Персональные инструменты
Счётчики

Портал:Ниасилили/Виртуальная реальность

Материал из Lurkmore
Перейти к: навигация, поиск
Recycle.pngЭта статья находится на доработке.
Эта статья всё ещё не взлетела и не соответствует нынешним реалиям /lm/. Если 10.05.2021 не наступит решительного улучшения, статья подлежит переносу в личное пространство основного автора или любого желающего (а если в ней нет вообще никакого ценного контента, то и безоговорочному уничтожению).Дата последней правки страницы: 30.03.2021

Виртуальная реальность (ВР, англ. Virtual Reality) — технология, позволяющая человекам оказаться внутри компьютерного мира. Применяется как в различных тренажерах, так и в гейминге. Не путать с дополненной реальностью (augmented reality), в которой виртуальные объекты отображаются поверх реального мира.

Содержание

[править] Предыстория

«

Одна из самых любопытных зрительных иллюзий: мозг смотрит на глаза, а видит леса, моря, горы.

»
Д.Дойч
 
b
Magnify-clip.png
Oculus Rift: с этого все началось

Еще древние философы подметили, что человек воспринимает реальность своими органами чувств и если подменить их — он не будет осознавать, что мир вокруг ненастоящий, но долгое время эта идея была не более чем разминкой для ума. С появлением первых компьютеров инженеры начали думать о том, чтобы возложить задачу генерации такого мира на них, а писатели сочинили целый жанр киберпанка, где подключение компьютера к мозгу и путешествия по виртуальным пространствам стали неотъемлемыми атрибутами. В реальности же (каламбур!) не хватало ответов на самые простейшие вопросы. Кармак в одном из интервью, рассказывая, почему он не занимается виртуальной реальностью, упомянул, что люди не понимают, насколько плохо проработана эта тема с точки зрения инженера: что должен делать пользователь в этой виртуальности, как с ней взаимодействовать и т. п.

Первая техническая реализация ВР достаточно стара. Это не 2000-е и даже не 90-е. В 1968 году папа вся компьютерной графики Иван Сазерленд опубликовал статью о девайсе, который в узких кругах прозвали «дамоклов меч». Это была торчащая из потолка хтоническая башня, рабочий конец которой надевался пользователю на голову. Там же были два телевизора (с кинескопами, десу! Плоских экранов тоже еще не завезли). В принципе, подобные системы были и раньше, это называлось «телеприсутствием», когда поворот джойстика или башки оператора двигал камеры. Нововведение Сазерленда было в том, что движения оператора крутили не камеру, а точку с которой рисовалась компьютерная графика в шайтан-машине. (Кстати, Сазерленду же мы обязаны еще и многим другим ништякам, некоторые из которых давно забыты, а некоторые лежат в основе примерно всех этих ваших игорей — например, как правильно перевести координаты 3д-мира игры в координаты пикселей на экране.)

Потом, лет на 30 ВР была интересна для симуляции всяких там полетов, бомбежек и пожаров, действительно качественное оборудование могло стоить миллионы баксов, так что о массовости речь не шла. У штук типа сонькиного гластрона не было ни софта, ни игорь — и вообще, лучшее их использование было (как завещала нам манга GTO) — пялится на трусы школьниц в метро. В общем, как-то не история успеха.

Годы шли, концепты и идеи обкатывались на первых консьюмерских устройствах типа легендарного шлема VFX-1, компьютеры становились мощнее и меньше, дисплеи прирастали пикселями. В 2012 году Палмер Лаки представил прототип Oculus Rift и выкатил его на Кикстартер, где пообещал народу доступную виртуальную реальность всего за 300$. Народу доставило настолько, что Палмер на волне хайпа собрал более двух миллионов баксов пожертвований и привлек вышеупомянутого Кармака в качестве технического директора. (Интересно, что Кармак на тот момент делил своё время между двумя компаниями: id Software и Armadillo Aerospace, причём в последней косплеил Commander'а Keen'а, который у себя на заднем дворе из спичек и желудей собирает космические ракеты. В итоге Кармак сначала уволился из id, а затем и тихо забил на космическое летунство, посвятив 100% времени Oculus'у). Чуть позже Палмер сделал ход конем и продался Фейсбуку за 2 миллиарда, вызвав у кикстартерных донатеров жжение, способное вывести их на околоземную орбиту не хуже Armadillo: жертвовали-то они деньги совсем не на то, чтобы обогатить Цука ещё больше или получить в комплекте требование обязательной регистрации в социальной сети (в последних версиях со скрипом отменено). Почуяв зарождающуюся индустрию и возможность поднять бабла, к костру потянулись другие игроки — и крупные корпорации (Valve, Sony), и стартаперы с китайцами с алиэкспресса. И все заверте

[править] Состоит из

Поскольку нейроинтерфейса, позволяющего подключить провод прямо в мозг и бегать по зеленой лужайке пока тело пускает пузыри лежа на кровати, пока не изобрели — приходится обходиться устройствами попроще и двигаться в реальном мире, смотря на виртуальный через экраны и тыкая его палками.

[править] Head Mounted Display

Он же ВР шлем/очки — главная составляющая. В минимальной комплектации имеет пару дисплеев с высокой плотностью пикселей для создания стереоскопического изображения, оптику, позволяющую растянуть его до 90+ градусов угла обзора и гироскоп для отслеживания поворота головы.

[править] Система треккинга

Для отслеживания перемещений в пространстве. Бывает внешней (камеры или базовые станции следят за шлемом, контроллерами и их перемещением) и внутренней (шлем следит за миром и контроллерами своими встроенными камерами).

Соответственно, есть две распространенные системы трекинга: Lighthouse (маяк) от HTC/Valve и Constellation (созвездние) от Oculus. В Lighthouse, базовые станции шлют веер лучей инфракрасным лазером, примерно как маяк светит своей лампой. На шлеме и контроллерах — датчики, которые принимают эти лучи. Поскольку луч попадает на каждый датчик с разной задержкой, эту информацию можно использовать, чтобы понять, как сам шлем ориентирован в пространстве. Constellation же светит россыпью прыщей инфракрасных светодиодов на шлеме и контроллерах. Базовые станции — инфракрасные камеры, которые видят рисунок («проекцию») светодиодов в текущем положении, как мы на Земле видим созвездия из разнесенных в пространстве звезд. Однако, в свете того, что Oculus купила фейсук и логин в фейсбук нынче обязателен — ты точно хочешь, чтобы фейсбук зырил, чо у тебя в комнате вообще и как и на что ты фапаешь в ВР-шлеме в частности?

При этом вся эта красота — это вторичный трекинг, нужный для резета и перенастройки настоящей системы трекинга. Это инерциальный трекинг, то есть твердотельные (как твой SSD, чувак, прикинь) гироскоп и акселеометр (измеритель ускорения). Оно считывает всю эту фигню сотни раз в секунду, но имеет мерзкое свойство накапливать ошибки. Видел, как у тебя контроллер в ВР уползает в сторону, хотя ты его никуда не двигаешь? Вот это оно. Для повторной инициализации инерциального трекинга и используются оптические системы, о которых мы тут говорили.

[править] Контроллеры

То, чем человек взаимодействует с виртуальным миром. Это твои руки, которыми ты можешь взять меч или пистолет, цепляться за стены чтобы залезть повыше или просто уебать наглому вражине (главное — не разбить при этом бабушкин сервант IRL). Выглядит как половина геймпада: 2 кнопки, триггер (имитирует спусковой крючок) и грип (спецкнопка под средним пальцем, имитирует хватание), опционально может иметь джойстик и/или тачпад. Также базовые контроллеры могут комплектоваться дополнительными обвесами, имитирующими пистолет/автомат с прикладом — для лучшего погружения.

[править] Прочая необязательная периферия

Как правило, или мало кому нужны, или стоят как половина автомобиля.

  • Всенаправленные беговые дорожки — чтобы бегать, оставаясь на месте.
  • Дополнительные треккеры — для отслеживания ног, оружия, любимой собаки, всего что захочется перенести из реального мира в виртуальный
  • Kinnect — эта приблуда от Xbox тоже может использоваться для отслеживания всего тела
  • Модуль беспроводной связи — для подключения к ПК без использования проводов
  • Отслеживание глаз и мимики
  • Костюмы и перчатки с обратной связью
  • ВР-рюкзак — мощный игровой ноутбук или даже ПК в форм-факторе рюкзака, для повышения автономности и игры без проводов

[править] Разновидности

[править] Мобильный ВР

Самый доступный вариант виртуальной реальности, придуманный Google (aka Cardboard): в современном смартфоне уже есть Full HD экран, процессор и гироскопы, если добавить к нему коробку и пару линз — можно получить эрзац-шлем с тремя степенями свободы для просмотра стереофильмов и простеньких игр. Следом подсуетились китайцы, наклепавшие 100500 картонных и пластиковых коробок всех цветов, форматов и степени говености. В результате именно это стало у большинства быдла ассоциироваться с виртуальной реальностью, чем оказало медвежью услугу популяризации технологии. Если человек говорит: «пробовал я ваш ВиАр — говнище полное, полчаса потом блевал» — то он с вероятностью 95% пробовал смартфон в коробке (5% спишем на окулусы из первых девкитов, которые предлагают супермаркетах ушлые барыги). Процессор и видео у распространенных в массах среднебюджетных смартфонов слабые, экран работает с низкой частотой (порядка 30Гц), а гироскопы вообще ставятся по принципу «лишь бы подешевле», так что качество экспириенса на выходе получается соответствующее. Единственное, на что годится такой мобильный ВР — просмотр панорамного видео и стереокино. Особняком стояли GearVR от Samsung (в партнерстве с Oculus) и Daydream от той же Google: в них использовались дополнительные гироскопы в самом шлеме, специально сертифицированные смартфоны с топовым на момент выхода чипсетом и дополнительный контроллер с 3 степенями свободы, но обе эти платформы уже мертвы и больше не поддерживаются.

[править] Автономный ВР

Железо смартфона тут изначально встроено в коробку с линзами, протестировано и оптимизировано именно под ВР, как правило, есть свой магазин приложений. Тут можно выделить 2 подкатегории: на нижней стороне шкалы 3DOF шлемы (Oculus Go и его китайские аналоги), мало чем отличающиеся от мобильного ВР, в комплекте может идти 3DOF контроллер. На верхней — 6DOF шлемы Oculus Quest и Vive Focus с топовым железом и полноценными 6DOF контроллерами. И если Cosmos предназначен для бизнеса и стоит за килобакс, то второе поколение Quest уже можно взять за 300$, а чипсет Qualcomm Snapdragon XR2 вплотную приближается к ПК по производительности.

[править] ПК ВР

Самая популярная и динамично развивающаяся категория. Включает в себя следующие платформы:

  • Oculus — исторически первая, включает первые прототипы DK1 и DK2, их китайские клоны, полученные реверс инженирингом, коммерческие CV1 и Rift S. Имеет свой анально огороженный магазин и SDK. Отличается сравнительно дешевыми шлемами, но дорогими играми. В настоящее время Oculus больше не производит шлемы для ПК, их нишу заняли автономные Quest 2, способные подключаться к нему по кабелю и WiFi.
  • SteamVR/OpenVR — исторически вторая, но первая по популярности. Детище Габена, быстро почуявшего перспективу, в результате шлем HTC Vive вышел даже раньше первого коммерческого окулуса CV1, хоть и по более дорогой цене (800$ против 600$), но сразу с контроллерами в комплекте, тогда как первый окулус комплектовался только геймпадом. Имеет самую точную систему трекинга с лазерными базовыми станциями. Также именно Valve придумали отдельные контроллеры специально для ВР, которые потом пришлось передирать окулусу и остальным, а также отдельные трекеры, которые можно крепить на что угодно. Платформа имеет открытый API, благодаря чему под нее пилятся сторонние шлемы. Ныне представлена шлемами Vive Pro/Cosmos и собственным Valve Index, также эту платформу используют китайские шлемы Pimax 5k и 8k, отличающиеся очень широким углом обзора, и прочий самопал от энтузиастов.
  • Windows Mixed Reality — попытка Microsoft запрыгнуть в последний вагон уходящего поезда. Представлена 5 OEM шлемами от разных производителей (на лицо разными, одинаковыми внутри) и более дорогим вариантом от Самсунга Odyssey+, все уже сняты с производства, и будущий флагман HP Reverb G2. Отличалась сравнительно низкой ценой, inside-out трекингом (не нужны камеры/станции, меньше проводов) и отсутствием поддержки и развития. Живут только за счет совместимости со SteamVR. Сейчас платформа переходит на открытый стандарт OpenXR.
  • Шлемы для бизнеса — пилятся для различных тренажеров (дешевле потренироваться тушить пожар в ВР, чем строить дорогой тренажер на той же нефтяной платформе, например) или ВР-аттракционов, стоят дорого (от 5к зелени цены только начинаются), могут иметь в составе все современные технопримочки начиная от отслеживания глаз (всегда полезно знать куда смотрит испытуемый во время экзамена), генерации запахов, мультифокусных линз и экранов сверхвысокого разрешения + поддержка костюмов, перчаток и прочей периферии. Могут поддерживать SteamVR, но чаще построены на собственной платформе. В свободной продаже не встречаются. В качестве примера можно привести Varjo VR-2 Pro или StarVR. Также в категории «для бизнеса» выпускают и обычные шлемы — по более дорогой цене, без привязки к магазинам, но с дополнительным софтом.

[править] PS VR

Вариант для PS4, ныне морально устаревающий вместе с консолью (примерно соответствует Oculus DK2 по возможностям), зато сравнительно дешевый и легко доступен любому сонибою (можно найти в любом ларьке с консольными аксессуарами). Sony сама пилит игры/заказывает порты, за счет чего платформа и живет. Ходят слухи о новом поколении, разрабатываемом специально для PS5, но пока что они остаются слухами.

[править] Чем доставляет

Виртуальная реальность — это качественно новый уровень гейминга, сравнимый с переходом от 2D платформеров к 3D шутерам, в разы повышающий уровень вовлеченности игрока. Ты оглядываешься не движениями мышки — ты крутишь головой, целишься не крестиком в середине экрана, а смотришь через прицельные приспособления своего оружия, перезаряжаешься не одним нажатием кнопки, а вставляешь магазин в пистолет и передергиваешь затвор. Ты можешь присесть, выглянуть из-за угла, открыть дверь, потянув ее рукой и т. п. У неподготовленного человека от такого натурально сносит башню.

Вдобавок, ты не просто сидишь в кресле, а движешься — какой-никакой, но фитнес. Если хочешь реальной физической нагрузки — поставь Beat Saber на высокой сложности или какой-нибудь симулятор бокса, через полчаса майку можно будет выжимать.

[править] Чем не доставляет

  • Тошнота и укачивание — особенно характерно для устройств первого поколения. Большие задержки между действием и реакцией картинки, низкая частота кадров или размытие экрана при движении, плохое качество гироскопов, отдельные экспириенсы типа американских горок да и просто свободное передвижение по миру с помощью джойстика могут привести к тому, что неподготовленный человек уже через 5 минут захочет обнять фаянсового друга. Причина укачивания физиологическая: глаза видят, что движение есть, тогда как вестибулярный аппарат никакого движения не чувствует (или то, что он чувствует, не соответствует видимому). В результате мозг думает, что организм отравился и ловит глюки, поэтому принимает решение прочистить желудок. К счастью, в новых шлемах эту проблему почти полностью решили за счет улучшения частоты обновления экрана и точности трекинга, а в играх можно использовать перемещение телепортами, хоть и менее реалистичное, но более комфортное. Кроме того, человеческий мозг — система адаптирующаяся и рано или поздно сам учится справляться укачиванием. Главное — не надо при появлении тошноты играть через силу, лучше сделать перерыв.
  • Эффект москитной сетки (en. screen-door effect) — на устройствах с низким разрешением человек видит не только отдельные пиксели, но и темные промежутки между ними что создает ощущение будто ты смотришь на мир через сетку. Для борьбы с этим явлением применяют различные наэкранные фильтры, побочным эффектом дающие замыливание картинки. На новых шлемах с разрешением порядка 1.5-2к пикселей на глаз этот эффект почти не заметен, но рост количества пикселей влечет за собой рост нагрузки на видеокарту, что приводит нас к следующему пункту.
  • Дорого — хорошие шлемы тянут порядка 600—1000$ сами по себе и требуют под себя игровой ПК за 1000—1500$, что могут себе позволить немногие. ВР изначально более требователен в производительности: мало того, что картинку нужно рендерить 2 раза (по количеству глаз) так и частоту обновления желательно иметь повыше — от 60Гц, тогда как на мониторе можно комфортно играть и с 30. Тем не менее, прогресс есть — тот же автономный Oculus Quest 2 можно взять за 300$, а если не гнаться за максимальными настройками, можно жить и на GTX 1060 c 4 ядрами процессора, что уже далеко не топ.
  • Игорь тонет — и действительно, хорошие годные ААА игры можно пересчитать по пальцам, большинство ВР игр — инди-казуалки без сюжета и мира. Это отчасти можно объяснить предыдущим пунктом: ВР-игроков очень мало на общем фоне, хоть их количество и растет с каждым годом, поэтому крупным издателям невыгодно адаптировать свои проекты под ВР. С другой стороны, большинство игровых движков (Unreal, Unity) сейчас изначально имеют поддержку ВР, что облегчит портирование в будущих играх. Авто и авиа симуляторы поддерживают ВР практически все.

[править] ВР и прон

Естественно, он есть с первых дней развития технологии. Начиная от видео, снятого панорамной камерой, в котором можно увидеть себя Лысым из Brazzers (или его партнёршей — кому что больше нравится) и заканчивая полноценными приложениями с полным интерактивом и специально разработанной периферией.

[править] В массовой культуре

  • Одним из первых примеров ВР в культуре стал роман Олдоса Хаксли «О дивный новый мир». В нём фигурировала разновидность контента под названием feelie — «фильм» для всех чувств. (Слово образовано по той же модели, что и movie).
  • Мистер Бин Джонни Инглиш 3.0 случайно блокирует всенаправленную беговую дорожку, после чего не очень удачно (или наоборот — как посмотреть) сочетает перемещение по обеим реальностям сразу.