — просто зажали стик в нужную сторону — идем, отпустили — стоим. Для разворотов можно использовать как всё тело, так и — если это предусмотрено игрой — повороты на второй стик в другой руке. Но, часто народ может укачивать при таком способе перемещения, хотя он и кажется наиболее логичным.

Комбо

В некоторых играх есть особо извращенные режимы перемещения, например, в популярном Робо-реколле это смесь телепорта с поворотом, то есть — сначала мы указываем, куда хотим переместиться («удочка»), а потом, удерживая стик, выбираем и направление, в котором хотим смотреть после перемещения. А в это время на нас прут стада роботов, дичь та еще, как по мне. Хотя, игра хорошая.  Так же, в новом Думе (VFR который) кроме телепортов был какой-то недо-локомоушен, когда игрок выбирал направление, а дальше персонаж туда не телепортировался, но скользил…

Какой способ перемещения в VR лучше?

Решает каждый сам, надо пробовать, мне больше нравится локомоушен, хотя он есть не во всех играх.   В любом случае, я всегда за то, чтоб разработчики давали выбор игрокам, как именно им перемещаться. Потому что, комфорт в виртуальной реальности — весьма важная штука. И на тот же РобоРеколл я забил как раз из-за неудобного управления.

Что нам всё это дает — виртуальная реальность в действии

Таким образом, полноценный VR шлем сегодня умеет показывать вам 3D картинку, отслеживать повороты и перемещение вашей головы в пространстве, а так же имеет «руки», которыми вы в этой виртуальной реальности что-то делаете. Вот пример полноценного комплекта виртуальной реальности — мой Oculus Rift CV1 + Oculus Touch:

Полноценный комплект виртуальной реальности: сам VR шлем + два сенсора + два контроллера

То есть, вы подрубаете шлем к ПК, ставите сенсоры, как вам нужно, скачиваете ПО для шлема, проходите первичную настройку,  и взяв контроллеры в руки, можете полноценно ходить по виртуальным мирам и взаимодействовать с ними.

Чтобы понять, что сегодня есть в виртуальной реальности, я сделал уже пяток подборок с играми для полноценных ПК-шлемов, можете их почитать.

Раз, два, три, четыре + еще очень хорошие VR игры.

Скажу еще, что из больших игр там есть «Фалаут 4» и «Скайрим VR«.

Как во всё это играется? Ну, как-то так (мой небольшой обзор):

Кроме этого, почитайте вот эту статью, хотя я и пишу там про очки для телефона, но всё это реализуемо и в больших пк-шлемах: Зачем вам нужны очки виртуальной реальности для смартфона

Аксессуары для очков виртуальной реальности

Про шлемы и «руки» к ним я уже сказал, давайте посмотрим, как еще производители предлагают разнообразить наш досуг в VR.

Leap motion — полный перенос рук в виртуальную реальность (без контроллеров)

Я уже писал о них вот тут, но, если кратко — это такая штука, которая крепится на шлем и может считывать положение ваших рук. В каких-то играх это может быть уместно, а где-то — и не очень. Пример — следующее видео:

Microsoft Kinect — перенос всего тела в виртуальную реальность

Спокойно, это не «Матрица», речь идет только о передаче поз. Подобно «липам», про которые я писал выше, Кинект сканирует всё тело и с помощью стороннего софта может перенести его в виртуальную реальность, а точнее, в приложения, которые это поддерживают, например, весьма популярный VR-чат. Тест Kinect-а в нем:

«Безграничные» всенаправленные беговые дорожки для виртуальной реальности

Их уже тоже начали выпускать, например, Virtuix Omni и аналоги. Что это и как это работает — опять проще показать на видео:

И так далее…

Список можно продолжать долго. Например, разрабатываются устройства, которые помогут передавать в виртуальную реальность запахи. Разрабатываются костюмы навроде того, что можно было видеть в фильме «Первому игроку приготовиться«, различные перчатки, в которых вы будете ощущать прикосновение к предметам в виртуальной реальности и так далее.

Вобщем, следите за новостями)

Виртуальная реальность: минусы и проблемы

Рассказывая про виртуальную реальность, нельзя не коснуться и ее проблем и минусов, это особенно важно для новичков, которые имеют на этот счет завышенные ожидания.

Ушат холодной воды, так сказать.

Вот моя полторачасовая лекция на эту тему:

Два года назад я уже писал про это, но, как говорится, воз и ныне там.

Тошнота, головокружение и т.п.

Ставлю это на первое место, так как, есть люди, «которым не заходит» VR по тем или иным причинам. Точнее, причина то ясна — глаза видят одно, а мозг чувствует другое. Лечится длительными тренировками, но опять же — у меня из всех друзей, кто пробовал виртуальную реальность — плохо стало только одному. К тому же, разработчики игр стараются побороть этот эффект, вводя в игру, например, перемещение телепортами, о котором я писал выше, или так называемый «комфортный» режим, когда при повороте картинка затемняется. А в Oculus вобще обещали разработать устройство, которое поможет бороться с этими симптомами.

Пиксельная сетка

Чтобы понять суть проблемы, возьмите свой телефон и посмотрите на его экран через лупу. Именно так вы будете смотреть в шлеме виртуальной реальности — на пиксельный экран через линзы.

Суть в том, что разрешение экранов у VR шлемов всё еще мало, (у моего Рифта, например, это всего 2100*1200 пикселей), а потому эту сетку видно, примерно вот так:

Пиксельная сетка в виртуальной реальности

Да, есть, например, Pimax 4K, у которого эта сетка меньше, но с ним вобще отдельная история, можете почитать ее вот здесь. Но, опять, когда очень увлечен процессом, сетка не мешает. Ну и хорошая новость в том, что всё-таки, разрешение экранов в VR постоянно увеличивается.

Малый угол обзора

Он же — эффект «водолазной маски». То есть, когда вы смотрите в шлем, перед вами вполне себе ограниченного размера линзы, а всё остальное — чернота, то есть — линзы не перекрывают весь обзор:

Oculus Rift CV1 поближе со стороны линз

Принято считать сегодняшний угол обзора шлемов виртуальной реальности в 90-110 градусов, в то время как поле зрения в обычной жизни считается 180 градусов. Сейчас выходит Pimax 8K, где обещано 150-200 градусов, но он еще только выходит…

Провода

Если мы говорим про ПК-шлемы, а именно там у нас самые качественные игры сейчас, то этот провод (у правильных шлемов он всего один) будет вам так или иначе мешать. Путаться под ногами, висеть перед руками и так далее. Но это — цена за стабильность работы.

Да, уже есть беспроводной TP-Cast для Vive и вроде как для Oculus Rift CV1, но стоит он, как сами эти шлемы.

Нужен хороший ПК

Опять же, если вы хотите с комфортом находиться в виртуальной реальности, вам нужен и соответствующий компьютер. Вот, например, минимальные требования для Oculus Rift CV1:

Графическая карта: NVIDIA GTX 1050Ti/AMD Radeon RX 470 или более мощные
Альтернативный вариант графической карты: NVIDIA GTX 960/AMD Radeon R9 290 или более мощные
Процессор: Intel i3-6100/AMD Ryzen 3 1200, FX4350 или более мощный
Память: RAM 8 ГБ или более
Видеовыход: Совместимый видеовыход HDMI 1. 3
Порты USB: 1 порт USB 3.0 и 2 порта USB 2.0
Операционная система: Windows 10

Да, можно играть на более слабых ПК, можете посмотреть мою старую видюху и проц, но комфорта будет мало.

Громоздкость VR очков и шлемов

Кто бы что ни говорил, но, просидеть день в такой бандурине, которой сейчас являются VR шлемы — не выйдет. А в активных играх вы скорее всего, вспотеете через пол часа, если не раньше. Хотя, в тот же Скайрим я играл по два часа и ок, а вот в теннисе уже минут через двадцать нужно снимать и делать перерыв.

Контент

Хотя, я тут уже приводил кучу ссылок на игры в Steam, но действительно очень годного и классного по-прежнему не так много, как хотелось бы. Хотя, кто-то вобще вон шлем чисто из-за БитСайбера покупает, и ок.

Подводя итог

Как видите, виртуальная реальность сегодня еще очень далека от «Матрицы», но, уже сейчас является весьма необычных и интересным развлечением. Само собой, не без проблем, но и эти проблемы понемногу решаются в той или иной степени. Еще пару лет назад я экспериментировал  в VR с телефоном, а сегодня уже с компьютерным Oculus Rift CV1. И надо сказать, что с каждым годом эта тема становится всё интереснее.

Надеюсь, что эта статья дала вам ответ на вопрос «что такое очки виртуальной реальности», и  какая она — виртуальная реальность в конце 2018-го года и, быть может, вы даже задумались о покупке такого шлема. Тогда ваш следующий шаг — это как раз выбор шлема виртуальной реальности.

На этом всё, с вами был @pavel419, пока!

Интернет: Интернет и СМИ: Lenta.ru

Фото: Mario Anzuoni / Reuters

Виртуальная реальность (virtual reality, VR) — одно из самых перспективных направлений развития современных технологий. Этим занимаются Google (корпорация считает VR будущим YouTube, разрабатывает Cardboard), Samsung (шлем Gear VR), Facebook (купившая Oculus Rift), Microsoft (очки дополненной реальности Hololens), — почти все ведущие IT-гиганты.

Помимо того, что сама площадка, куда выкладывается интерактивное видео, должна в полной мере поддерживать технологию, для создания таких креативных продуктов требуется и специальная манера съемки, и высококачественная техника: 360-градусная камера (например, подобная модель есть у GoPro) или набор камер. C помощью съемки под разными углами и постобработки и достигается эффект виртуальной реальности.

На YouTube уже достаточно подобных роликов. Конечно, их можно смотреть с экрана компьютера (желательно на максимальном разрешении и на полный экран в браузере Chrome), но авторы также рекомендуют делать это с мобильных устройств. Дело в том, что современные смартфоны и планшеты оснащены гироскопом, что позволяет управлять ракурсами изображения посредством поворота устройства. Безусловно, это увеличивает интерактивность. Но наиболее полный VR-опыт можно получить лишь в шлеме виртуальной реальности: Cardboard от Google, Gear VR от Samsung, Vive от HTC, Oculus Rift и прочие.

«Лента.ру» посмотрела, на что уже сейчас способна воображаемая действительность, и собрала лучшие ролики, демонстрирующие возможности VR.

Погрузиться в соцсети

Покупкой за два миллиарда долларов самой известной компании, занимающейся шлемами виртуальной реальности, Oculus VR, крупнейшая в мире соцсеть не ограничилась. По данным The Wall Street Journal, Facebook работает над собственным приложением, поддерживающим сферическое видео. Сам Марк Цукерберг заявлял, что виртуальная реальность станет следующей «компьютерной платформой» для мобильных устройств.

В сентябре компания показала первое на своей платформе видео в формате «360 градусов». Это эпизод из готовящегося к выходу фильма «Звездные войны: Пробуждение силы». Зритель может наблюдать за событиями в любом направлении с места пилота транспортного средства, несущегося по пустынному ландшафту.

Прокатитесь с ветерком по пескам планеты Джакку, на которой происходит действие нового блокбастера «Звёздные Войны: Пробуждение Силы»! Уникальное панорамное 360° видео, эксклюзивно для Facebook.

Posted by Star Wars on 23 сентября 2015 г.

В свою очередь у Google функция Choose Your View, позволяющая в роликах на YouTube переключаться между различными точками, откуда велась съемка, появилась в тестовом режиме в январе 2015 года. Помимо VR-шлема Cardboard, весной компания представила технологию создания VR-видео Jump, для которой компания GoPro выпустила специальную 360-градусную видеокамеру.

Пропиариться

Хотя VR занимаются ведущие технологические компании, для большинства это все еще в новинку. Поэтому рекламщики стараются вовсю использовать подобные ролики для промоушена выходящих продуктов. Следом за фейсбучным трейлером «Звездных войн» мгновенно стал вирусным тизер от Warcraft Skies of Azeroth, собрав полтора миллиона просмотров на YouTube за сутки. Зрителям предлагается не просто смотреть, а управлять углом обзора камеры, как бы закрепленной на спине пролетающего над городом грифона — одного из существ вселенной WarCraft.

Составить конкуренцию Instagram

Все любят смотреть на красивые панорамы в Instagram или YouTube. А что если их сделать в формате «360 градусов» и с возможностью выбрать любой ракурс? Современные технологии теперь это позволяют.

Полное солнечное затмение на Шпицбергене.

Полетать, не выходя из дома

Видео демонстрирует, каково оказаться в кабине пилота на истребителе. Еще одна возможность виртуальной реальности почувствовать себя кем-то другим или оказаться в неожиданном месте.

А вот белорусская игровая компания Wargaming предложила пользователям переместиться в битву 1941 года.

Рассказать историю

А что если VR-ролики станут новым видом журналистики? Сотрудники сирийского информационного агентства Smart News Agency в мае, июне и июле 2015 года сняли материалы из разрушенного сирийского города Джиср-эш-Шугур. В ходе записи было использовано кольцо с закрепленными на нем шестью камерами.

Испугаться

Изначально эксперты пророчили успех виртуальной реальности именно в играх. Например, под шлем Oculus уже были реализованы несколько игр, ставшими популярными. Погружение в параллельный мир наиболее остро ощущают пользователи, любящие хоррор-тематику. Вот и GetOut предлагает с нескольких сторон взглянуть на ужас.

Послушать музыку

Музыканты также подхватили тему виртуальности в своих клипах. Так, британская инди-группа Foals опубликовала на своем канале YouTube видео на песню Mountain at My Gates. Ролик стал первым в истории музыкальным клипом, снятым при помощи технологий виртуальной реальности. Для его создания использовалась камера GoPro.

Эстафету подхватил и канадский исполнитель The Weeknd.

Подружиться с Vine-звездой

Американец Зак Кинг, прославившийся своими креативными минироликами для сервиса Vine, тоже попробовал создать что-нибудь в VR-формате. Сделал он это в своем стиле: его фишкой является неожиданные фокусы, которые достигаются с помощью спецэффектов и сложной съемкой.

Как работает VR-гарнитура? Top Полное руководство 2022

• Anthony

Если вы когда-нибудь наблюдали за другом или родственником, который использовал гарнитуру VR, вы, возможно, задавались вопросом, как работает эта технология и какие функции она предлагает. В этой статье обсуждается Как работает гарнитура Vr , которая дает виртуальной реальности изображение и звук высочайшего качества.

Как работают гарнитуры VR Основной принцип гарнитур VR известен как оптическая технология. Стереоскопические гарнитуры отличаются друг от друга размером и формой линз, но все они используют схожие методы, чтобы 3D-изображение казалось плавающим прямо перед вашими глазами.

Как работают очки виртуальной реальности Важным элементом процесса является то, что каждый глаз получает разные изображения. Каждый глаз видит немного разные представления об одном и том же трехмерном изображении, что заставляет мозг думать, что изображение исходит из несколько разных направлений.

Содержание

• 1 Что такое виртуальная реальность?
• 2 Типа VR
  • 2.1 Автономный VR
  • 2.2 ПК VR
  • 2.3 VR Консоль
• 3 Как работают гарнитуры VR
  • Основы 9 3.0004
  • 3. 2 Отслеживание головы
  • 3.3. Отслеживание движения
• 4 КРУКЦИОННЫЕ КОМПОНТЫ ЭВОЛЮЦИЯ ВИРУЛАЛЬНОЙ РЕАЛЬТАЦИИ
  • 4.1 1. Поле обзора и частота кадров
  • 4.2 2. Эффекты пространственного звука и звуковые эффекты
  • 4.3 3. Отслеживание головы. и положение
• 5 Как VR используется прямо сейчас
  • 5.1 Здравоохранение
  • 5.2 Строительство
  • 5.3 Бизнес
• 6 Заключение

4?

Виртуальная реальность (VR) позволяет вам погрузиться в виртуальную среду. Обычно это доставляется с помощью надетого на голову оборудования, которое отслеживает движения человека. Гарнитуры Google Cardboard VR состоят из экрана или двух панелей дисплея, которые вы прикрепляете к гарнитуре. Панели обычно окружены линзами, которые блокируют внешний реальный мир.

Все гарнитуры отслеживают движения ваших рук, поэтому изображение, которое вы видите, изменяется соответствующим образом. Однако некоторые гарнитуры отслеживают больше активности, чем другие.

Виртуальная реальность почти всегда включает способ выбора или управления вещами в виртуальной среде. У вас может быть по одному контроллеру Xbox на руку, что позволит вам управлять некоторыми аспектами виртуальной реальности Google Cardboard. Иногда контроллеры могут предоставлять виртуальные представления в каждой руке, чтобы вы могли манипулировать окружающей средой и объектами внутри нее так же, как и в реальности.

Типы виртуальной реальности

Существует несколько типов потребительского оборудования виртуальной реальности. Эти VR-устройства можно отнести к автономным VR (ПК VR), консоль VR (ПК VR) и консоль VR (консоль VR).

Standalone VR

Любая гарнитура VR, которая может работать полностью самостоятельно без каких-либо дополнительных технологий или оборудования, называется Standalone VR. Он не требует никакого внешнего оборудования и полностью работает от оборудования, которое вы носите на голове.

Oculus Quest 2 — лучший тому пример. Он предоставляет упрощенные версии компьютерных игр VR на автономных гарнитурах, портативных устройствах, не требующих каких-либо других гарнитур. Все, что вам нужно для автономной виртуальной реальности, например, Quest 2, поставляется вместе с устройством. Однако для взаимодействия с некоторыми играми потребуются контроллеры Oculus Touch.

PC VR

Любая гарнитура, требующая постоянного подключения к ближайшему компьютеру, называется PC VR. Для среды виртуальной реальности требуются высокие характеристики. Oculus Rift, Valve Index и HTC Vive — вот некоторые примеры гарнитур виртуальной реальности для ПК. Кроме того, гарнитуры Pimax и Windows Mixed Reality, такие как устройства HP Reverb G2 или Samsung Gear VR +, являются вариантами.

Преимущество виртуальной реальности для ПК состоит в том, что она обеспечивает более высокое качество графики, чем автономная виртуальная реальность. Ваша гарнитура должна быть постоянно подключена к компьютеру из-за ее постоянного соединения.

Варианты беспроводной связи доступны для ПК VR, но для них требуется дополнительное оборудование и аккумулятор, который нужно носить на теле. Проводная версия PC VR требует, чтобы игрок управлял проводом, соединяющим вашу гарнитуру и компьютер.

Это может ограничить вашу свободу, так как может стать напоминанием о том, что нельзя поворачиваться достаточно сильно, потому что провод может быть слишком длинным для беспроводной гарнитуры.

Если ваш игровой компьютер не соответствует требованиям, виртуальная реальность на ПК может быстро стать дорогим вариантом.

VR Console

В настоящее время для консоли VR доступны две гарнитуры: PlayStation VR и Nintendo Labo gear VR для Nintendo Switch.

PlayStation VR — это дополнительная система виртуальной реальности, которую можно добавить к PlayStation 4 и PlayStation 5. Гарнитуру PSVR можно приобрести отдельно и подключить к PlayStation 4. на консоль для работы. Гарнитура использует внешнюю камеру PlayStation, которая поставляется вместе с ней и подключена к консоли для отслеживания.

Системы виртуальной реальности работают с PS5 благодаря обратной совместимости. Он даже имеет некоторые улучшения производительности и визуальные эффекты. Чтобы играть на гарнитуре PlayStation VR, вам потребуется приобрести дополнительные контроллеры PlayStation Move.

Nintendo Labo gear VR — это картонная оболочка гарнитуры, которая соответствует оригинальному размеру Nintendo Switch. Это позволяет вам играть в определенные VR-игры. Гарнитура не поставляется с ремешком, чтобы ее можно было держать близко к лицу. Labo gear VR — очень разочаровывающий опыт, который не стоит вашего времени.

Как работают VR-гарнитуры

Основы

Ожидается, что виртуальная реальность (VR) будет расти и к 2026 году будет стоить 184,66 млн долларов . Это популярная технология, которая волнует многих людей. Виртуальная реальность становится все более распространенной в домах и на предприятиях в виртуальных мирах. Он стимулирует окружающую среду и обстановку настолько реально, что заставляет нас поверить, что мы находимся в другом месте.

Гарнитуры VR, такие как Playstation VR и Oculus Rift, называются головными дисплеями, что означает, что экран крепится к вашему лицу.

Это ядро ​​технологии виртуальной реальности. Цель гарнитуры VR — перенести вас в другую реальность для взаимодействия в новой среде VR.

Наш опыт формирует наши представления о внешнем мире под влиянием нашего опыта. Мы верим в то, что воспринимаем, слышим и чувствуем. Дизайнеры виртуальной реальности применяют фундаментальные правила восприятия и идеи о том, как мы с ним взаимодействуем, чтобы создавать иммерсивные среды, которые кажутся такими же реальными, как и окружающий их мир.

Гарнитуры виртуальной реальности (VR) — это машины, которые заменяют виртуальную среду содержимым, созданным программным обеспечением. Чтобы отслеживать, как вы взаимодействуете с виртуальным пространством, в гарнитурах есть магнитометры, ускорители и гироскопические датчики.

Вы также можете подключиться к другим камерам и компьютерным системам через гарнитуру, чтобы получить доступ к дополнительному программному обеспечению или улучшить свои впечатления от виртуальной реальности.

Гарнитуры виртуальной реальности используют либо два ЖК-дисплея (по одному на каждый глаз), либо два канала, отправляемых на один дисплей. В гарнитурах также есть линзы, расположенные между вашими глазами и экраном, которые используются для фокусировки и изменения формы изображения для каждого глаза.

Отслеживание головы

Виртуальная реальность должна работать правильно, если ваша голова двигается вверх и вниз, в сторону или наклоняется. Шесть степеней свободы (или 6DoF) — это система, используемая гарнитурами для измерения движений головы. Он измеряет вашу голову относительно осей X, Z и Y.

Система отслеживания головы использует несколько компонентов, таких как магнитометр, акселерометр и гироскоп. Гарнитура PlayStation VR также имеет 9 светодиодов. Они используются для обеспечения 360-градусного отслеживания головы с помощью внешней камеры.

Низкая задержка необходима для эффективности отслеживания головы. Задержка относится к тому, когда пользователь перемещает свое устройство ввода или голову, и когда изменение отображается на дисплее. Задержка не должна превышать 30 миллисекунд, чтобы пользователь чувствовал себя непринужденно.

Разработчики используют 3D-аудио для улучшения эффекта погружения. Пользователь может представить, что звук исходит сзади, сбоку или издалека.

Отслеживание движения

Гарнитуры Oculus Rift , HTC Vive и HTC Vive VR имеют беспроводные контроллеры, которые позволяют вам контролировать то, что происходит в виртуальной симуляции. Контроллер движения имеет несколько кнопок и множество датчиков, которые обнаруживают такие жесты, как указывание и махание рукой. Вы можете имитировать ходьбу в виртуальной среде, используя различные методы ввода, такие как голосовые команды, умные перчатки и беговые дорожки.

Важнейшие компоненты эволюции виртуальной реальности

Виртуальная реальность постоянно развивается, предлагая новые и более захватывающие впечатления. Опыт все еще развивается, но мы делаем большие успехи. Следующие функции являются основой для самых захватывающих впечатлений от виртуальной реальности.

1. Поле зрения и частота кадров

Разработчики виртуальной реальности всегда заботились о поле зрения. Гарнитуры VR должны воспроизводить наше поле зрения, чтобы погрузиться в новую среду. У людей более широкое поле зрения, чем позволяют наушники.

В среднем человек может видеть примерно 220 градусов окружающего контента. Гарнитуры виртуальной реальности могут видеть около 180 градусов.

Поле зрения вашей гарнитуры определяет, как выглядит мир вокруг вас и насколько близко он соответствует вашему окружению. Хотя ни одна гарнитура не может обеспечить наше естественное поле зрения , технология улучшается и позволяет повысить частоту кадров.

Минимальная частота кадров — еще один визуальный элемент, определяющий работу виртуальной и дополненной реальности. Чтобы воспроизвести то, что мы видим в реальности, экраны Playstation VR должны обеспечивать высокую скорость кадров в секунду.

По оценкам экспертов, человеческий глаз может обрабатывать до 1000 кадров в секунду . Однако средний человеческий мозг не воспринимает столько деталей. Большинство разработчиков сходятся во мнении, что 60 FPS слишком медленный и может вызвать дезориентацию или тошноту. Эксперты хотят 120 FPS .

2. Пространственное аудио и звуковые эффекты

Многие люди влюбляются в виртуальную реальность как в визуальный опыт. Инструменты виртуальной реальности предназначены для погружения пользователей в новую среду. Для этого требуется больше, чем четкое представление о вашем окружении. Пространственный звук, также известный как 360-градусный звук необходим, чтобы вы почувствовали, что находитесь в новой среде.

Новейшая технология виртуальной реальности использует пространственный звук для воссоздания уникальной звуковой среды, которую вы ожидаете в реальной жизни. Вы почувствуете большее погружение, если качество звука высокое.

Это происходит из-за звуков, которые кажутся исходящими сзади, сверху или сбоку от вас. Пространственный звук позволяет вам наилучшим образом ориентироваться в виртуальной реальности, показывая, куда вам следует повернуть.

Виртуальные гарнитуры для современных ландшафтов используют пространственный звук, чтобы сообщить, в каком направлении двигаться. Они также поддерживают ощущение реализма при перемещении по различным средам и событиям.

3. Отслеживание головы и положения

Виртуальная гарнитура обеспечивает полное погружение, поскольку вы можете перемещаться в виртуальном пространстве, а окружающая среда приспосабливается к вашему физическому положению. Степени свободы для положения и отслеживания головы измеряются в градусах. Вы можете исследовать 6 градусов или 3.

Шесть степеней свободы позволяют вам проверить свое положение в пространстве и указать направление, в котором направлена ​​ваша голова. Вы можете свободно перемещаться в игровой зоне VR без посторонней помощи. Вы также можете использовать третий датчик вне наушников VR, чтобы оставаться в безопасности во время полета в космосе.

Технология отслеживания для виртуальной реальности становится все более продвинутой. Использование технологии отслеживания взгляда в виртуальной и дополненной реальности может улучшить концентрацию и уменьшить тошноту. Вы также можете сделать виртуальную реальность более захватывающей, используя датчики тактильной обратной связи или другие технологии отслеживания для встраивания опций контроллера.

Как виртуальная реальность используется прямо сейчас

Эта технология имеет множество замечательных применений, в том числе в здравоохранении, строительстве и бизнесе. Виртуальная реальность уже оказала глубокое влияние на многие отрасли. В ближайшие годы многие другие будут затронуты этим.

Здравоохранение

Университет Дьюка провел фантастическое исследование, объединив виртуальную реальность и интерфейсы мозг-компьютер для лечения пациентов с параличом нижних конечностей. 12-месячное исследование 8 пациентов с хроническими травмами спинного мозга показало, что ВР может помочь в восстановлении способности.

Виртуальные наушники и интерфейс мозг-машина использовались для имитации неврологических функций, позволяющих им управлять нижними конечностями. Все пациенты почувствовали некоторую степень улучшения мышечного контроля и чувствительности в ногах.

Он также используется для обучения студентов-медиков — еще одно отличное применение виртуальной реальности в здравоохранении. Они могут практиковать хирургию и другие процедуры, используя VR.

Это также позволяет им ошибаться и не травмировать пациента. Это позволит студентам получить реальный опыт, прежде чем они отправятся в виртуальный мир.

Строительство

Архитекторы могут использовать виртуальную реальность для проектирования зданий вместо использования нарисованных от руки схем или компьютерных изображений. Виртуальная реальность более рентабельна и эффективна, чем традиционные методы планирования строительства. Виртуальная реальность позволяет дизайнерам тестировать среду перед ее созданием.

Iris VR — самая надежная компания, занимающаяся иммерсивным дизайном в архитектуре, строительстве и инженерии. Iris VR позволяет просматривать 3D-файлы и работать с коллегами в виртуальной реальности. Вы можете увидеть масштаб своих проектов и визуализировать, как они будут выглядеть, прежде чем приступить к их созданию.

Бизнес

Компании используют виртуальную реальность для проведения интервью, экскурсий по компании или проведения встреч. Его также можно использовать для проверки безопасности и функциональности продуктов, не подвергая людей риску.

Обучение сотрудников возможно с использованием виртуальной реальности. Он также используется для ролевых сценариев. Некоторые компании используют виртуальную реальность для визуализации данных. Это позволяет сотрудникам взаимодействовать с данными и сотрудничать.

Commonwealth Bank of Australia использует виртуальную реальность для оценки навыков кандидата в принятии решений. Вы будете руководить командой и принимать сложные решения. Кандидаты также могут увидеть культуру и тип проектов, реализованных в компании, благодаря своему опыту.

Заключение

Технологии виртуальной реальности становятся все более впечатляющими, поскольку мы изучаем различные способы сделать виртуальный мир более похожим на реальную жизнь. Один из способов — использовать передовую графику для создания захватывающего опыта, сочетающего изображения, созданные компьютером, с реальным миром. Hooke Audio надеется, что наше руководство поможет вам узнать больше об этой технологии.

Как работают гарнитуры виртуальной реальности?

Виртуальная реальность проникла в сферу потребительских технологий. Теперь, не выходя из собственного дома, вы можете исследовать другие миры, посещать настоящие достопримечательности в виртуальном мире и играть в реалистичные игры, о которых вы никогда не мечтали в детстве.

Все эти возможности зависят от довольно интересного технологического оборудования — гарнитуры виртуальной реальности.

Гарнитуры виртуальной реальности варьируются от самых простых, сделанных из картона и нескольких линз, до очков с ЖК-экраном, заполненных датчиками, и оснащенных технологиями. HTC Vive, Oculus Rift и Playstation VR на сегодняшний день являются наиболее распространенными вариантами на базе ПК, а Samsung Gear VR и Google Cardboard работают с использованием вашего смартфона. Эти два разных типа гарнитур, на базе ПК или телефона, работают одинаково, но должны использовать разные возможности датчиков, чтобы каждая из их функций работала.

Есть еще одна область VR-шлемов — автономные VR. Двумя основными автономными гарнитурами виртуальной реальности являются Oculus Go и Daydream. Короче говоря, автономная виртуальная реальность просто означает, что вы можете надеть гарнитуру и идти вперед. Вам не нужно другое устройство, такое как ваш смартфон или компьютер, чтобы запустить шоу.

Теперь, когда мы познакомились с основными вариантами VR-гарнитуры, давайте попробуем разобраться в технологиях, которые используются в этих гарнитурах.

Базовая настройка гарнитуры VR

Виртуальные гарнитуры, как правило, требуют какого-либо ввода для работы или, по крайней мере, для того, чтобы вы могли взаимодействовать, а не видеть в цифровом мире. Это варьируется от простого отслеживания головы до контроллеров или даже голосовых команд и контроллеров. В разных типах гарнитур будут использоваться разные методы управления.

Такие устройства, как Oculus Rift и Playstation VR, известны как наголовные дисплеи или HMD. Эти устройства не имеют встроенных в гарнитуру функций распознавания звука или отслеживания рук.

Цель гарнитур виртуальной реальности — создать реалистичную виртуальную среду в 3D, которая обманывает наш мозг, заставляя стирать границы между цифровым и реальным. Видео для гарнитур подается из источника либо через экран смартфона, через кабель HDMI от компьютера, либо изначально отображается через экран и процессор гарнитуры.

Самый популярный

Видео или изображение, размещенное на экранах виртуальной реальности, делится на две части с индивидуальным видом для каждого глаза для создания трехмерной перспективы. Все экраны VR также будут использовать линзы между экраном и вашими глазами. Это помогает исказить представляемое на экране изображение во что-то более реалистичное для наших глаз.

СВЯЗАННЫЕ: ИСТОРИЯ И НАУКА О НАУШНИКАХ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ

Короче говоря, линзы преобразуют изображение с плоского экрана в стереоскопическое трехмерное изображение. Это сделано из-за угла наклона и типа линз в гарнитуре. Линзы искажают два независимых изображения, по одному с каждой стороны, в правильную форму для того, как наши глаза в противном случае видели бы реальный мир.

Фактические изображения для каждого глаза отображаются немного неравномерно. Если вы закроете один глаз вперед-назад в гарнитуре, вы увидите, как объекты в виртуальной реальности танцуют туда-сюда. Именно этот принцип делает виртуальную реальность трехмерной.

Одна из самых крутых вещей в виртуальной реальности — это не только тот факт, что вы можете видеть в 3D, но и тот факт, что вы можете смотреть вокруг на 360 градусов и получать изображение/видео, реагирующее на то, как вы двигаетесь. твоя голова. Когда это происходит, движется не экран физически, а скорее то, что отображается на экране, что движется (очевидно), поэтому требуется сочетание впечатляющих датчиков и программного обеспечения, чтобы заставить эту иллюзию работать.

Датчики, благодаря которым работают очки виртуальной реальности

В гарнитурах VR, в которые встроены датчики для отслеживания головы, концепция, известная как шесть степеней свободы или 6DOF, используется для обеспечения работы отслеживания головы. Эта система в основном изображает вашу голову в плоскости XYZ и измеряет движения головы вперед, назад, из стороны в сторону, а также рыскание и вращение.

Датчики, обеспечивающие работу 6DOF, — это гироскопы, акселерометры и даже магнитометры. Гарнитура Sony Playstation VR даже использует светодиоды, расположенные снаружи, которые отслеживаются внешней камерой, чтобы точно определить положение вашей головы в виртуальной реальности.

Поскольку гарнитуры работают над тем, чтобы быть максимально реалистичными, чтобы заставить наш мозг думать, что они находятся в виртуальном пространстве, задержка и скорость отклика должны быть безупречными. Движения слежения за головой должны быть менее 50 миллисекунд . В противном случае наш мозг подумает, что что-то не так, и мы можем начать заболевать. В сочетании с такой скоростью отклика частота обновления экрана должна быть высокой, от 60 до 120 кадров в секунду . Без высокой скорости отклика гарнитуры VR были бы устройствами, вызывающими тошноту.

Для полного ощущения реализма в большинстве сред VR используется бинауральный или даже 3D-звук для создания полного аудиовизуального ландшафта виртуальной среды. Это просто делается с помощью наушников, но сам звук затем настраивается с помощью программного обеспечения на основе обратной связи с датчиками положения.

Гарнитуры виртуальной реальности премиум-класса имеют возможность отслеживать движение, в то время как более дешевые гарнитуры имеют только статическую или активируемую движением точку обзора и требуют дополнительных ручных операций, например, с игрового контроллера. Отслеживание головы — одна из ключевых возможностей, которые делают эти гарнитуры более премиальными и, следовательно, делают их использование более реальным.

Теперь Oculus предлагает дополнительные датчики, которые вы можете приобрести для своей гарнитуры VR, которые обеспечивают игрокам дополнительный уровень точности в среде VR.

СВЯЗАННЫЕ С: ИССЛЕДОВАТЕЛИ ИЗОБРАЖАЮТ БОЛЕЕ РЕАЛИСТИЧНУЮ ОБЩЕСТВЕННУЮ ВИРТУАЛЬНУЮ РЕАЛЬНОСТЬ

И когда дело доходит до отслеживания вашего физического положения в комнате, Oculus теперь предлагает опыт, сравнимый с HTC Vive, чего он не делал на улице. Владельцы Rift теперь могут приобрести третий датчик за 79 долларов США и расширить охват своей игровой зоны виртуальной реальности.

Гарнитуры разных марок используют разные датчики и массивы слежения, но, как правило, это включает в себя некоторую форму отслеживания точек светодиодами на гарнитуре, которая подается на внешнюю камеру.

Эта камера затем обрабатывает движение точек и интерполирует его в движение отображения на камере.

Итак, гарнитуры VR работают за счет комбинации линз, смещенных экранов и технологии отслеживания движения, чтобы сделать цифровую среду виртуальной реальности еще более правдоподобной, чем когда-либо.

Для вас

Культура

На этой грандиозной вечеринке в этот Хэллоуин будет много сумасшедших костюмов, но как насчет коктейлей, чтобы скрасить веселье?

Стивен Вичинанца | 31.10.2022

наукаУченые воссоздают на Земле условия «алмазного дождя» Нептуна

Пол Ратнер| 13.10.2022

инновацииМожет ли ИИ спасти лабораторных крыс и морских свинок? Как новые технологии могут решить большую этическую проблему

Баба Тамим| 14.