Основы виртуальной реальности. Часть 1

Обсудим последние события, технологии и термины в области виртуальной реальности. Этой теме посвящен уже не один десяток публикаций на нашем сайте, поэтому постараемся не раздувать данный обзор до объемов книги и ограничимся только последними достижениями. Итак, основы виртуальной реальности, поехали.

Всего лишь несколько лет назад реальное применение виртуальной реальности (VR, virtual reality) ограничивалось дорогостоящими университетскими лабораториями или секретными военными институтами, но сегодня стенды демонстрации шлемов/очков виртуальной реальности можно найти в торговых центрах, на ярмарках или в парках развлечений. Произошло это благодаря очень дешевым дисплейным панелям от мобильных телефонов, которые нашли применение в крепящихся на голове дисплеях (HMD, head-mounted display) или каркасах для аналогичного использования самих мобильных телефонов.

Однако для появления VR-устройств на полках пользовательской (бытовой) электроники должно произойти утверждение спецификаций/технологий вместе с созданием определенного минимального объема контента. Хотя предложений в этой области предостаточно, судя по результатам выставки Game Developers Conference и прошедшей чуть позже E3 Expo.

Виртуальная реальность предполагает присутствие (Presence) зрителя/участника/игрока в определенной среде существования, в которой вовсе не обязательно истинное воспроизведение окружающей реальности и жизни в ней (без фотореализма, если так можно выразиться). Например: человек стоит на ступени/уступе в виртуальном мире и когда пытается сделать шаг вперед, реакция может существенно отличаться от привычного нам реального мира.

Одним из основных параметров VR можно считать угол/поле зрения FOV (Field of View), т.е. реально просматриваемая человеком область виртуального мира. В среднем, человек может следить за реальной FOV с углом 170 градусов. До появления Oculus Rift на сайте Kickstarter большая часть HMD бытового/потребительского класса (например, Vuzix VR920 и Sony HMZ-T1) имела область FOV с углом от 32 до 45 градусов. Эти ограничения воспринимались людьми подобно экрану в кинотеатре, который, несмотря на большой размер, все же не перекрывает всю просматриваемую человеком область зрения. Современные потребительские устройства HMD имеют угол зрения от 90 до 120 градусов. Хотя это и не полный угол зрения человека в 170 градусов, углы FOV выше 100 градусов делают просмотр VR удобнее и естественнее, как было показано в Project Morpheus от Sony или в пользовательской версии CV1 (consumer release) от Oculus.

Osnovy-virtualnoi-realnosti-01
Сравнение углов FOV: 110 градусов у Oculus.

Следующий параметр – задержка отрисовки (Latency), которая измеряется от поворота головы до реального обновления изображения. Ведущий специалист по играм из AMD, Ричард Хабби (Richard Huddy), утверждает, что необходима задержка не более 11 мс для интерактивных игр, хотя для полного поворота на 360 градусов вполне хватит 20 мс. В документации и интервью специалистов Nvidia предлагается задержка в 20 мс, хотя она и не является оценкой производительности оборудования этой компании, а используется как некий оценочный показатель.

Отслеживание движения головы (Head Tracking) может быть реализовано разными способами. Основным, можно сказать базовым, среди них будет отслеживание ориентации головы (шлема/очков), т.е. определение угла поворота в каждом из трех направлений относительно исходного положения. Именно такой принцип используется в шлемах/очках с мобильными (сотовыми) телефонами, например в Gear VR от Samsung, GO HMD от ImmersiON-VRelia или в картонной коробке Google Cardboard, а также в Oculus Rift DK1.

Второй способ предполагает позиционное отслеживание (positional tracking), когда кроме поворота головы учитывается положение тела (например, устройство HMD должно будет отследить и обновить изображение для приседания на коленки или покачивания из стороны в сторону). Такие изменения учитываются несколькими методами. В Oculus Rift DK2 и Crescent Bay, а теперь и в CV1, применяется инфракрасная видеокамера с магнитометрами и гироскопами (Oculus назвала эту систему Constellation). Но компания Sixense разработала экспериментальное дополнение к Samsung Gear VR на основе измерения магнитного поля для определения позиции/положения объекта в пространстве, т.е. для модернизации Gear VR до уровня позиционного отслеживания. Третий вариант предлагает Vrvana, в системе слежения которой используются две камеры, следящие за специальными маркерами и предметами в комнате для вычисления физического положения HMD в определенном помещении. Кстати, на выставке E3 был показан даже прототип без маркеров, но как и раньше на основе двух видеокамер.

Третий способ заимствован из кинематографии и называется Lighthouse (см. далее). Он используется в Vive HMD от HTC/Valve. Также есть и другие варианты, но мы обсудили только три наиболее популярные и перспективные.

Osnovy-virtualnoi-realnosti-02
Прототип Vrvana Totem

Разрешение экрана (Resolution). На рынке предлагаются устройства отображения для HMD двух типов. Обычно используется одна ЖК-панель, разделенная на две области отображения (левого и правого глаза), поэтому реальным разрешением Sony PlayStation VR (PSVR) будет не 1920×1080 из рекламы, а всего лишь половина на каждый глаз, т.е. 960×1080. Этот же принцип деления применим для Oculus Rift DK1 (1280×800 или 640×800 для глаза) и DK2 (1920×1080 или 960×1080 для глаза). Другие компании стремятся повысить разрешение за счет использования двух дисплейных панелей, поэтому в ImmersiON-VRelia заявленное разрешение 1080p панели реально соответствует 1920×1080 на глаз. Но в Oculus CV1 общее заявленное разрешение 2160×1200 означает 1080×1200 на панель (или на глаз).

Источник:
http://www.tomshardware.com/reviews/virtual-reality-basics,4220.html

Интересные записи