Краткое руководство по VR. Что такое виртуальная реальность?

Оглавление:

• Что такое VR?
• Основная терминология и понятия | FOV (поле зрения) | 3 и 6 Степеней свободы
• Типы отслеживания | Inside-out | Outside-in
• Контроллеры
• О масштабе комнаты | Room-scale VR | Игра сидя и стоя
• Движение в виртуальной реальности | Телепорт | Плавная ходьба
• Морская болезнь
• IPD (межзрачковое расстояние)
• Типы виртуальной реальности | Standalone VR (Автономная VR) | PC VR (компьютерный VR) | Console VR (Консольная VR)

Есть люди, которые имеют общее представление о технологии, но не знакомы с текущими продуктами, доступными на рынке. Они слышали об основных доступных гарнитурах, но плохо разбираются в концепциях и терминологии VR.

В этом руководстве мы хотим охватить все основы. Мы объясним основные концепции виртуальной реальности, терминологию и рассмотрим большинство гарнитур, представленных на рынке.

Что такое VR?

VR (ВР) — сокращение от Виртуальной Реальности. Технология позволяет людям полностью погрузиться в искусственно созданную среду. Обычно (но не всегда) это осуществляется с помощью закрепленного на голове оборудования, которое отслеживает движения человека. Эти устройства — VR-гарнитуры — состоят из экрана (или двух, по одному на каждый глаз), размещенного в корпусе, закрепленном ремнем на голове. Линзы расположены в закрытых от внешнего мира панелях перед глазами, чтобы создать впечатление, будто то, что вы видите через гарнитуру — это и есть реальный мир.

Важно отметить, что все гарнитуры отслеживают движение, поэтому изображение, которое вы видите, корректируется соответствующим образом. Однако некоторые гарнитуры умеют отслеживать больше различных движений, чем другие.

В большинстве случаев опыт виртуальной реальности, позволяет контролировать и управлять объектами в моделируемой среде. Иногда у вас в каждой руке будет по контроллеру для управления. В некоторых случаях контроллеры имитируют виртуальные движения рук для управления окружающей средой и объектами внутри нее, способами, аналогичными реальным.

Основная терминология и понятия

Так выглядит общее представление о виртуальной реальности. Дальше перейдем к конкретным терминам и обозначениям.

FOV (поле зрения)

FOV — это сокращение от поля зрения (Field of View). В контексте глаз поле зрения — это все, что вы можете видеть в определенный момент.

В контексте гарнитур виртуальной реальности поле зрения относится ко всему, что вы можете видеть в виртуальном мире в определенный момент при использовании гарнитуры. Типы гарнитур VR, доступные для потребителей на момент написания этой статьи, имеют поле зрения, меньшее, чем то, что вы можете видеть глазами, а это означает, что среда VR не заполняет полностью поле зрения глаз, во время использовании гарнитуры.

Вот почему при использовании виртуальной реальности у вас может появляться черная «рамка». Это просто пространство вокруг линз внутри гарнитуры. Однако, если поле зрения гарнитуры достаточно широкое, может создаться впечатление, будто вы смотрите в виртуальный мир через простые очки, из-за чего легко забыть о существовании ограничений. Поле зрения можно измерить по-разному, и производители устройств порой могут неточно заявлять характеристики.

3 и 6 Степеней свободы

Говоря о движении и отслеживании в VR, люди часто ссылаются на «Степени свободы» или DoF (degrees of freedom). Больше степеней свободы означает, что гарнитура умеет отслеживать больше физических движений и отображать их в моделируемом представлении.

Два наиболее распространенных термина, которые вы встретите при чтении о степенях свободы, — это 3DoF и 6DoF (3 и 6 степеней свободы соответственно). Гарнитуры, которые обеспечивают 3DoF, будут отслеживать только движения вашей головы (по аналогии с авиацией: крен, тангаж, рыскание), но не ее положение в пространстве (координаты x, y, z). 6DoF способен отслеживать как движения вашей головы, так и ее координаты в физическом пространстве.

В наши дни большинство гарнитур виртуальной реальности обеспечивают полное позиционное отслеживание с 6 степенями свободы. Многие старые мобильные и автономные гарнитуры, большинство из которых сняты с производства или выводятся из эксплуатации, используют 3DoF, например Google Cardboard, Google Daydream, Gear VR и Oculus Go.

Типы отслеживания

Каждой гарнитуре VR нужен способ отслеживать движения человека, который ее использует.

Inside-out отслеживание (наизнанку)

Наиболее распространенная форма отслеживания в настоящее время называется отслеживанием «наизнанку». Эта система обычно использует камеры, встроенные в гарнитуру, для отслеживания движения изнутри гарнитуры наружу. Усовершенствованные алгоритмы одновременного определения местоположения и сопоставления («SLAM») отслеживают особенности физической среды, окружающей человека, носящего гарнитуру. Oculus Quest, Oculus Rift S, HTC Vive Cosmos и все гарнитуры Windows Mixed Reality (например, Samsung Odyssey, Lenovo Explorer, Acer HMD и т. д.) — все это примеры гарнитур, которые используют отслеживание наизнанку.

Outside-in трекинг (снаружи)

Существует также концепция отслеживания «снаружи». Она может принимать разные формы, но всегда включает аппаратное обеспечение, внешнее по отношению к отслеживаемому пространству и не встроенное в саму гарнитуру. Для оригинальных HTC Vive и Valve Index это оборудование иногда называют «маяками», которые представляют собой маленькие черные ящики, установленные в углах комнаты. В более старых системах, таких как оригинальный Rift, выпущенной в 2016 году, использовались модифицированные камеры, установленные в комнате для игры.

У каждого типа отслеживания есть свои плюсы и минусы. Отслеживание наизнанку может работать проще без настройки или монтажа оборудования. Однако отслеживание снаружи может быть перенастроено, чтобы исключить слепые зоны, которые аппаратное обеспечение, установленное на голове, бывает не в состоянии «видеть». Термин «окклюзия» обычно означает блокирование обзора одного предмета другим, и когда дело доходит до отслеживания движений, популярные VR-системы должны четко видеть предмет, чтобы оцифровывать то, что они отслеживают. Впрочем, оба типа систем отслеживания, как наизнанку, так и снаружи могут по-разному окклюзировать, потому что у нашего тела очень много разных способов движения. Однако, в зависимости от варианта использования, может быть предпочтительнее система как «наизнанку», так и «снаружи».

Контроллеры в Виртуальной Реальности

Существует несколько различных способов взаимодействия с содержимым VR.

Гарнитуры, такие как Oculus Quest 2, HP Reverb G2 и HTC Vive Cosmos, поставляются с двумя контроллерами, по одному для каждой руки. Они отслеживаются в 6DoF с системой отслеживания наизнанку.

PlayStation VR имеет несколько систем ввода. В большинстве случаев лучшим вариантом является использование пары контроллеров PlayStation Move. Некоторому контенту PSVR требуются контроллеры Move, но не всем. Для игр, не требующих контроллеров Move, вы можете использовать стандартный контроллер PS4 DualShock, который поставляется вместе с консолью.

Контроллеры Valve Index обхватывают ладонь и обеспечивают полную свободу пальцев. Эти контроллеры имеют большую область захвата, и они отслеживают каждое движение пальца и давление, оказываемое захватом, что отличает их от других контроллеров, доступных в настоящее время. Эти контроллеры отслеживаются через внешние маяки и могут быть куплены вместе с гарнитурой Index. Их также можно приобрести отдельно и комбинировать с другими гарнитурами, которые используют систему отслеживания с маяками, такими как HTC Vive или Pimax.

Quest 2 от Facebook и оригинальный Quest включают встроенное отслеживание рук без контроллера, что устраняет необходимость в сенсорных контроллерах в определенных ситуациях. Некоторые другие гарнитуры также отслеживают движения рук, но Quest — популярная система, и обновление позволяет встроенным камерам полностью отслеживать движения рук и пальцев с довольно высокой точностью. Однако маловероятно, что отслеживание рук и пальцев заменит контроллеры во всем, потому что тактильная обратная связь, физические кнопки и более быстрое отслеживание контроллеров могут иметь существенное значение во многих играх и приложениях.

О масштабе комнаты. Сидя и стоя

Обычно существует 3 различных типа игровых зон: в масштабе комнаты, сидя и стоя.

Room-scale VR (В масштабе комнаты)

Room-scale VR (В масштабе комнаты) — это установка границ игровой зоны и возможность свободно и физически перемещаться по этой области в игре. Идея игр в масштабе комнаты заключается в возможности физически перемещаться по своему пространству, чтобы взаимодействовать с моделируемой средой и объектами внутри нее. Так называемый эффект «хранителей» или «сопровождающих» проявляется в виде виртуального предупреждения, когда играющий приближается к очерченным заранее границам игрового пространства.

Игра сидя и стоя

Игра сидя и стоя очень похожи в том, что пользователь должен оставаться примерно в одном и том же месте и использовать различные варианты для имитации движения вместо физического перемещения в пространстве. Некоторые разработчики программного обеспечения адаптируют свои виртуальные миры для работы сразу с несколькими способами, но часть игр может работать или только в масштабе комнаты, или сидя или стоя.

Движение в виртуальной реальности

Существует несколько различных вариантов симуляции движения в VR. Имитация движения для людей, носящих гарнитуру виртуальной реальности, иногда может вызвать тошноту.

Телепорт

Телепорт — распространенный способ передвижения и зачастую самый удобный вариант для самого широкого круга людей. Обычно телепорт вызывается нажатием кнопки на контроллере, а затем игрок выбирает место, куда он может немедленно телепортироваться. При использовании в сочетании с отслеживанием в масштабе помещения этот вариант перемещения обычно позволяет удобно перемещаться по большим модулируемым пространствам. Некоторые пользователи, однако, жалуются, что телепорт менее правдоподобен и «портит эффект погружения», потому что мы не можем телепортироваться в реальном мире. В ответ на это некоторые разработчики игр для виртуальной реальности пытаются придумать, почему телепортация является частью повествования об их виртуальном мире, например, волшебник, использующий заклинание на изображении выше.

Плавная ходьба

Плавная ходьба — это тип движения, аналогичный традиционным видеоиграм, в которых вы нажимаете на стик и движетесь в том направлении, в котором нажали стик. Но не всем это нравится, а у некоторых может начаться тошнота в считанные секунды или чуть позже.

Чтобы бороться с чувством дискомфорта, вызванным симуляцией движения в виртуальном мире, разработчики программного обеспечения постоянно работают над созданием комбинаций существующих систем или настроек комфорта, которые позволяют игроку в виртуальной реальности адаптировать опыт по своему вкусу. Одним из распространенных вариантов, который может помочь уменьшить дискомфорт, является ограничение FOV в виртуальном мире во время движения, создавая своего рода «туннельное зрение».

Морская болезнь

Люди, носящие гарнитуру VR, иногда могут чувствовать дискомфорт: испытывать укачивание или тошноту. В большинстве случаев тошнота при ношении гарнитуры возникает в положении сидя или стоя, когда движение в игре не соответствует физическому движению тела.Некоторые люди со временем могут выработать привычку, что иногда в шутку называют «нахождением своих ног в виртуальной реальности».

Есть много факторов, которые могут повлиять на вашу восприимчивость к дискомфорту в гарнитуре VR, например, поле зрения визуальных эффектов, частота кадров дисплея и программного обеспечения, вес гарнитуры и даже то, насколько хорошо вы спали или что вы ели и как много.

IPD (межзрачковое расстояние)

IPD — это довольно распространенный термин, с которым вы столкнетесь, если будете читать о гарнитурах виртуальной реальности. Эта аббревиатура означает «межзрачковое расстояние» — расстояние между центрами ваших двух зрачков.

В зависимости от оптической конструкции гарнитуры разное IPD может влиять на то, насколько хорошо ощущаются определенные гарнитуры при ношении. Если линзы и дисплеи не выровнены как нужно, изображение может выглядеть размытым. В худшем случае это может повысить вероятность головной боли или тошноты.

Некоторые гарнитуры предлагают физическую настройку IPD. Она перемещает линзы и панели дисплея, чтобы разместить их прямо перед зрачками. Другие гарнитуры не имеют физической регулировки, но могут предлагать программную настройку.

В зависимости от расстояния между зрачками вам может понадобиться гарнитура с физической регулировкой. Гарнитуры без физической регулировки часто рассчитаны на среднее расстояние между глазными яблоками, и подойдут не всем.

Типы виртуальной реальности

Существует несколько различных типов потребительского VR-оборудования. Их можно сгруппировать как автономную виртуальную реальность, виртуальную реальность для ПК и консольную виртуальную реальность.

Standalone VR (Автономная VR)

Автономная виртуальная реальность — это любая гарнитура виртуальной реальности, которая работает полностью сама по себе без необходимости в каком-либо другом оборудовании или технологии. Весь контент запускается на оборудовании, надетом на голову, и не требует подключения к внешнему оборудованию.

Лучшим примером этого является Oculus Quest 2, который предоставляет урезанные версии VR-игр с ПК на портативном автономном устройстве, не требующем другого оборудования. С автономной виртуальной реальностью, такой как Quest, все, что вам нужно для знакомства, поставляется с самим устройством — хотя в некоторых играх для взаимодействия потребуются контроллеры Oculus Touch.

PC VR (компьютерный VR)

PC VR — это любая гарнитура, требующая постоянного подключения к стационарному компьютеру. От вашего ПК также потребуются высокие характеристики, соответствующие требованиям для VR. Несколько примеров гарнитур для ПК VR включают Oculus Rift S, Valve Index, HTC Vive, Pimax и гарнитуры Windows Mixed Reality, такие как HP Reverb G2 и Samsung Odyssey+.

Преимущество PC VR заключается в том, что мощные характеристики ПК могут обеспечить отличную графику. Намного более высокую, чем автономная VR. Однако, это означает, что ваша гарнитура должна постоянно оставаться подключенной к ПК. 

Есть несколько беспроводных вариантов, доступных для ПК VR, но для них обычно требуется больше оборудования, подключенного к вашему ПК, и батарея, которую можно носить где-то на теле. Corded PC VR требует, чтобы игрок управлял кабелем, тянущимся от гарнитуры к ПК. Это может дать меньше свободы по сравнению с автономной, беспроводной гарнитурой. Кабель, тянущийся от ПК к шлему всегда будет напоминать о себе и сковывать ваши движения

Если у вас еще нет игрового ПК, соответствующего требуемым спецификациям, виртуальная реальность на ПК может быстро стать довольно дорогим вариантом.

Console VR (Консольная VR)

Консольная VR в настоящее время представлена только двумя гарнитурами: PlayStation VR и Nintendo Labo VR для Nintendo Switch.

PlayStation VR — это дополнительная система виртуальной реальности для PlayStation 4 или PlayStation 5. Гарнитура PSVR — это дополнительный аксессуар, который подключается к PlayStation 4 и, как и в случае с виртуальной реальностью на ПК, для работы требуется постоянное привязанное подключение к консоли. Так же нужна камера PlayStation Eye, которая продается вместе с гарнитурой и подключается к консоли для отслеживания. Благодаря обратной совместимости система PSVR  также работает на PS5. Для некоторых игр PlayStation VR также требуется дополнительная покупка контроллеров PlayStation Move.

Nintendo Labo VR для Nintendo Switch — это сборная картонная оболочка гарнитуры, в которую вы можете вставить оригинальный полноразмерный Nintendo Switch, что позволит вам играть в определенные игры в режиме виртуальной реальности. У него нет ремешка для гарнитуры, поэтому вам необходимо держать гарнитуру у лица. Проще говоря, впечатления от Labo VR крайне поверхностные и не стоят особого внимания, скорее всего.

---

На этом наш краткий экскурс по основным понятиям в виртуальной реальности подходит к завершению. Если что-то было непонятным из терминов, описания или вам кажется что в статью нужно добавить дополнительную информацию - напишите об этом в комментариях.