Виртуальная реальность гарнитура является головным монтажом устройства , которое обеспечивает виртуальную реальность для пользователя. Гарнитуры виртуальной реальности (VR) широко используются в видеоиграх, но они также используются в других приложениях, включая симуляторы и тренажеры. Они включают стереоскопический дисплей на голове (обеспечивающий отдельные изображения для каждого глаза), стереозвук и датчики отслеживания движения головы [1] (которые могут включать гироскопы , акселерометры , магнитометры , структурированные световые системы и т. Д. [2] ).
Некоторые гарнитуры VR также имеют датчики слежения за глазами [3] и игровые контроллеры . В очках VR используется технология отслеживания головы, которая изменяет поле зрения, когда человек поворачивает голову. Технология может быть несовершенной, так как при слишком быстром движении головы возникает задержка. Тем не менее, он предлагает захватывающий опыт.
История
Сега VR , объявленный в 1991 году , и видели в начале 1993 на зимней выставке CES , никогда не была выпущена для консолей, [4] , но был использован для Sega имитатор VR-1 движение притяжения аркадных в 1994 году [5] [6] Другой ранний VR-гарнитура Forte VFX1 была анонсирована на выставке CES в 1994 году. VFX-1 имеет стереоскопические дисплеи, 3-осевое отслеживание движения головы и стереонаушники. [7] Sony , еще один пионер, выпустила Glasstron в 1997 году, у которого есть дополнительный датчик положения, позволяющий пользователю видеть окружающее пространство с перспективой, движущейся при движении головы пользователя, создавая глубокое ощущение погружения. Эти VR-гарнитуры дали игрокам MechWarrior 2 новую визуальную перспективу - увидеть поле битвы из кабины своего корабля. Однако эти ранние гарнитуры потерпели неудачу из-за их ограниченной технологии [8] [9], и Джон Кармак описал их как «смотрящие сквозь тюбики от туалетной бумаги». [10]
В 2012 году началась краудфандинговая кампания для гарнитуры VR, известной как Oculus Rift ; Проект возглавляли несколько известных разработчиков видеоигр, в том числе Кармак [8], который позже стал техническим директором компании . [11] В марте 2014 года компания-учредитель проекта Oculus VR была приобретена Facebook за 2 миллиарда долларов. [12] Окончательная версия Oculus Rift, ориентированная на потребителей, началась 28 марта 2016 года. [13]
В марте 2014 года Sony продемонстрировала прототип гарнитуры для PlayStation 4 , [14] , который позже был назван PlayStation VR . [15] В 2014 году Valve продемонстрировала несколько прототипов гарнитуры, [16] что привело к партнерству с HTC по производству Vive , ориентированного на виртуальную среду «в масштабе комнаты», в которой пользователи могут свободно перемещаться и взаимодействовать. [17] The Vive был выпущен в апреле 2016 года [18], а PlayStation VR - в октябре 2016 года. [19]
Гарнитуры и средства просмотра виртуальной реальности также были разработаны для смартфонов . 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 через специальные внутренние дисплеи. Google выпустила серию спецификаций и связанных наборов DIY для зрителей виртуальной реальности, известных как Google Cardboard ; эти телезрители могут быть изготовлены из недорогих материалов (и смартфонов с гироскопом), таких как картон (отсюда и название). Samsung Electronics объединилась с Oculus VR для совместной разработки 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. [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 этом году готовится к запуску своей гарнитуры виртуальной реальности. [24] По состоянию на 2019 год Oculus и PlayStation VR доминируют на рынке гарнитур VR. [25]
В июне 2019 года Valve выпустила собственную гарнитуру Valve Index без сотрудничества 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 - по сравнению с обычными видеоиграми. [26] Если система слишком медлительна, чтобы реагировать на движение головы, это может вызвать у пользователя тошноту виртуальной реальности , своего рода укачивание. [27] По словам инженера Valve, идеальная задержка составляет 7-15 миллисекунд . [28]
Графический процессор (GPU) также должен быть достаточно мощным , чтобы сделать необходимое количество кадров. Oculus назвал ограниченную вычислительную мощность Xbox One и PlayStation 4 причиной, по которой они нацелены на рынок компьютерных игр со своими первыми устройствами. [29]
Фовированный рендеринг - это новый метод уменьшения нагрузки на рендеринг. Он использует оборудование для отслеживания взгляда, чтобы определить, в какую точку смотрит пользователь, и снижает разрешение рендеринга дальше от взгляда пользователя. Это может быть незаметно для пользователя, потому что периферическое зрение человека гораздо менее чувствительно, 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]
Поскольку гарнитуры виртуальной реальности растягивают один дисплей в широком поле зрения (до 110 ° для некоторых устройств по данным производителей), коэффициент увеличения делает недостатки в технологии отображения намного более очевидными. Одна из проблем - это так называемый эффект экранной двери , когда становятся видимыми промежутки между строками и столбцами пикселей , как если бы вы смотрели сквозь экранную дверь . [32] Это было особенно заметно в более ранних прототипах и наборах для разработки, [9] которые имели более низкое разрешение, чем розничные версии.
Линзы
Эти линзы из гарнитуры ответственны за отображение до близкого дисплея с широким полем зрения, [33] [34] а также обеспечивает более удобное отдаленное точку фокуса . Одна из проблем, связанных с этим, - обеспечить постоянную фокусировку: поскольку глаза могут свободно поворачиваться в гарнитуре, важно избегать повторной фокусировки, чтобы не утомлять глаза .
Линзы Френеля обычно используются в наушниках виртуальной реальности из-за их компактности и легкости. [35] [36] В линзах не используется несколько кусков материала, как в других линзах, но линза будет разбита на части, что позволит человеку иметь более широкий диапазон обзора. Проблема, наблюдаемая с линзами, заключается в том, что видны выступы линз, когда гарнитура неправильно выровнена по голове. [31] [36]
Линзы вносят искажения и хроматические аберрации , которые обычно корректируются программно . [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 была использована Nintendo «s Wii игровой консолью, имея плеер используйте контроллер для взаимодействия с игрой по своему выбору, часто будучи спортивные игры. Вскоре после выхода Wii от Nintendo, Microsoft «s Xbox получил полную систему чтения тела под названием Kinect и Sony, PlayStation получила подобный виртуальной реальности дивайс на Move PlayStation . Эти игровые устройства используют виртуальную реальность для управления аватарами 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
Медицинское обучение
В настоящее время гарнитуры виртуальной реальности используются в качестве средства для обучения студентов-медиков хирургии . 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. [ необходима цитата ] Это также позволяет студентам пересмотреть операции с точки зрения ведущего хирурга . [ необходима 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 деталей. Студенты также могут приостанавливать, перематывать и перематывать операции вперед. Они также могут совершенствовать свои методы моделирования в реальном времени в безопасной среде. [ необходима цитата ]
Помимо учебных целей, гарнитуры дополненной реальности уже используются для хирургии под визуальным контролем .
Военная подготовка
Гарнитуры виртуальной реальности использовались вооруженными силами 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 есть 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
- Гарнитура с дополненной реальностью
- Сравнение гарнитур виртуальной реальности
Рекомендации
- ↑ Бен Кучера (15 января 2016 г.). «Полное руководство по виртуальной реальности в 2016 году (пока что)» . Многоугольник . Архивировано 4 марта 2016 года . Проверено 1 марта 2016 года .
- ^ Ади Робертсон. «Лучшее руководство покупателя гарнитуры VR» . TheVerge.com . Vox Media. Архивировано 9 июля 2017 года . Проверено 23 сентября 2017 года .
- ^ Стюарт Майлз (19 мая 2015 г.). «Забудьте о отслеживании головы на Oculus Rift, гарнитура Fove VR может отслеживать ваши глаза» . Карман-ворс . Архивировано 5 марта 2016 года . Проверено 1 марта 2016 года .
- ^ Винчигерра, Роберт. «Том Калинске рассказывает о том, как он наблюдал за Sega в качестве генерального директора в 90-е годы; раскрывает, что Sega перешла на технологию Virtual Boy, что считается выпуском 3DO» . Преподобный Роб Таймс . Архивировано 24 сентября 2015 года . Проверено 21 сентября 2015 года .
- ^ «Замечательные игры-симуляторы Sega на протяжении многих лет» . Аркадные герои . 6 июня 2013 . Проверено 17 апреля 2020 .
- ^ «Оборудование для аттракционов среднего размера (VR-1)» . Система 16 . Проверено 17 апреля 2020 .
- ^ Натан Кокрейн (1994). "ШЛЕМ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ VFX-1 от Forte" . Журнал Game Bytes . Архивировано 3 марта 2016 года . Проверено 1 марта 2016 года .
- ^ а б «Гарнитура виртуальной реальности Oculus Rift получает деньги на Kickstarter» . BBC News . 1 августа 2012 года архивации с оригинала на 25 июля 2018 года . Проверено 21 июля 2018 года .
- ^ а б Грег Кумпарак (26 марта 2014 г.). «Краткая история Oculus» . TechCrunch . Архивировано 24 сентября 2017 года . Проверено 23 сентября 2017 года .
- ^ Чарльз Оньетт (3 августа 2012 г.). «Будущее игр в виртуальной реальности» . IGN . Архивировано 5 апреля 2016 года . Проверено 1 марта 2016 года .
- ^ Алекс Вильгельм (22 ноября 2013 г.). «Джон Кармак из Doom оставляет id Software, чтобы сосредоточиться на гарнитуре виртуальной реальности Oculus» . TechCrunch . Архивировано 23 сентября 2017 года . Проверено 23 сентября 2017 года .
- ^ Уэлч, Крис (25 марта 2014 г.). «Facebook покупает Oculus VR за 2 миллиарда долларов» . Грань . Архивировано 24 сентября 2017 года . Проверено 26 марта 2014 .
- ^ «Oculus приносит свои извинения за задержку доставки и отменяет плату за доставку для всех заказов на текущий момент» . Грань . Архивировано 22 июля 2016 года . Проверено 30 июля 2016 года .
- ^ Майкл МакВертор (18 марта 2014 г.). «Sony объявляет о выпуске Project Morpheus, гарнитуры виртуальной реальности для PlayStation 4» . Многоугольник . Архивировано 24 марта 2016 года . Проверено 23 марта 2016 года .
- ^ Аарон Суппурис (15 сентября 2015 г.). "Sony, Project Morpheus теперь 'PlayStation VR ' " . Engadget . Архивировано 24 сентября 2017 года . Проверено 23 сентября 2017 года .
- ^ Том Уоррен (3 июня 2014 г.). «VR-гарнитура Valve с функциями, похожими на Oculus» . Грань . Архивировано 26 августа 2017 года . Проверено 23 сентября 2017 года .
- ^ Данте Д'Орацио, Влад Савов (1 марта 2015 г.). «Гарнитура VR от Valve называется Vive и производится HTC» . Грань . Архивировано 9 июля 2015 года . Проверено 23 сентября 2017 года .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
- ^ Ади Робертсон (8 декабря 2015 г.). «Гарнитура HTC Vive VR отложена до апреля» . Грань . Архивировано 23 сентября 2017 года . Проверено 23 сентября 2017 года .
- ^ «PlayStation VR запускается в октябре 2016 года» . Sony. Архивировано из оригинального 22 июля 2016 года . Проверено 15 марта 2016 года .
- ^ «LG G5 - это радикальное переосмысление флагманского Android-смартфона» . Грань . Архивировано 22 февраля 2016 года . Проверено 21 февраля +2016 .
- ^ «IFA 2014: практический опыт Samsung Galaxy Note 4, Note Edge, Gear VR и Gear S» . GSMArena.com . Архивировано 13 августа 2016 года . Проверено 24 ноября 2015 года .
- ^ «Теперь вы можете смотреть и загружать 360-градусные видео на YouTube» . Проводной . Архивировано 9 июля 2016 года . Проверено 12 июля +2016 .
- ^ «Лучшие гарнитуры VR для покупки в 2016 году, независимо от вашего бюджета» . Карман-ворс . Архивировано 12 июля 2016 года . Проверено 12 июля +2016 .
- ^ Брэдшоу, Тим (30 апреля 2017 г.). «Tencent готовится выпустить гарнитуру виртуальной реальности» . Financial Times . Архивировано 23 сентября 2017 года . Проверено 30 апреля 2017 года .
- ^ Марвин, Роб; 4 октября 2019 г., 05:00 EST. «Жокей Oculus и PlayStation VR на вершине рынка виртуальной реальности» . PCMAG .
- ^ Бен Ланг (24 февраля 2013 г.). «Джон Кармак говорит о стратегиях уменьшения задержки виртуальной реальности» . Дорога в VR . Архивировано 16 января 2016 года . Проверено 30 марта 2016 .
- ^ «Разработчики виртуальной реальности борются с укачиванием» . news.com.au . 21 марта 2016 года архивации с оригинала на 23 марта 2016 года . Проверено 23 марта 2016 года .
- ^ Кайл Орланд (4 января 2013 г.). «Насколько быстрой должна быть« виртуальная реальность », чтобы выглядеть как« реальная реальность »?» . Ars Technica . Архивировано 23 сентября 2017 года . Проверено 23 сентября 2017 года .
- ^ Эдди Макуч (13 ноября 2013 г.). «Xbox One, PS4« слишком ограничены »для Oculus Rift, - говорит создатель» . GameSpot . Архивировано 21 декабря 2013 года . Проверено 1 марта 2016 года .
- ^ Мейсон, Уилл (15 января 2016 г.). «Слежение за глазами и рендеринг с фокусом на SMI 250 Гц вполне реальны, и цена может вас удивить» . ЗагрузитьVR . Архивировано 13 января 2019 года . Проверено 13 января 2019 .
- ^ а б Трикарт, Селин (2018). Кинопроизводство в виртуальной реальности: методы и лучшие практики для кинематографистов VR . Нью-Йорк, Нью-Йорк: Рутледж. С. 12–14. ISBN 9781315280394.
- ^ «Эффект экрана-двери: PlayStationVR якобы не имеет« ничего », вероятно, не имеет значения» . Поговорите между собой (Кинджа) . 27 марта 2016 года архивации с оригинала на 31 марта 2016 года . Проверено 30 марта 2016 .
- ^ а б Пол Джеймс (21 октября 2013 г.). «Intel утверждает, что может улучшить качество изображения для HMD - Дэниел Поль рассказывает нам, как» . Дорога в VR . Архивировано 6 мая 2016 года . Проверено 30 марта 2016 .
- ^ Бен Ланг (13 мая 2015 г.). «150-градусные линзы Wearality - это баланс, а не прорыв» . Дорога в VR . Архивировано 29 марта 2016 года . Проверено 31 марта 2016 года .
- ^ 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» . Труды Том 10676, Digital Optics для Immersive дисплеев : 133. DOI : 10,1117 / 12,2315687 . ISBN 9781510618787. S2CID 126123242 . Проверено 7 сентября 2019 .
Линза Френеля обычно используется в настоящих объективах VR из-за ее способности реализовать легкий вес и компактную структуру.
- ^ а б в Томпсон, Сора (1 января 2018 г.). «Основы объектива VR: настоящее и будущее» . Оборудование Тома . Purch . Проверено 7 сентября 2019 .
- ^ 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. DOI : 10.1145 / 2996376.2996382 . № 13. Неизвестный параметр
|conference=
игнорируется ( справка );Цитировать журнал требует|journal=
( помощь ) Цитата: «Наша система автоматически настраивает гарнитуру VR в соответствии с рецептом очков пользователя. 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 ». - ^ Бейтс-Бркляц, Нада (2012). Виртуальная реальность . Нью-Йорк: Nova Science Publishers, Inc., стр. 53. ISBN 9781614702467.
- ^ «Как VR тренирует идеального солдата» . Wareable . Архивировано 9 января 2018 года . Проверено 9 апреля 2018 .
- ^ Уилсон, Клей (9 апреля 2008 г.). «Аватары, технологии виртуальной реальности и вооруженные силы США: новые вопросы политики» . Отчет CRS для Конгресса .