Blog

Mechanizm wirtualnej rzeczywistości

Wirtualna rzeczywistość (ang. Virtual Reality, VR) to zestaw technik, których zadaniem jest dostarczyć użytkownikowi wrażenia przebywania w innej przestrzeni, niż ta, w której aktualnie się znajduje. Daje to możliwość opowiedzenia historii dziejących się w miejscach, które faktycznie nie istnieją.

Podstawowym mechanizmem zapewniającym immersję, czyli zanurzenie się w doświadczeniu, jest możliwość płynnego rozglądania się dookoła. Realizuje się to poprzez bardzo precyzyjny pomiar rotacji okularów (w domyśle: głowy) i błyskawiczne wysyłanie do układów wyświetlających grafikę korekty tego, co powinny wyświetlać. Szybkość reakcji jest tu kluczowa, jeżeli bowiem pozwolimy na zbyt duże opóźnienie pomiędzy np. gwałtownym ruchem głowy uczestnika a aktualizacją obrazu, który mu się wyświetla, możemy łatwo doprowadzić do nudności. Fachowym terminem używanym w tym wypadku jest “latencja” – rozumiana jako okres czasu, jaki musi minąć pomiędzy impulsem (tutaj: ruch człowieka) a reakcją (tutaj: aktualizacja wyświetlanej grafiki).

Technologia Virtual Reality

Chciałbym zwrócić Twoją uwagę na jedną rzecz: wirtualna rzeczywistość to nie tylko sprzęt – to również oprogramowanie, które umożliwia przeżywanie bogatych doświadczeń. Techniki tworzenia dedykowanego oprogramowania (Unity3D, Unreal, CryEngine) dają obecnie możliwość optymalnego kosztowo produkowania tego typu doświadczeń – a postępująca geometrycznie ewolucja krzemu pozwala obecnie kreować nowe światy wedle życzenia.

Warto jednak od razu zaznaczyć, że koszt zakupu sprzętu jest ostatecznie zazwyczaj niższy, niż koszt wytworzenia oprogramowania, które będzie z tego sprzętu korzystać. O ile nie potrzebujesz instalacji składającej się z kilkudziesięciu stanowisk, wybór konkretnego zestawu rekomenduję zlecić wykonawcy. Z doświadczenia wiem, że prawdziwa praca, ta potrzebna na stworzenie wirtualnego świata, będzie w zasadzie identyczna, choć pewne technologie mają swoje określone zalety.

Początek współczesnego Virtual Reality

Pomimo, że obraz człowieka zanurzonego w świecie stworzonym przez komputer obecny był w kulturze popularnej od wczesnych lat 90., ówczesne zestawy były drogie, zawodne i dawały bardzo mało przekonujący efekt. Sytuacja zaczęła się gwałtownie zmieniać dopiero w 2012 r., gdy wcześniej nikomu nieznana firma Oculus wystartowała z okularami wirtualnej rzeczywistości na amerykańskim portalu crowdfundingowym KickStarter.

Nowatorski pomysł wykorzystania uproszczonej optyki (i korekty zniekształceń za pomocą karty graficznej) wywołał wielkie zainteresowanie – w efekcie rozesłano testowe zestawy deweloperskie. Wersja konsumencka Oculusa trafiła na rynek dopiero 4 lata później. Niestety w tym czasie inne firmy podjęły intensywne działania, zajmując swoje mocne pozycje na nowopowstającym rynku VR.

Przegląd konsumenckich okularów VR

Google Cardboard

W 2014 r. na rynku VR niespodziewanie miała miejsce rewolucja. Google zaprezentował nowatorskie rozwiązanie Google Cardboard. Zamiast kupować drogi zestaw z dedykowanymi okularami, w dodatku przyczepionym kablem do ciężkiego komputera stacjonarnego, dlaczego nie wykorzystać mocy obliczeniowej drzemiącej w telefonach komórkowych…? Przy odpowiednim ustawieniu soczewek rozmiar wyświetlacza telefonu komórkowego wystarczał akurat do pokrycia pola widzenia użytkownika.

Obecnie na rynku dostępne są także plastikowe okulary tego typu – do tej kategorii zaliczamy w zasadzie całą „supermarketową” ofertę wirtualnej rzeczywistości w cenie do 200 zł. Wady tej technologii są dwie: po pierwsze nie pozwala ona na śledzenie (ang. trackowanie) pozycji głowy użytkownika – głowa użytkownika w tej formie VR musi więc stać niczym na statywie fotograficznym. Po drugie, użytkownik może jedynie rozglądać się po otoczeniu – nie ma niestety możliwości wchodzenia w złożone interakcje ze światem ze względu na brak kontrolerów.

HTC Vive 

W 2015 r. firma HTC, gigant rynku telefonów komórkowych z Tajwanu, postanowiła wejść we współpracę z Valve. I tak powstało HTC Vive, które trafiło na rynek wcześniej niż konsumencka wersja Oculusa, i do dziś stanowi hit sprzedażowy. Ponadto Vive oferowało funkcję, której Oculus w ówczesnej postaci nie miał, a mianowicie tzw. śledzenie pozycyjne (ang. positional tracking). Vive śledzi nie tylko rotację głowy, ale także jej pozycję (funkcji tej nie posiadał pierwszy Oculus) oraz pozycję kontrolerów, dzięki czemu zapewnia naturalne i intuicyjne sposoby do wchodzenia w interakcje ze światem przedstawionym.

HTC Vive nieustannie zapewnia oszałamiający poziom symulacji (pozwalający na dowolne, swobodne uczestnictwo). Aby jednak osiągnąć taki efekt, niezbędna jest adaptacja pomieszczenia. Szczególnie w sytuacji wystawienniczej warto od razu pomyśleć o odpowiednim rozłożeniu traktów kablowych pomiędzy specjalnymi laserowymi oświetlaczami (tzw. lighthouse) a narożnikami pomieszczenia.

Oculus Rift CV1

W 2016 r. na rynek wchodzi Oculus Rift – niestety nieco spóźniony, wyprzedzony przez giganta komórkowego HTC. Jest świetny, ale nie oferuje już nic nowego. Headset (zestaw na głowę) jest lekki, posiada wbudowane słuchawki (ważne, gdyż jest to dosyć rzadki element w aktualnej ofercie rynku), a kontrolery zostały solidnie wykonane. Choć pierwsze wersje nie potrafiły śledzić pozycji (a jedynie obrót), to już konsumencka wersja Oculusa została wzbogacona o specjalne kamery, które śledzą pełną pozycję użytkownika.

Ponieważ jednak rynek był już w dużej części nasycony przez HTC Vive, Oculus postanowił rozpocząć współpracę z Samsungiem.

Samsung GearVR

Samsung to koreański gigant technologii mobilnych – jego udział w rynku to ok. 70% wszystkich produkowanych obecnie wyświetlaczy. W ofercie posiada także jedne z najpotężniejszych telefonów komórkowych (seria Galaxy). Choć rozwiązanie znane jako GearVR bazuje dalej na tym samym pomyśle co Google Cardboard (do okularów wsadzamy swój telefon – wybrany model Samsunga), to został on wzbogacony o dodatkowy kontroler. Co prawda nie zapewnia on pełnego trackingu, ale poprawnie śledzi rotację, co z pomocą matematycznych sztuczek pozwala na uzyskanie całkiem dobrego wrażenia i doświadczenia. Na potrzeby sprzedaży GearVR Samsung podpisał umowę z Oculusem, dającą mu dostęp do „walled garden”, czyli zamkniętego sklepu z aplikacjami i grami, które ma Oculus.

Windows Mixed Reality (WMR)

Windows Mixed Reality to zaawansowane rozwiązanie opracowane przez Microsoft – bazujące na technologii rozszerzonej rzeczywistości (AR) HoloLens. Firma Microsoft udzieliła licencji na produkcję sprzętu kilku producentom – i tak na rynku dostępne są:

• Samsung HMD Odyssey (z wbudowanymi słuchawkami),
• Acer Headset,
• Dell Visor,
• HP Headset,
• Lenovo Explorer.

Interesującą cechą Windows Mixed Reality jest brak konieczności adaptacji pomieszczenia (wcześniejszego umiejscowienia w nim czujników). System korzysta z pary kamer umieszczonych w kasku – aplikacje pobierają z niego informację na temat przesunięcia użytkownika względem otoczenia, nie mają bezpośredniego dostępu do obrazu z kamer.

Dzięki takiemu rozwiązaniu, zestawy nie muszą być w polu widzenia promienników laserowych (jak w Vive) lub zewnętrznych kamer (jak w Oculusie). Jako jedyne, zestawy Windows Mixed Reality, działają dobrze nawet, gdy w tym samym pomieszczeniu obecnych jest więcej niż jeden uczestnik.

Oculus Go

Ostatnim urządzeniem, które tu omówimy będzie Oculus Go. Jest to produkt będący swego rodzaju wariacją na temat Cardboarda. W tym rozwiązaniu okulary nie zapewniają trackingu pozycji głowy, a jedynie rotację, lecz w zestawie otrzymujemy kontroler (bliźniaczy do tego znanego z GearVR). W odróżnieniu od innych mobilnych VR nie mamy tu jednak telefonu jako takiego – wyświetlacz i elektronika są wbudowane w urządzenie. Dzięki rezygnacji z ekranu dotykowego czy nadajnika GSM udało się znacznie zredukować koszt całego rozwiązania.

Warte odnotowania jest, że Oculus Go jest wspierany i promowany przez obecnego właściciela: korporację Facebook – stąd można się spodziewać, że w niedalekiej przyszłości nastąpi rozwój części społecznej tej technologii. Oculus Go to produkt młody, jeszcze niezweryfikowany przez rynek, ale wskazujący kierunek, w jakim zapewne zmierzać będzie kategoria VR mobilnego.

Jaki sprzęt VR wybrać do muzeum?

VR mobilny, do którego zaliczyć możemy Oculus Go, Gear VR i Google Cardboard, oferuje użytkownikowi kilka zalet. Główną jest mobilność – rozumiana jako brak kabli wiążących nas z wielkim i ciężkim komputerem stacjonarnym. Pamiętać należy, że to, co jest zaletą z punktu widzenia użytkownika, może być wadą z punktu widzenia wystawcy. Mobilne zestawy, zwłaszcza te, w których wykorzystuje się drogi telefon komórkowy, generują dodatkowe problemy logistyczne związane z zabezpieczeniem sprzętu. Ponadto, ze względu na brak pozycjonowania głowy zestawy te uniemożliwiają stworzenie tak bogatej i realnej wizji świata, jaką dają nam systemy w pełni śledzące.

Dlatego naszych klientów zachęcamy do instalowania zestawów:

• Windows Mixed Reality – tam, gdzie warunki śledzenia (trackowania) są trudne do kontrolowania lub gdy w doświadczeniu ma wziąć udział więcej niż jedna osoba.
• HTC Vive – tam, gdzie w przestrzeni obiektu można łatwo umiejscowić laserowe oświetlacze, tzw. lighthouse (Vive zapewnia najlepszy tracking pozycyjny),
• Oculus – tam, gdzie ważną rolę odgrywa dźwięk (urządzenie ma wbudowane słuchawki).