Wie funktioniert VR? Wie lässt Sie ein Virtual-Reality-Headset denken, dass Sie in einem Raumschiff in einer fernen Galaxie sitzen, wenn Sie tatsächlich gegen die Küchentheke stoßen? Nun, mit der Armee von VR-Geräten zu erweitern, werden wir erklären, wie sie tatsächlich funktionieren.
Während Geräte im Allgemeinen die gleiche Form annehmen, ist die Art und Weise, wie sie Bilder vor unseren Augen projizieren, sehr unterschiedlich. HTC Vive und Oculus Rift bieten PC-basierte Operationen, obwohl große Player wie Google und Samsung erschwinglichere, Smartphone-basierte Headsets anbieten. Sony hat es auch geschafft, die Konsolenszene mit seiner Playstation VR zu knacken.
Standalone VR ist etwas, von dem Sie auch mehr hören werden – 2018 wird Oculus das Oculus Go auf den Markt bringen, und Lenovos eigenständiges Daydream-Headset wird ebenfalls erwartet.
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Sobald Ihr Headset und Ihre Stromquelle gesichert sind, ist auch eine Art Eingang erforderlich, damit Sie eine Verbindung herstellen können – sei es über Head-Tracking, Controller, Hand-Tracking, Sprache, Tasten auf dem Gerät oder Trackpads.
Totales Eintauchen ist das, worauf jeder abzielt, der ein VR-Headset, -Spiel oder -App herstellt – die Virtual-Reality-Erfahrung so real zu machen, dass wir den Computer, die Kopfbedeckung und das Zubehör vergessen und genau so handeln, wie wir es in der realen Welt tun würden. Wie kommen wir dahin?
Die Grundlagen
VR-Headsets wie Oculus Rift und PlayStation VR werden oft als HMDs bezeichnet, was einfach bedeutet, dass es sich um Head Mounted Displays handelt. Selbst ohne Audio- oder Handverfolgung kann es ausreichen, Google Cardboard hochzuhalten, um das Display Ihres Smartphones vor Ihr Gesicht zu stellen, um Sie halb in eine virtuelle Welt einzutauchen.
Ziel ist es, eine virtuelle 3D-Umgebung in Lebensgröße zu schaffen, ohne die Grenzen, die wir normalerweise mit Fernseh- oder Computerbildschirmen verbinden. Egal wie du aussiehst, der Bildschirm, der an deinem Gesicht befestigt ist, folgt dir. Dies ist im Gegensatz zu Augmented Reality, die Grafiken auf Ihre Ansicht der realen Welt überlagert.
Die Zukunft: Virtual Reality versus Augmented Reality
Bei Headsets wie HTC Vive und Rift wird das Video von der Konsole oder dem Computer über ein HDMI-Kabel an das Headset gesendet. Für Googles Daydream-Headset und das Samsung Gear VR ist es bereits auf dem Smartphone in das Headset geschlitzt.
VR-Headsets verwenden entweder zwei Feeds, die an ein Display gesendet werden, oder zwei LCD-Displays, eines pro Auge. Es gibt auch Linsen, die zwischen Ihren Augen und den Pixeln platziert werden, weshalb die Geräte oft als Schutzbrillen bezeichnet werden. In einigen Fällen können diese an den Abstand zwischen Ihren Augen angepasst werden, der von Person zu Person variiert.
Diese Objektive fokussieren und formen das Bild für jedes Auge neu und erzeugen ein stereoskopisches 3D-Bild, indem sie die beiden 2D-Bilder so angeln, dass sie nachahmen, wie jedes unserer beiden Augen die Welt ein wenig anders sieht. Versuchen Sie, ein Auge und dann das andere zu schließen, um zu sehen, wie einzelne Objekte von einer Seite zur anderen tanzen, und Sie bekommen die Idee dahinter.
Eine wichtige Möglichkeit, wie VR-Headsets das Eintauchen verbessern können, besteht darin, das Sichtfeld zu vergrößern, dh wie breit das Bild ist. Ein 360-Grad-Display wäre zu teuer und unnötig. Die meisten High-End-Headsets kommen mit einem Sichtfeld von 100 oder 110 Grad aus, das breit genug ist, um den Trick zu machen.
Und damit das resultierende Bild überhaupt überzeugen kann, ist eine minimale Bildrate von etwa 60 Bildern pro Sekunde erforderlich, um Stottern oder Übelkeit zu vermeiden. Die aktuelle Ernte von VR-Headsets geht weit darüber hinaus – Oculus ist in der Lage 90fps, zum Beispiel, während Sonys PlayStation VR 120fps verwaltet.
Kopf tracking
Kopf tracking bedeutet, dass, wenn sie tragen eine VR headset, die bild in vor sie verschiebungen wie sie look up, unten und seite zu seite oder winkel ihre kopf. Ein System namens 6DoF (Six Degrees of Freedom) zeichnet Ihren Kopf in Bezug auf Ihre X-, Y- und Z-Achse auf, um Kopfbewegungen vorwärts und rückwärts, von Seite zu Seite und von Schulter zu Schulter zu messen, auch bekannt als Pitch, Yaw und Roll.
Hands-on: Google Daydream View review
Es gibt einige verschiedene interne Komponenten, die in einem Head-Tracking-System verwendet werden können, z. B. ein Gyroskop, ein Beschleunigungsmesser und ein Magnetometer. Sonys PSVR verwendet auch neun LEDs, die über das Headset verteilt sind, um dank einer externen Kamera, die diese Signale überwacht, eine 360-Grad-Kopfverfolgung zu ermöglichen, während Oculus 20 nicht so helle Lichter hat.
Head-Tracking-Technologie benötigt eine geringe Latenz, um effektiv zu sein – wir sprechen von 50 Millisekunden oder weniger oder wir erkennen die Verzögerung zwischen dem Drehen des Kopfes und dem Ändern der VR-Umgebung. Die Oculus Rift hat eine beeindruckend minimierte Verzögerung von nur 30ms. Lag kann auch ein Problem für alle Motion-Tracking-Eingänge sein, z. B. Controller im PS Move-Stil, die unsere Hand- und Armbewegungen messen.
Schließlich können Kopfhörer verwendet werden, um das Gefühl des Eintauchens zu erhöhen. Binaurales oder 3D-Audio kann von App- und Spieleentwicklern verwendet werden, um die Head-Tracking-Technologie von VR-Headsets zu nutzen und dem Träger das Gefühl zu geben, dass der Ton von hinten, seitlich oder in der Ferne kommt.
Motion tracking
Kopf tracking ist ein großer vorteil die premium headsets haben über die gerne von Karton andere mobile VR headsets. Aber die großen VR-Player arbeiten immer noch an der Bewegungsverfolgung. Wenn Sie mit einem VR-Headset nach unten schauen, möchten Sie als erstes Ihre Hände in einem virtuellen Raum sehen.
Seit einiger Zeit haben wir das Leap Motion-Zubehör gesehen, das einen Infrarotsensor zur Verfolgung von Handbewegungen verwendet und an der Vorderseite von Oculus Dev Kits befestigt ist. Wir haben auch einige Experimente mit Kinect 2-Kameras durchgeführt, die unsere schlagenden Körper verfolgen. Aber jetzt haben wir spannende Eingabemöglichkeiten von Oculus, Valve und Sony.
Oculus Touch ist eine Reihe von drahtlosen Controllern, mit denen Sie das Gefühl haben, Ihre eigenen Hände in VR zu benutzen. Sie greifen jeden controller und verwenden tasten, thumbsticks und löst während VR spiele. Um beispielsweise eine Waffe abzuschießen, drücken Sie auf den Handabzug. Es gibt auch eine Matrix von Sensoren auf jedem Controller, um Gesten wie Zeigen und Winken zu erkennen.
Kopf-an-Kopf-Rennen: HTC Vive versus Oculus Rift
Es ist ein ziemlich ähnliches Setup wie das Lighthouse-Positionsverfolgungssystem von Valve und die Controller von HTC für das Vive-Headset. Es handelt sich um zwei Basisstationen im Raum, die den Bereich mit Lasern fegen. Diese können die genaue Position Ihres Kopfes und beider Hände basierend auf dem Zeitpunkt erkennen, zu dem sie auf jeden Fotozellensensor sowohl am Headset als auch um jeden Handheld-Controller treffen. Wie Oculus Touch verfügen auch diese über physische Tasten und unglaublich können Sie zwei Leuchtturmsysteme im selben Raum haben, um mehrere Benutzer zu verfolgen.
Weitere Eingabemethoden sind das Anschließen eines Xbox-Controllers oder Joysticks an Ihren PC, Sprachsteuerungen, intelligente Handschuhe und Laufbänder wie Virtuix Omni, mit denen Sie das Gehen in einer VR-Umgebung mit cleveren Umleitungen im Spiel simulieren können.
Und wenn es darum geht, Ihre physische Position in einem Raum zu verfolgen, bietet Oculus jetzt ein Erlebnis, das dem HTC Vive entspricht, was es nicht außerhalb der Tür getan hat. Rift-Besitzer haben jetzt die Möglichkeit, einen dritten Sensor für 79 US-Dollar zu erwerben und ihren VR-Spielbereich besser abzudecken.
Das Problem ist jedoch, dass dies immer noch nicht mit HTC vergleichbar ist. Während zwei SteamVR-Sensoren für das HTC Vive eine verfolgte Spielfläche von bis zu 225 Quadratfuß liefern können, bieten zwei Constellation-Sensorkameras von Oculus nur eine Abdeckung von 25 Quadratfuß, wobei eine dritte Kamera den empfohlenen Raum sendet geht bis zu 64 Quadratfuß. Das könnte sich mit Oculus Santa Cruz, dem Hi-Spec-Standalone-Headset des Unternehmens, ändern.
Sony jagt auch in diesem Bereich, wenn ein aktuelles Patent etwas ist. Die Einreichung beschreibt ein VR-Tracking-System basierend auf Licht und Spiegeln, das einen Strahlprojektor verwendet, um die Position des Spielers zu bestimmen, obwohl, ob eine solche Funktion auf dem aktuellen Gerät oder der zweiten Iteration von PSVR (oder überhaupt nicht) erscheinen würde, ist alles spekulativ in diesem Stadium.
Eye Tracking
Eye Tracking ist möglicherweise das letzte Stück des VR-Puzzles. Es ist nicht auf dem Rift, Vive oder PS VR verfügbar, aber es wird in FOVES vielversprechendem VR-Headset enthalten sein. Wir haben auch Tobiis Eye-Tracking-Technologie in Aktion in einem HTC Vive gesehen. Also, wie funktioniert es?
Nun, ein Infrarotsensor überwacht Ihre Augen im Headset, damit FOVE weiß, wohin Ihre Augen in der virtuellen Realität schauen. Der Hauptvorteil davon – abgesehen davon, dass Charaktere im Spiel genauer darauf reagieren können, wohin Sie schauen – besteht darin, die Schärfentiefe realistischer zu gestalten.
In Standard-VR-Headsets ist alles in gestochen scharfem Fokus, was wir nicht gewohnt sind, die Welt zu erleben. Wenn unsere Augen zum Beispiel ein Objekt in der Ferne betrachten, verschwimmt der Vordergrund und umgekehrt. Durch die Verfolgung unserer Augen kann die Grafik-Engine von FOVE dies in einem 3D-Raum in VR simulieren. Das stimmt, Unschärfe kann gut sein.
Headsets benötigen weiterhin hochauflösende Displays, um den Effekt des Durchblicks durch ein Raster zu vermeiden. Auch das, worauf sich unsere Augen konzentrieren, muss so lebensecht wie möglich aussehen. Ohne Eyetracking, bei dem alles im Fokus ist, wenn Sie Ihre Augen – aber nicht Ihren Kopf – um eine Szene bewegen, ist Simulationskrankheit wahrscheinlicher. Dein Gehirn weiß, dass etwas nicht zusammenpasst.
