stringtranslate.com

Гарнитура виртуальной реальности

Гарнитура Oculus Rift CV1 VR, которая должна быть подключена к ПК и использует внешнее отслеживание.

Гарнитура виртуальной реальности (или гарнитура VR ) — это монтируемое на голове устройство, которое обеспечивает виртуальную реальность для пользователя. Гарнитуры VR широко используются в видеоиграх VR , но они также используются в других приложениях, включая симуляторы и тренажеры. Гарнитуры VR обычно включают в себя стереоскопический дисплей (обеспечивающий отдельные изображения для каждого глаза), стереозвук и датчики, такие как акселерометры и гироскопы, для отслеживания положения головы пользователя, чтобы ориентация виртуальной камеры соответствовала положению глаз пользователя в реальном мире. . [1]

Некоторые VR-гарнитуры также оснащены датчиками слежения за взглядом [2] и игровыми контроллерами . В очках VR используется технология отслеживания головы, которая меняет поле зрения, когда человек поворачивает голову. Технология может быть несовершенной, поскольку при слишком быстром движении головы возникает задержка. Тем не менее, он предлагает захватывающий опыт.

История

Гарнитура PSVR для игровой консоли PlayStation 4 , выпущенная в 2016 году.

Sega VR , анонсированная в 1991 году и показанная в начале 1993 года на зимней выставке CES , никогда не выпускалась для консолей, [3] но использовалась для аркадного аттракциона симулятора движения Sega VR-1 в 1994 году. [4] [5] Еще один ранний вариант. Гарнитура виртуальной реальности Forte VFX1 была анонсирована на выставке CES в 1994 году. VFX-1 имеет стереоскопические дисплеи, 3-осевое отслеживание положения головы и стереонаушники. [6] Компания Sony , еще один пионер, выпустила в 1997 году Glasstron , который имеет дополнительный датчик положения, позволяющий пользователю видеть окружающую среду, при этом перспектива перемещается по мере движения головы пользователя, что дает глубокое ощущение погружения. Эти VR-гарнитуры дали игрокам MechWarrior 2 новую визуальную перспективу наблюдения за полем боя из кабины своего корабля. Однако эти ранние гарнитуры потерпели неудачу с коммерческой точки зрения из-за их ограниченной технологии, [7] [8] , и Джон Кармак описал их как «смотр через тюбики от туалетной бумаги ». [9]

В 2012 году началась краудфандинговая кампания для VR-гарнитуры, известной как Oculus Rift ; Проект возглавляли несколько видных разработчиков видеоигр , в том числе Кармак [7] , который позже стал техническим директором компании . [10] В марте 2014 года материнская компания проекта Oculus VR была приобретена Facebook за 2 миллиарда долларов. [11] Последняя ориентированная на потребителя версия Oculus Rift начала поставляться 28 марта 2016 года. [12]

В марте 2014 года Sony продемонстрировала прототип гарнитуры для PlayStation 4 , [13] которая позже получила название PlayStation VR . [14] В 2014 году Valve продемонстрировала несколько прототипов гарнитуры, [15] что привело к партнерству с HTC для производства Vive , ориентированного на виртуальную среду «масштаба комнаты», в которой пользователи могут естественным образом перемещаться и взаимодействовать с ней. [16] Vive была выпущена в апреле 2016 года [17] , а PlayStation VR — в октябре 2016 года. [18]

Для смартфонов также разработаны гарнитуры и средства просмотра виртуальной реальности . В отличие от гарнитур со встроенным дисплеем, эти устройства по сути представляют собой корпуса, в которые можно вставить смартфон. VR-контент просматривается с экрана самого устройства через линзы, действующие как стереоскоп , а не с помощью специальных внутренних дисплеев. Google выпустила серию спецификаций и связанных с ними наборов DIY для зрителей виртуальной реальности, известных как Google Cardboard ; эти средства просмотра можно изготовить из недорогих материалов (и смартфона с гироскопом), например картона (отсюда и название). Samsung Electronics в партнерстве с Oculus VR совместно разработала Samsung Gear VR (который совместим только с последними устройствами Samsung Galaxy ), а LG Electronics разработала гарнитуру со специальными дисплеями для своего смартфона LG G5 , известного как LG 360 VR. [19] [20] [21] [22] Азиатские производители оборудования, такие как Xion и Kolke, разработали недорогие гарнитуры виртуальной реальности. В 2017 году китайская компания Tencent объявила, что готовится выпустить в этом году свою гарнитуру виртуальной реальности. [23] В 2019 году Oculus и PlayStation VR доминировали на рынке VR-гарнитур. [24]

В июне 2019 года Valve выпустила собственную гарнитуру Valve Index без партнёрства с HTC.

Ограничения

Требования к задержке

Гарнитуры виртуальной реальности предъявляют значительно более высокие требования к задержке — времени, которое требуется от изменения входного сигнала до появления визуального эффекта, — чем обычные видеоигры. [25] Если система слишком вяло реагирует на движение головы, это может привести к тому, что пользователь почувствует болезнь виртуальной реальности , своего рода укачивание. [26] По словам инженера Valve, идеальная задержка должна составлять 7–15 миллисекунд . [27]

Графический процессор (GPU) также должен быть достаточно мощным для обработки необходимого количества кадров. Oculus назвала ограниченную вычислительную мощность Xbox One и PlayStation 4 причиной, по которой они нацелились на рынок игр для ПК со своими первыми устройствами. [28]

Фовеатный рендеринг — это новый метод, позволяющий снизить нагрузку на рендеринг. Он использует оборудование для отслеживания глаз , чтобы определить, в какую точку смотрит пользователь, и уменьшает разрешение рендеринга дальше от взгляда пользователя. Это может быть незаметно для пользователя, поскольку периферическое зрение человека гораздо менее чувствительно, чем фовеа . [29]

Разрешение и качество дисплея

Существуют различные оптика и визуальные качества, которые влияют на то, как человек воспринимает качество изображения и как он воспринимает виртуальный мир. Четкость изображения зависит от разрешения дисплея, качества оптики, частоты обновления и поля зрения. [30]

Поскольку гарнитуры виртуальной реальности растягивают один дисплей на широкое поле зрения (до 110° для некоторых устройств по данным производителей), коэффициент увеличения делает недостатки в технологии отображения гораздо более очевидными. Одной из проблем является так называемый эффект экранной двери , когда промежутки между строками и столбцами пикселей становятся видимыми, как если бы вы смотрели через сетчатую дверь . [31] Это было особенно заметно в более ранних прототипах и комплектах разработки, [8] которые имели более низкое разрешение , чем розничные версии.

Линзы

Изображение, отображаемое гарнитурой VR, с компенсацией искажений объектива и хроматической аберрации.

Линзы гарнитуры отвечают за отображение изображения крупным планом в широком поле зрения, [32] [33] , а также обеспечивают более удобную удаленную точку фокусировки . Одной из проблем при этом является обеспечение постоянства фокусировки: поскольку глаза внутри гарнитуры могут свободно поворачиваться, важно избегать повторной фокусировки, чтобы предотвратить перенапряжение глаз .

Линзы Френеля обычно используются в гарнитурах виртуальной реальности из-за их компактности и легкой конструкции. [34] [35] В линзах не используются несколько частей материала, как в других линзах, но линза будет разбита на секции, что позволяет человеку иметь более широкий диапазон обзора. Проблема с линзами заключается в том, что края линз видны, когда гарнитура неправильно расположена на голове. [30] [35]

Линзы вносят искажения и хроматические аберрации , которые обычно корректируются программным обеспечением . [32] [35] Линзы также можно регулировать динамически с учетом рецепта на очки пользователя, чтобы пользователь мог использовать гарнитуру без корректирующих очков. [36]

Контроллеры

Сенсорные контроллеры для Oculus Rift CV1 , оснащенные кольцом ИК-излучателей для отслеживания рук игрока в 3D-пространстве.

Захват движения использовался игровой консолью Wii от Nintendo , когда игрок использовал контроллер для взаимодействия с игрой по своему выбору, часто спортивными играми. Вскоре после выпуска Nintendo Wii Xbox от Microsoft получила систему чтения всего тела под названием Kinect , совместимую с системой моддинга Valve . Позже Sony выпустила аналогичное устройство захвата движения для своей PlayStation под названием PlayStation Move . Эти игровые устройства используют захват движения для управления аватарами в игре, при этом движения игрока копируются аватаром для завершения игры. Это означает, что игрок по-настоящему не вовлечен в мир виртуальной реальности. [37]

Использование в различных областях

Американский солдат готовится использовать гарнитуру виртуальной реальности для наземной боевой подготовки в Форт-Стюарте , 2013 год.

Медицинское обучение и диагностика

Гарнитуры виртуальной реальности в настоящее время используются в качестве средства подготовки студентов-медиков к хирургии . Это позволяет им выполнять важные процедуры в виртуальной, контролируемой среде. Студенты выполняют операции виртуальным пациентам, что позволяет им приобрести навыки, необходимые для проведения операций на реальных пациентах. [ необходима ссылка ] Это также позволяет студентам пересмотреть операции с точки зрения ведущего хирурга . [38]

Традиционно студентам приходилось участвовать в операциях, и часто они пропускали важные части. Теперь, используя гарнитуры виртуальной реальности, студенты могут наблюдать за хирургическими процедурами с точки зрения ведущего хирурга, не пропуская при этом важные детали. Студенты также могут приостанавливать, перематывать назад и вперед операции. Они также могут совершенствовать свою технику с помощью настоящей гарнитуры, установленной в безопасной среде. [39]

Помимо учебных целей, гарнитуры дополненной реальности уже используются в хирургических операциях под визуальным контролем . [ нужна цитата ]

Смартфоны с гарнитурами виртуальной реальности использовались для захвата высококачественных видео и изображений сетчатки для документирования периферических поражений сетчатки. [40]

Военная подготовка

Гарнитуры виртуальной реальности используются в вооруженных силах США . Это особенно полезный инструмент для обучения военнослужащих, не подвергая их опасности. [41]

Гарнитура виртуальной реальности позволяет военнослужащим взаимодействовать с людьми виртуальной реальности, чтобы все казалось реальным. Они могут разговаривать друг с другом и выполнять различные действия, чтобы в мире виртуальной реальности они чувствовали себя так, как будто они на самом деле находятся в реальном мире. Есть также недостатки и преимущества использования гарнитуры военнослужащими. Недостаток заключается в том, что гарнитура предназначена для использования в помещении, в прохладной среде и вдали от тепла, поэтому, когда у военнослужащих только гарнитура, а не военное снаряжение, это не похоже на их базовую подготовку. Преимущества заключаются в многократном повторении ситуаций и меньшей стоимости приобретения гарнитуры, поскольку не требуется никакого военного оборудования. [42]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ↑ Кучера, Бен (15 января 2016 г.). «Полное руководство по виртуальной реальности в 2016 году (на данный момент)». Полигон . Архивировано из оригинала 4 марта 2016 года . Проверено 1 марта 2016 г.
  2. ↑ Майлз, Стюарт (19 мая 2015 г.). «Забудьте об отслеживании головы на Oculus Rift: гарнитура Fove VR может отслеживать ваши глаза». Карманный ворс . Архивировано из оригинала 5 марта 2016 года . Проверено 1 марта 2016 г.
  3. ^ Винчигерра, Роберт. «Том Калински рассказывает о своем времени, когда он руководил Sega в качестве ее генерального директора в 90-х годах; сообщает, что Sega передала технологию Virtual Boy, рассматривая возможность выпуска 3DO» . Преподобный Роб Таймс . Архивировано из оригинала 24 сентября 2015 года . Проверено 21 сентября 2015 г.
  4. ^ «Замечательные игры-симуляторы Sega за последние годы» . Аркадные герои . 6 июня 2013 года . Проверено 17 апреля 2020 г.
  5. ^ «Оборудование для аттракционов среднего масштаба Sega (VR-1)» . Система 16 . Проверено 17 апреля 2020 г.
  6. ^ Кокрейн, Натан (1994). «ШЛЕМ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ VFX-1 от Forte» . Игровой журнал Bytes . Архивировано из оригинала 3 марта 2016 года . Проверено 1 марта 2016 г.
  7. ^ ab «Гарнитура виртуальной реальности Oculus Rift получила деньги на Kickstarter» . Новости BBC . 1 августа 2012 года. Архивировано из оригинала 25 июля 2018 года . Проверено 21 июля 2018 г.
  8. ↑ Аб Кумпарак, Грег (26 марта 2014 г.). «Краткая история Oculus». ТехКранч . Архивировано из оригинала 24 сентября 2017 года . Проверено 23 сентября 2017 г.
  9. ↑ Оньетт, Чарльз (3 августа 2012 г.). «Будущее игр в виртуальной реальности». ИГН . Архивировано из оригинала 5 апреля 2016 года . Проверено 1 марта 2016 г.
  10. ↑ Вильгельм, Алекс (22 ноября 2013 г.). «Джон Кармак из Doom покидает id Software, чтобы сосредоточиться на гарнитуре виртуальной реальности Oculus» . ТехКранч . Архивировано из оригинала 23 сентября 2017 года . Проверено 23 сентября 2017 г.
  11. ↑ Уэлч, Крис (25 марта 2014 г.). «Facebook покупает Oculus VR за 2 миллиарда долларов» . Грань . Архивировано из оригинала 24 сентября 2017 года . Проверено 26 марта 2014 г.
  12. ^ «Oculus приносит извинения за задержку доставки и отказывается от платы за доставку для всех заказов на сегодняшний день» . Грань . 2 апреля 2016 г. Архивировано из оригинала 22 июля 2016 г. Проверено 30 июля 2016 г.
  13. ↑ Маквертор, Майкл (18 марта 2014 г.). «Sony объявляет о Project Morpheus, гарнитуре виртуальной реальности, которая появится на PlayStation 4» . Полигон . Архивировано из оригинала 24 марта 2016 года . Проверено 23 марта 2016 г.
  14. ^ Суппурис, Аарон (15 сентября 2015 г.). «Проект Sony Morpheus теперь называется PlayStation VR». Engadget . Архивировано из оригинала 24 сентября 2017 года . Проверено 23 сентября 2017 г.
  15. ↑ Уоррен, Том (3 июня 2014 г.). «VR-гарнитура Valve обладает функциями, подобными Oculus» . Грань . Архивировано из оригинала 26 августа 2017 года . Проверено 23 сентября 2017 г.
  16. ^ Данте Д'Орацио; Влад Савов (1 марта 2015 г.). «VR-гарнитура Valve называется Vive и производится HTC». Грань . Архивировано из оригинала 9 июля 2015 года . Проверено 23 сентября 2017 г.
  17. ^ Робертсон, Ади (8 декабря 2015 г.). «Гарнитура HTC Vive VR отложена до апреля» . Грань . Архивировано из оригинала 23 сентября 2017 года . Проверено 23 сентября 2017 г.
  18. ^ «PlayStation VR выйдет в октябре 2016 г.» . Сони. Архивировано из оригинала 22 июля 2016 года . Проверено 15 марта 2016 г.
  19. ^ «LG G5 — это радикальное переосмысление флагманского Android-смартфона» . Грань . 21 февраля 2016 г. Архивировано из оригинала 22 февраля 2016 г. . Проверено 21 февраля 2016 г.
  20. ^ «IFA 2014: практический обзор Samsung Galaxy Note 4, Note Edge, Gear VR и Gear S» . GSMArena.com . Архивировано из оригинала 13 августа 2016 года . Проверено 24 ноября 2015 г.
  21. ^ «Теперь вы можете смотреть и загружать видео на 360 градусов на YouTube» . Проводной . Архивировано из оригинала 9 июля 2016 года . Проверено 12 июля 2016 г.
  22. ^ «Лучшие VR-гарнитуры, которые можно купить в 2016 году, независимо от вашего бюджета» . Карманный ворс . Архивировано из оригинала 12 июля 2016 года . Проверено 12 июля 2016 г.
  23. ↑ Брэдшоу, Тим (30 апреля 2017 г.). «Tencent готовится выпустить гарнитуру виртуальной реальности» . Файнэншл Таймс . Архивировано из оригинала 23 сентября 2017 года . Проверено 30 апреля 2017 г. .
  24. ↑ Марвин, Роб (4 октября 2019 г.). «Жокей Oculus и PlayStation VR на вершине рынка виртуальной реальности». PCMag .
  25. ↑ Ланг, Бен (24 февраля 2013 г.). «Джон Кармак рассказывает о стратегиях уменьшения задержек в виртуальной реальности». Дорога в VR . Архивировано из оригинала 16 января 2016 года . Проверено 30 марта 2016 г.
  26. ^ «Разработчики виртуальной реальности борются с морской болезнью» . news.com.au. _ 21 марта 2016 г. Архивировано из оригинала 23 марта 2016 г. . Проверено 23 марта 2016 г.
  27. ↑ Орланд, Кайл (4 января 2013 г.). «Насколько быстрой должна быть «виртуальная реальность», чтобы выглядеть как «настоящая реальность»?». Арс Техника . Архивировано из оригинала 23 сентября 2017 года . Проверено 23 сентября 2017 г.
  28. ↑ Макуч, Эдди (13 ноября 2013 г.). «Xbox One и PS4 «слишком ограничены» для Oculus Rift, — говорит создатель». ГеймСпот . Архивировано из оригинала 21 декабря 2013 года . Проверено 1 марта 2016 г.
  29. ↑ Мейсон, Уилл (15 января 2016 г.). «Отслеживание движений глаз с частотой 250 Гц и фокальный рендеринг от SMI реальны, и их стоимость может вас удивить». ЗагрузитеVR . Архивировано из оригинала 13 января 2019 года . Проверено 13 января 2019 г.
  30. ^ ab Tricart, Селин (2018). Кинопроизводство в виртуальной реальности: методы и лучшие практики для кинематографистов VR. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Рутледж. стр. 12–14. ISBN 978-1-315-28039-4.
  31. ^ «Эффект экранной двери: PlayStationVR предположительно не имеет «нет», вероятно, не имеет значения» . Разговаривайте между собой (кинджа) . 27 марта 2016 г. Архивировано из оригинала 31 марта 2016 г. Проверено 30 марта 2016 г.
  32. ^ аб Джеймс, Пол (21 октября 2013 г.). «Intel утверждает, что может улучшить качество изображения для шлемов виртуальной реальности — Дэниел Пол рассказывает нам, как» . Дорога в VR . Архивировано из оригинала 6 мая 2016 года . Проверено 30 марта 2016 г.
  33. ↑ Ланг, Бен (13 мая 2015 г.). «150-градусные линзы Wearality — это баланс, а не прорыв». Дорога в VR . Архивировано из оригинала 29 марта 2016 года . Проверено 31 марта 2016 г.
  34. ^ Гу, Ло; Ченг, Дьюэн; Юнтянь, Ван (21 мая 2018 г.). «Проектирование иммерсивного наголовного дисплея с коаксиальной катадиоптической оптикой». В Крессе, Бернард С.; Столле, Хаген; Остен, Вольфганг (ред.). Цифровая оптика для иммерсивных дисплеев. Том. 10676. с. 133. Бибкод : 2018SPIE10676E..1FG. дои : 10.1117/12.2315687. ISBN 978-1-5106-1878-7. S2CID  126123242 . Проверено 7 сентября 2019 г. Линза Френеля широко используется в современных линзах виртуальной реальности из-за ее легкого веса и компактной конструкции.
  35. ^ abc Томпсон, Сора (1 января 2018 г.). «Основы использования VR-объективов: настоящее и будущее». Аппаратное обеспечение Тома . Покупка . Проверено 7 сентября 2019 г.
  36. ^ Лаффон, Пьер-Ив; Мартин, Тобиас; Гросс, Мартин; Тан, Вэй Дэ; Лим, Коннектикут; Ау, Аффа; Вонг, Рик (5–8 декабря 2016 г.). Rectifeye: система коррекции зрения для виртуальной реальности (PDF) . SA '16 SIGGRAPH ASIA 2016 VR-презентация. Макао. дои : 10.1145/2996376.2996382. S2CID  208022568. № 13.Цитата: «Наша система автоматически настраивает гарнитуру VR в соответствии с рецептом на очки пользователя. Поскольку оптическая коррекция автоматически встроена в гарнитуру, пользователю больше не нужно носить очки внутри гарнитуры. [...] Мы регулируем положение каждая линза в гарнитуре с серводвигателями».
  37. ^ Бейтс-Бркляц, Нада (2012). Виртуальная реальность . Нью-Йорк: Nova Science Publishers, Inc., с. 53. ИСБН 978-1-61470-246-7.
  38. ^ «Система виртуальной реальности помогает хирургам, успокаивает пациентов» . Развитие медицинского центра (на Самоа) . Проверено 12 июня 2023 г.
  39. ^ «Система виртуальной реальности помогает хирургам, успокаивает пациентов» . Развитие медицинского центра (на Самоа) . Проверено 12 июня 2023 г.
  40. ↑ Сингх, Дипендра (2 сентября 2022 г.). «Видеография глазного дна на базе смартфона, установленная на гарнитуре виртуальной реальности». Тайвань Дж. Офтальмол . 12 (4): 462–464. дои : 10.4103/2211-5056.355559 . ПМЦ 9843566 . PMID  36660130. S2CID  252053522 . Проверено 2 сентября 2022 г. 
  41. ^ «Как VR тренирует идеального солдата» . Пригоден для использования . Архивировано из оригинала 9 января 2018 года . Проверено 9 апреля 2018 г.
  42. ^ Уилсон, Клэй (9 апреля 2008 г.). «Аватары, технологии виртуальной реальности и вооруженные силы США: новые проблемы политики». Отчет CRS для Конгресса .

Внешние ссылки

СМИ, связанные с гарнитурами виртуальной реальности, на Викискладе?