Основы виртуальной реальности. Часть 2

Продолжим обсуждение последних событий, технологий и терминов в области виртуальной реальности, помня о том, что HMD означает крепящийся на голове дисплей (head-mounted display).

Начало первой части по этой ссылке.

Ввод данных (Input). До определенного времени в области виртуальной реальности (VR) основной акцент делался на отображении информации, а не на вводе данных, но начиная с выставок GDC и E3 появились специальные контроллеры для пользователей, подобные контроллерам игровых приставок, но разработанные для VR. Действительно, в игровой среде VR просто необходим специальный контроллер, поскольку клавиатура и мышь уже не подходят. Именно поэтому беспроводный контроллер STEM основан на изменении магнитного поля. Этот контроллер уже хорошо известен десяток лет по «пещере виртуальной реальности» VR CAVE (на самом деле: cave automatic virtual environment, автоматическая виртуальная среда в пещере), когда среда воссоздается за счет проекции изображения виртуальной реальности на все четыре стены замкнутого помещения, называемого на сленге «пещерой». В минимальной конфигурации такая пещера предполагает проекции хотя бы на две стены и пол, но в дорогих системах использовались все шесть внутренних поверхностей пещеры.

Osnovy-virtualnoi-realnosti-chast-2-01
Пещера виртуальной реальности VR CAVE

В простейших «пещерах» использовались устройства и контроллеры для опознания движений (гестур), но в замкнутом пространстве с металлическими каркасами (обычные помещения) трудно определять изменения магнитного поля при движении контроллера, поэтому достаточно часто использовался оптический принцип слежения на основе видеокамеры. Однако в новом контроллере STEM, согласно заявлению Амира Рубина (Amir Rubin), главного управляющего Sixense, удалось устранить искажения из-за металлических конструкций зданий. Кроме того, дополнительно добавлен инерционный измерительный блок IMU (inertial measurement unit), позволяющий корректировать расхождения при измерении магнитометром (EM tracker) и гироскопом. В демонстрационной версии все работало с высокой точностью.

Osnovy-virtualnoi-realnosti-chast-2-02
Контроллер STEM

Ситуация с контроллером для Oculus VR пока не ясна, поскольку инфракрасное отслеживание в CV1 и Crescent Bay соседствует с сенсорной технологией Oculus Touch (на основе одеваемых человеком приспособлений с регистрацией движений рук).

Osnovy-virtualnoi-realnosti-chast-2-03
HTC (Valve) Vive

С другой стороны, HTC и Valve работают над лазерной технологией отслеживания положения очков Vive HMD и сопутствующих контроллеров. Эта технология называется Lighthouse (маяк) и обычно используется так: на потолке в противоположных концах комнаты (пещеры) крепятся два блока лазерных светоизлучающих диодов, а на шлеме/очках и контроллере крепятся так называемые «узловые датчики (nodule sensor)», по которым отслеживается перемещение контура объекта (в нашем случае – игрока). Понятно, что узловые датчики должны отражать форму (контур) HMD или устройства ввода. Затем светодиодные станции начинают импульсное облучение помещения с замером ответного сигнала от узловых датчиков, что и позволяет определять положение в пространстве.

Osnovy-virtualnoi-realnosti-chast-2-04
«Узловые датчики» на шлеме VR и игровом контроллере

Такой принцип был воплощен в прототипе «The Walking Dead» для демонстрации VR на выставке E3 от Starbreeze Studios для StarVR HMD с двумя дисплейными панелями 2,5K, объективом Френеля и углом обзора (FOV) в 210 градусов. Причем обещано увеличение разрешения до 8K примерно за пять следующих лет.

Osnovy-virtualnoi-realnosti-chast-2-05
Прототип ANTVR на выставке E3 2015

Принципиально иначе работает прототип от ANTVR, в котором пол «пещеры» размечен сеткой светоотражающих точек, а направленная вниз камера шлема HMD использует полученный шаблон для отслеживания положения в пространстве.

Osnovy-virtualnoi-realnosti-chast-2-06
Стандартный игровой контроллер Sony

Однако вполне возможно использование стандартных (типовых) контроллеров от уже имеющихся в продаже игровых приставок. Например, платформа Move компании Sony состоит из видеокамеры PlayStation Eye и удерживаемого в руке контроллера Move. При оптическом отслеживании основная проблема связана с четкостью распознавания контроллера на основе фона (желательно любого), поэтому контроллер Move имеет сверху шар с возможностью динамического изменения цвета, позволяющего ему оставаться хорошо различимым относительно любого фонового цвета. Кроме того, контроллер имеет акселерометр (ускорение) и датчик скорости, позволяющие определять вращения и повороты контроллера. Причем все это уже хорошо отработано на приставках PlayStation, поэтому без проблем интегрируется на платформу виртуальной реальности Sony PSVR с соблюдением всех требований к задержке и позиционному отслеживанию.

Причем есть контроллеры, которые не обязательно держать в руках. Существуют и другие варианты отслеживания движений рук (гестуры).

Osnovy-virtualnoi-realnosti-chast-2-07
Контроллер Leap Motion

Контроллер Leap Motion представляет собой небольшой аккуратный блок размером с плитку шоколада, в который встроены две видеокамеры и три инфракрасных светодиода. Камеры регистрируют отраженный свет и с помощью программного обеспечения создают карту перемещения предметов в поле своего зрения. Причем в последней версии ПО для Leap Motion возможно построение каркасной модели для всего тела игрока, что позволяет отслеживать положение руки, даже если она временно закрыта другой рукой. Отслеживание обеспечивается на расстоянии до двух футов (чуть больше полуметра) от устройства Leap Motion, но Razer уже включила этот контроллер в официальную конфигурацию своей платформы OSVR для отслеживания движения шлема (головы) собственного устройства HMD.

Osnovy-virtualnoi-realnosti-chast-2-08

Чуть не забыл сказать, что контроллер Leap Motion должен крепиться на переднюю сторону шлема/очков VR поэтому дальности действия в полметра вполне хватает для слежения за собственными руками игрока.

Продолжение в третьей части.

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

Интересные записи