Гарнитура виртуальной реальности - Virtual reality headset

Гарнитура виртуальной реальности, выпущенная в 2016 году

А гарнитура виртуальной реальности это головное устройство, которое обеспечивает виртуальная реальность для владельца. Гарнитуры виртуальной реальности (VR) широко используются с видеоигры но они также используются в других приложениях, включая тренажеры и тренажеры. Они составляют стереоскопический Шлем виртуальной реальности (предоставление отдельных изображений для каждого глаза), стереозвук и датчики отслеживания движения головы[1] (который может включать гироскопы, акселерометры, магнитометры, структурированный свет системы и т. д.[2]). Некоторые гарнитуры VR также имеют отслеживание глаз датчики[3] и игровые контроллеры.

История

В Sega VR, анонсированный в 1991 г. и увиденный в начале 1993 г. на Зимнем CES, никогда не выпускался для консолей,[4] но использовался для Sega Симулятор движения VR-1 аркадный аттракцион в 1994 г.[5][6] Еще одна ранняя VR-гарнитура, Forte VFX1, был анонсирован на выставке CES в 1994 году. VFX-1 имеет стереоскопические дисплеи, 3-осевое отслеживание движения головы и стереонаушники.[7] Sony, еще один пионер, выпустил Glasstron в 1997 году, у которого есть дополнительный датчик положения, позволяющий владельцу видеть окружающее, с перспективой, движущейся вместе с движением ее головы, давая глубокое ощущение погружения. Эти гарнитуры VR дали MechWarrior 2 игрокам открывается новый вид на поле боя из кабины своего корабля. Тем не менее, эти ранние гарнитуры потерпели неудачу из-за ограниченности технологий,[8][9] и они были описаны Джон Кармак как бы «просматривая тюбики от туалетной бумаги».[10]

В 2012 г. краудфандинг началась кампания для VR-гарнитуры, известной как Oculus Rift; проектом руководили несколько известных разработчиков видеоигр, в том числе Кармак[8] кто позже стал компанией Технический директор.[11] В марте 2014 года материнская компания проекта Oculus VR был приобретен Facebook за 2 миллиарда долларов.[12] Окончательный выпуск Oculus Rift, ориентированный на потребителя, начался 28 марта 2016 года.[13]

В марте 2014 г. Sony продемонстрировала прототип гарнитуры для PlayStation 4,[14] который позже был назван PlayStation VR.[15] В 2014, Клапан продемонстрировали прототипы гарнитур,[16] что привело к партнерству с HTC производить Vive, в котором основное внимание уделяется средам виртуальной реальности "в масштабе комнаты", в которых пользователи могут свободно перемещаться и взаимодействовать.[17] Vive был выпущен в апреле 2016 года.[18] и PlayStation VR в октябре 2016 года.[19]

Гарнитуры виртуальной реальности и зрители также были разработаны для смартфоны. В отличие от гарнитур со встроенными дисплеями, эти устройства представляют собой корпуса, в которые можно вставить смартфон. Контент VR просматривается с экрана самого устройства через линзы, действующие как стереоскоп, а не использовать специальные внутренние дисплеи. Google выпустил ряд спецификаций и связанных Сделай сам наборы для зрителей виртуальной реальности, известные как Картон Google; эти телезрители могут быть построены с использованием недорогих материалов (и смартфона с гироскопом), таких как картон (отсюда и название). Samsung Electronics сотрудничал с Oculus VR для совместной разработки Samsung Gear VR (который совместим только с недавними Samsung Galaxy устройств), а LG Electronics разработала гарнитуру со специальными дисплеями для своих LG G5 Смартфон известен как LG 360 VR.[20][21][22][23] Азиатские производители оборудования, такие как Xion и Kolke, разработали недорогие гарнитуры виртуальной реальности. В 2017 году китайская компания Tencent объявила, что в том же году готовится к запуску своей гарнитуры виртуальной реальности.[24] По состоянию на 2019 год на рынке гарнитур виртуальной реальности доминируют Oculus и PlayStation VR.[25]

В июне 2019 года Valve выпустила собственную гарнитуру, Индекс клапана, без сотрудничества с HTC.

Ограничения

Требования к задержке

Гарнитуры виртуальной реальности предъявляют значительно более высокие требования к задержка - время, необходимое для получения визуального эффекта от изменения ввода, - чем в обычных видеоиграх.[26] Если система слишком медлительна, чтобы реагировать на движение головы, это может вызвать у пользователя болезнь виртуальной реальности, разновидность укачивания.[27] По словам инженера Valve, идеальная задержка будет 7-15. миллисекунды.[28]

В графический процессор (GPU) также должен быть достаточно мощным для рендеринга необходимого количества кадров. Oculus сослался на ограниченную вычислительную мощность Xbox One и PlayStation 4 как причину, по которой они нацелены на Компьютерные игры рынок со своими первыми устройствами.[29]

Рендеринг с ямками это новый метод уменьшения нагрузки на рендеринг. Оно использует отслеживание глаз аппаратное обеспечение, чтобы определить, в какую точку смотрит пользователь, и снижает разрешение рендеринга дальше от взгляда пользователя. Это может быть незаметно для пользователя, потому что человек периферийное зрение гораздо менее чувствителен, чем ямка.[30]

Разрешение и качество отображения

Существуют различные оптические 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.[31]

Гарнитуры виртуальной реальности растягивают один дисплей на поле зрения (до 110 ° для некоторых устройств по данным производителей), коэффициент увеличения делает недостатки в технологии отображения намного более очевидными. Одна проблема - это так называемая эффект ширмы, где промежутки между строками и столбцами пиксели стать видимым, вроде как смотреть сквозь дверь экрана.[32] Это было особенно заметно в более ранних прототипах и наборах для разработки,[9] который имел более низкий резолюции чем розничные версии.

Линзы

Фактическое изображение, отображаемое гарнитурой VR, показывающее компенсацию искажения объектива и хроматической аберрации.

В линзы гарнитуры отвечают за отображение изображения крупным планом в широком поле зрения,[33][34] а также обеспечивает более удобную удаленную точку фокус. Одна из проблем заключается в обеспечении постоянной фокусировки: поскольку глаза могут свободно поворачиваться внутри гарнитуры, важно избегать повторной фокусировки, чтобы предотвратить напряжение глаз.

Линзы Френеля обычно используются в гарнитурах виртуальной реальности из-за их компактности и легкости.[35][36] В линзах не используется несколько кусков материала в своих линзах, как в других линзах, но линза будет разбита на части, что позволит человеку иметь более широкий диапазон обзора. Проблема с линзами заключается в том, что они видны выступы линз, когда гарнитура неправильно выровнена по голове.[31][36]

Линзы представляют искажение и Хроматическая аберрация, которые обычно исправляются в программного обеспечения.[33][36] Линзы также можно динамически регулировать с учетом рецепта пользователя на очки, чтобы пользователь мог использовать гарнитуру без корректирующих очков.[37]

Контроллеры

Виртуальная реальность использовалась Nintendo с Wii игровая консоль, когда игрок использует контроллер для взаимодействия с игрой по своему выбору, часто это спортивные игры. Вскоре после выпуска Nintendo Wii Microsoft с Xbox получил систему чтения всего тела под названием Kinect и Sony Игровая приставка получил аналогичное устройство виртуальной реальности под названием PlayStation Move. Эти игровые устройства используют виртуальную реальность для управления аватары в игре, где движения игрока копируются аватаром для завершения игры. Это означает, что игрок на самом деле не вовлечен в мир виртуальной реальности.[38]

Используется в различных областях

Смотрите также: Приложения виртуальной реальности
Американский солдат готовится использовать гарнитуру виртуальной реальности для наземной боевой подготовки в Форт Стюарт в 2013

Медицинское обучение

Гарнитуры виртуальной реальности в настоящее время используются как средство обучения студентов-медиков хирургия. Это позволяет им выполнять важные процедуры в виртуальной контролируемой среде. Студенты проводят операции на виртуальных пациентах, что позволяет им приобретать навыки, необходимые для проведения операций на реальных пациентах.[нужна цитата ] Это также позволяет студентам пересмотреть операции с точки зрения ведущего врач хирург.[нужна цитата ]

Традиционно студенты должны были участвовать в операциях, и часто они пропускали важные части. Теперь, используя гарнитуры VR, студенты могут наблюдать за хирургическими процедурами с точки зрения ведущего хирурга, не упуская при этом важных частей. Студенты также могут приостанавливать, перематывать и перематывать операции вперед. Они также могут усовершенствовать свои методы моделирования в реальном времени в безопасной среде.[нужна цитата ]

Помимо тренировочных целей, гарнитуры дополненной реальности уже используются для хирургия под визуальным контролем.

Военная подготовка

Гарнитуры виртуальной реальности использовались Вооруженные силы США. Это особенно полезный инструмент для обучения военнослужащих, не подвергая их опасности.[39]

Гарнитура виртуальной реальности позволяет военнослужащим взаимодействовать с людьми виртуальной реальности, чтобы они чувствовали себя реальными. Они могут разговаривать друг с другом и выполнять различные действия, чтобы в мире виртуальной реальности казалось, что они действительно находятся в этой ситуации. Есть и недостатки и преимущества использования гарнитуры военнослужащими. Недостатком является то, что гарнитура предназначена для использования в помещении, с прохладной окружающей средой и вдали от жары, поэтому, когда у военнослужащих только гарнитура, без военной техники, это не похоже на их базовую подготовку. Преимущества состоят в том, что ситуации повторяются несколько раз, а стоимость гарнитуры меньше из-за отсутствия необходимости военного оборудования.[40]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Бен Кучера (15 января 2016 г.). «Полное руководство по виртуальной реальности в 2016 году (пока что)». Многоугольник. В архиве из оригинала 4 марта 2016 г.. Получено 1 марта 2016.
  2. ^ Ади Робертсон. "Лучшее руководство для покупателя гарнитуры VR". TheVerge.com. Vox Media. В архиве из оригинала 9 июля 2017 г.. Получено 23 сентября 2017.
  3. ^ Стюарт Майлз (19 мая 2015 г.). «Забудьте о отслеживании головы на Oculus Rift, гарнитура Fove VR может отслеживать ваши глаза». Карманный пух. В архиве из оригинала 5 марта 2016 г.. Получено 1 марта 2016.
  4. ^ Винчигерра, Роберт. «Том Калинске рассказывает о том, как он наблюдал за Sega в качестве генерального директора в 90-е годы; показывает, что Sega перешла на технологию Virtual Boy, которая считается выпуском 3DO». Преподобный Роб Таймс. В архиве из оригинала 24 сентября 2015 г.. Получено 21 сентября 2015.
  5. ^ «Замечательные игры-симуляторы за последние годы». Аркадные герои. 6 июня 2013 г.. Получено 17 апреля 2020.
  6. ^ «Оборудование для аттракционов среднего размера Sega (VR-1)». Система 16. Получено 17 апреля 2020.
  7. ^ Натан Кокрейн (1994). "ШЛЕМ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ VFX-1 от Forte". Журнал Game Bytes. В архиве из оригинала 3 марта 2016 г.. Получено 1 марта 2016.
  8. ^ а б «Гарнитура виртуальной реальности Oculus Rift получает деньги на Kickstarter». Новости BBC. 1 августа 2012 г. В архиве с оригинала 25 июля 2018 г.. Получено 21 июля 2018.
  9. ^ а б Грег Кумпарак (26 марта 2014 г.). "Краткая история Oculus". TechCrunch. В архиве из оригинала 24 сентября 2017 г.. Получено 23 сентября 2017.
  10. ^ Чарльз Оньетт (3 августа 2012 г.). «Будущее игр в виртуальной реальности». IGN. В архиве из оригинала 5 апреля 2016 г.. Получено 1 марта 2016.
  11. ^ Алекс Вильгельм (22 ноября 2013 г.). "Джон Кармак из Doom оставляет id Software, чтобы сосредоточиться на гарнитуре виртуальной реальности Oculus". TechCrunch. В архиве из оригинала 23 сентября 2017 г.. Получено 23 сентября 2017.
  12. ^ Уэлч, Крис (25 марта 2014 г.). «Facebook покупает Oculus VR за 2 миллиарда долларов». Грани. В архиве из оригинала 24 сентября 2017 г.. Получено 26 марта 2014.
  13. ^ «Oculus приносит свои извинения за задержку доставки и отказывается от платы за доставку для всех заказов на сегодняшний день». Грани. В архиве из оригинала 22 июля 2016 г.. Получено 30 июля 2016.
  14. ^ Майкл МакВертор (18 марта 2014 г.). «Sony анонсирует Project Morpheus, гарнитуру виртуальной реальности, которая выйдет на PlayStation 4». Многоугольник. В архиве из оригинала 24 марта 2016 г.. Получено 23 марта 2016.
  15. ^ Аарон Суппурис (15 сентября 2015 г.). «Проект Sony Morpheus теперь называется PlayStation VR.'". Engadget. В архиве из оригинала 24 сентября 2017 г.. Получено 23 сентября 2017.
  16. ^ Том Уоррен (3 июня 2014 г.). «Показана гарнитура Valve VR с функциями, подобными Oculus». Грани. В архиве с оригинала 26 августа 2017 г.. Получено 23 сентября 2017.
  17. ^ Данте Д'Орацио, Влад Савов (1 марта 2015 г.). «Гарнитура VR от Valve называется Vive и производится HTC». Грани. В архиве из оригинала от 9 июля 2015 г.. Получено 23 сентября 2017.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  18. ^ Ади Робертсон (8 декабря 2015 г.). «Гарнитура HTC Vive VR отложена до апреля». Грани. В архиве из оригинала 23 сентября 2017 г.. Получено 23 сентября 2017.
  19. ^ «PlayStation VR запускается в октябре 2016 года». Sony. Архивировано из оригинал 22 июля 2016 г.. Получено 15 марта 2016.
  20. ^ «LG G5 - это радикальное переосмысление флагманского Android-смартфона». Грани. В архиве из оригинала 22 февраля 2016 г.. Получено 21 февраля 2016.
  21. ^ «IFA 2014: практический опыт Samsung Galaxy Note 4, Note Edge, Gear VR и Gear S.». GSMArena.com. В архиве из оригинала 13 августа 2016 г.. Получено 24 ноября 2015.
  22. ^ «Теперь вы можете смотреть и загружать 360-градусные видео на YouTube». Проводной. В архиве из оригинала от 9 июля 2016 г.. Получено 12 июля 2016.
  23. ^ «Лучшие гарнитуры VR для покупки в 2016 году, независимо от вашего бюджета». Карманный пух. В архиве из оригинала 12 июля 2016 г.. Получено 12 июля 2016.
  24. ^ Брэдшоу, Тим (30 апреля 2017 г.). «Tencent готовится выпустить гарнитуру виртуальной реальности». Financial Times. В архиве из оригинала 23 сентября 2017 г.. Получено 30 апреля 2017.
  25. ^ Марвин, Роб; 4 октября 2019 г., 05:00 EST. «Жокей Oculus и PlayStation VR на вершине рынка виртуальной реальности». PCMAG.
  26. ^ Бен Ланг (24 февраля 2013 г.). «Джон Кармак рассказывает о стратегиях уменьшения задержки в виртуальной реальности». Дорога к VR. В архиве из оригинала 16 января 2016 г.. Получено 30 марта 2016.
  27. ^ «Разработчики виртуальной реальности борются с укачиванием». news.com.au. 21 марта 2016. В архиве из оригинала 23 марта 2016 г.. Получено 23 марта 2016.
  28. ^ Кайл Орланд (4 января 2013 г.). «Насколько быстрой должна быть« виртуальная реальность », чтобы выглядеть как« реальная реальность »?». Ars Technica. В архиве из оригинала 23 сентября 2017 г.. Получено 23 сентября 2017.
  29. ^ Эдди Макуч (13 ноября 2013 г.). «Xbox One, PS4« слишком ограничены »для Oculus Rift, - говорит создатель». GameSpot. В архиве из оригинала 21 декабря 2013 г.. Получено 1 марта 2016.
  30. ^ Мейсон, Уилл (15 января 2016 г.). «Отслеживание взгляда SMI 250 Гц и рендеринг с фокусом - реальность, и цена может вас удивить». ЗагрузитьVR. В архиве из оригинала 13 января 2019 г.. Получено 13 января 2019.
  31. ^ а б Трикарт, Селин (2018). Кинопроизводство в виртуальной реальности: методы и рекомендации для кинематографистов VR. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Рутледж. С. 12–14. ISBN  9781315280394.
  32. ^ «Эффект экрана-двери: PlayStationVR предположительно не имеет« ничего », возможно, не имеет значения». Поговорите между собой (Кинджа). 27 марта 2016 г. В архиве из оригинала 31 марта 2016 г.. Получено 30 марта 2016.
  33. ^ а б Пол Джеймс (21 октября 2013 г.). «Intel утверждает, что может улучшить качество изображения для HMD - Дэниел Поль рассказывает нам, как». Дорога к VR. В архиве из оригинала 6 мая 2016 г.. Получено 30 марта 2016.
  34. ^ Бен Ланг (13 мая 2015 г.). «150-градусные линзы Wearality - это баланс, а не прорыв». Дорога к VR. В архиве из оригинала 29 марта 2016 г.. Получено 31 марта 2016.
  35. ^ Гу, Ло; Ченг, Девен; Юнтянь, Ван (21 мая 2018 г.). Кресс, Бернард С; Штолле, Хаген; Остен, Вольфганг (ред.). «Дизайн иммерсивного головного дисплея с коаксиальной катадиоптрической оптикой». Том 10676, Цифровая оптика для иммерсивных дисплеев: 133. Дои:10.1117/12.2315687. ISBN  9781510618787. S2CID  126123242. Получено 7 сентября 2019. Линза Френеля обычно используется в настоящих объективах VR из-за ее способности реализовать легкий вес и компактную структуру.
  36. ^ а б c Томпсон, Сора (1 января 2018 г.). «Основы объектива VR: настоящее и будущее». Оборудование Тома. Purch. Получено 7 сентября 2019.
  37. ^ Лаффон, Пьер-Ив; Мартин, Тобиас; Гросс, Мартин; Тан, Вэй Де; Lim, CT; Au, Affa; Вонг, Рик (5–8 декабря 2016 г.). «Rectifeye: система коррекции зрения для виртуальной реальности» (PDF). Макао. Дои:10.1145/2996376.2996382. № 13. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь) Цитата: «наша система автоматически настраивает гарнитуру VR в соответствии с предписаниями пользователя для очков. Поскольку оптическая коррекция автоматически встроена в гарнитуру, пользователю больше не нужно носить очки внутри гарнитуры. [...] Мы регулируем положение очков. каждая линза в гарнитуре с серводвигателями ».
  38. ^ Бейтс-Бркляц, Нада (2012). Виртуальная реальность. Нью-Йорк: Nova Science Publishers, Inc., стр. 53. ISBN  9781614702467.
  39. ^ «Как VR обучает идеального солдата». Wareable. В архиве из оригинала 9 января 2018 г.. Получено 9 апреля 2018.
  40. ^ Уилсон, Клей (9 апреля 2008 г.). «Аватары, технологии виртуальной реальности и вооруженные силы США: новые вопросы политики». Отчет CRS для Конгресса.