Innehåll

• Definitionen av virtuell verklighet
• Se är att tro
• Rörelse och interaktion
• Ljudets kraft
• Kraften som krävs för virtual reality
• Framtiden för virtual reality och Android
• Sammanfatta

Virtuell verklighet är den heta nya saken inom tech just nu. Google och ett antal andra företag har lagt mycket tid (och pengar) på utvecklingen av VR-teknik med Google Daydream och Samsung Gear VR. Men hur fungerar det och hur kommer det att implementeras med Android? Låt oss ta reda på.

Definitionen av virtuell verklighet

Virtuell verklighet tillåter användaren att fördjupa sig i en virtuell värld, till skillnad från vanliga skärmar framför användaren som inte tillåter en sådan upplevelse. VR kan innehålla 4 av de 5 sinnena, inklusive syn, hörsel, beröring och eventuellt till och med lukt. Med denna kraft kan VR ta människor till en virtuell värld ganska enkelt. De enda aktuella problemen är tillgängligheten av sådan hårdvara och det pris till vilket det kan köpas. Google bekämpar detta med Google Cardboard och Daydream-ekosystemet. Men som det för närvarande är, är VR av hög kvalitet inte möjligt utan att spendera en hel del kontanter för att få en kraftfull dator och ett headset går med. När priserna faller på grafikkort som kan köra desktop VR med de inställningar som krävs och när Google gör Daydream-ekosystemet kommer det inte att ta lång tid innan innehåll av hög kvalitet är lätt tillgängligt.

Se är att tro

Eller inte, virtual reality lurar din hjärna att tro att du är i en 3D-värld. Det första sättet VR gör detta är med stereoskopisk skärm. Detta fungerar genom att visa två något olika vinklar på scenen för varje öga, och simulera djupet. Detta tillsammans med andra sätt att simulera djup som parallax (längre objekt för dig verkar röra sig långsammare), skuggning och tekniker skapar en nästan livliknande upplevelse. Ett exempel på hur en stereoskopisk skärm ser ut kan hittas ovan.

Som du kan se är vapnet på vapnet något annorlunda på varje sida, liksom korshåret, men när du faktiskt sätter på headsetet och spelar spelet, ställer allt in perfekt. Hur stereoskopisk skärm ser ut varierar plattform till plattform eftersom varje headset skiljer sig ganska mycket på det sätt det visar innehåll, ovanstående bild är från ett spel som gjorts för Google Kartong med Unreal Engine.

Vive och Rift representerar de två mest kända VR-enheterna som för närvarande finns på marknaden.

Olika VR-plattformar har också olika specifikationer på själva headseten. HTC Vive och Oculus Rift har båda 90hz-skärmar, medan Playstation VR har en 60Hz-skärm. Det är en tumregel att du vill att dina ramar per sekund ska matcha skärmens uppdateringsfrekvens, så det rekommenderas att Vive och Rift båda håller 90 FPS medan PSVR har 60 FPS. Mobil är en annan historia, eftersom olika telefoner har olika upplösningar, men att upprätthålla minst 60 FPS är målet. Vi kommer att undersöka exakt vad det här betyder.

Att utvidga mer om hur FPS och uppdateringsfrekvens fungerar, FPS och uppdateringsfrekvensen på en bildskärm är två separata saker oberoende av varandra. Ramar per sekund är hur snabbt din GPU kan visa bilder per sekund. 60 FPS betyder att GPU skickar ut 60 bilder varje sekund. Uppdateringsfrekvensen för en bildskärm är hur snabbt skärmen kan visa bilder per sekund, mätt i hertz (Hz). Detta innebär att om du spelar ett spel och FPS är 120 men skärmens uppdateringsfrekvens är 60 Hz, kommer du bara att kunna visa 60 FPS. Du tappar i princip hälften av dina ramar, vilket inte är bra eftersom "rivning" kan uppstå.

Rivning är fenomenet med föremål i ett spel som bryts upp i några få delar och visas på två olika platser längs X-axeln vilket ger en rivande effekt. Det är här Vertical Sync (VSync) kommer in. Detta begränsar framerate till skärmens uppdateringsfrekvens. På så sätt går inga ramar förlorade och i sin tur upplevs ingen rivning. Därför måste samma antal för bildfrekvensen och uppdateringsfrekvensen uppnås för bästa VR-upplevelse, eller sjukdom kan uppstå.

• HTC Vive - allt du behöver veta
• Oculus Rift - allt du behöver veta
• Google Daydream - allt du behöver veta

Daydream representerar framtiden för mobil VR.

Det finns också andra komponenter som går in på hela VR-upplevelsen, inklusive Field of View (FOV) och latens. Dessa spelar en viktig roll i hur vi uppfattar VR och om de inte görs korrekt kan det också orsaka rörelsesjuka. Låt oss ta en titt.

Synfältet är omfattningen av den synliga världen som kan ses när som helst. Till exempel har människor ungefär en 180 graders FOV medan de ser rakt framåt, och 270 grader med ögonrörelse. Detta är en viktig funktion i VR eftersom du bär headsetet för att transportera dig in i en virtuell värld.

Det mänskliga ögat är mycket bra på att notera synfält, och tunnelvisionen är ett exempel på ett sådant fenomen. Även om ett VR-headset hade en 180 graders FOV, kan du fortfarande kunna skilja skillnad. Vive och Rift har båda 110 graders FOV, kartong har 90, GearVR har 96 och det ryktas att Daydream kan ha så mycket som 120. Detta borde generellt sett påverka VR-upplevelsen starkt och kan göra eller bryta ett visst headset för människor, för att inte nämna några hälsoproblem som vi kommer att komma in på senare.

Att inte uppfylla en acceptabel bildhastighet, FOV eller fördröjning kan orsaka rörelsesjuka.

Latency är också en faktor som kan göra eller bryta VR, med allt över 20 millisekunder som inte är tillräckligt snabba för att lura din hjärna att tro att du befinner dig i en annan värld. Det finns ett antal variabler som går in i latens, inklusive CPU, GPU, skärmen, kablar och så vidare. Skärmen har en genomsnittlig latens, cirka 4-5 ms beroende på exempelvis skärmen. Den tid det tar en full pixel att byta är ytterligare 3 ms och motorn kan också ta några få. Med bara tre variabler tittar du på latens i dubbelsiffrorna i vissa fall. Nyckeln till minskad latens är skärmens uppdateringsfrekvens. Formeln är som följer: 1000 (ms) / uppdateringsfrekvens (hz). Så medan latensfrågan kunde lösas med en 90Hz-skärm istället för en 60Hz-bildskärm, är det inte så lätt som vi har diskuterat. Senare kommer vi att prata om PC-hårdvarukraven för virtual reality.

Att inte uppfylla en acceptabel bildhastighet, FOV eller fördröjning kan orsaka rörelsesjuka. Detta händer tillräckligt för att faktiskt mynta sitt eget namn, känt som "cybersickness". Alla dessa tre begrepp måste uppfyllas för att minska förändringarna i cybersickness. Utan korrekta bildrutor per sekund med uppdateringsfrekvensen på skärmen är det möjligt att hoppa över ramar, mikrosnabb och fördröjning. Latency kan till och med vara ett större problem, med rörelse- och interaktionsfördröjning som orsakas av långsamma svarstider på hårdvaran, är det möjligt att helt tappa din riktningskänsla och bli desorienterad. Synvinkeln, även om det är viktigt, bör inte orsaka så många problem som de andra som nämnts, men kommer definitivt att ta bort från upplevelsen och kan orsaka viss desorientering.

Rörelse och interaktion

Detta är utan tvekan en av de viktigaste delarna av virtuell verklighet. Det är en sak att bara titta runt ett 3D-utrymme, men att kunna röra sig runt det och röra och interagera med föremål är ett helt annat kulspel. På Android används telefonens accelerometer, gyroskop och magnetometer för att uppnå headsetets rörelse. Accelerometern används för att detektera tredimensionell rörelse med gyroskopet som används för att detektera vinkelrörelse följt av magnetometern för position relativt jorden.

Med hjälp av dessa sensorer kan din telefon exakt förutsäga var du tittar på när som helst när du använder VR. Med tillkännagivandet Google Daydream kan Android VR-användare använda en separat telefon som styrenhet för att flytta och interagera i miljön. Desktop VR som HTC Vive eller Oculus Rift använder antingen en styrenhet eller styrenheter som påminner om Wiimote för olika ändamål. Med hjälp av datorsyn (förklaras här) kan VR-noggrannheten förbättras kraftigt genom att kameror och andra sensorer ställs in i rummet du använder VR-headsetet.

VR-headset kan ha speciella styrenheter, som nämnts tidigare, men hur fungerar de exakt? När du tittar på HTC Vive finns det två infraröda sensorer och två styrenheter i rutan, totalt 70 olika sensorer med headsetet. Allt detta spårar dig och dina kontrollörer så att du fritt kan röra dig i rummet medan du spelar spel. Lägg märke till hur Vive-kontrollerna har en cirkelutklipp? Det är mer än troligt där för spårningsändamål. Oculus Rift erbjuder en annan upplevelse med nära samma teknik.

Rift använder faktiskt en Xbox One-kontroller. Men det finns en valfri uppsättning styrenheter som erbjuder liknande funktionalitet som Vive, känd som "Touch by Oculus." Dessa två styrenheter omorganiserar knapparna på One-kontrollern till det som bara kan beskrivas som förskriven med stora ringar som täcker dina fingrar. Oculus håller på att dessa arbetar under täta omslag, men paketet innehåller två sensorer som liknar Vive så antagligen fungerar de på liknande sätt, de kan också ha accelerometrar och gyroskop också.

Ljudets kraft

Upplevelsen skulle inte vara fullständig utan ljud. Eftersom detta är en virtuell värld vill du att ljudet ska vara så nära det verkliga livet som möjligt. Detta görs av rumsligt ljud, även känt som 3D-ljud, som är den virtuella placeringen av ljud i en tredimensionell miljö som emulerar ljud från olika vinklar. Jag gjorde en snabb presentation i Unreal Engine för att visa hur olika högtalare kunde placeras i en miljö för att emulera olika ljud från alla platser i scenen. Med denna teknik blir virtual reality en mer uppslukande upplevelse och totalt sett förbättrar VR-kvaliteten med en hel del.

Kraften som krävs för virtual reality

Speciellt på skrivbordet kräver VR mycket hästkrafter för en smidig, konsekvent upplevelse. Faktum är att majoriteten av människor som äger stationära datorer inte kan använda virtual reality, eftersom deras datorer inte är tillräckligt kraftfulla.Steam rekommenderar en Intel i5 Haswell eller nyare och antingen en Nvidia GTX 970 eller AMD Radeon R9 290 för en smidig upplevelse.

Det viktigaste problemet med hårdvara är att för Vive och Rift behöver din dator inte bara köra ett 1080p-spel på 60 FPS, det måste köras med en högre upplösning på 90 FPS. De flesta hårdvara kan inte göra det.

Det visar sig att det finns ett mycket begränsat antal datorer med dessa specifikationer eller bättre, så detta kommer mer än troligt att bromsa antagandet av VR på skrivbordet. För mobil bör dock ingen Android-telefon med KitKat (4.4) eller högre inte ha några problem med grundläggande VR-funktioner. Daydream-funktioner kräver dock åtminstone en Nexus 6P i skrivande stund.

Framtiden för virtual reality och Android

Google har varit i framkant när det gäller VR på mobil. Tillgängligt nu möjliggör Google VR SDK och NDK en mycket kraftfull VR-utveckling, och med Google Daydream släpps senare i år kommer mobil VR att se ytterligare ett hopp i vad som är möjligt. Samsung har också haft framgång med Gear VR. Tredjepartsmotorer integrerar också Google VR i sina motorer. Unreal Engine stöder nu Google VR i 4.12 och Unity är också Google VR redo och Daydream redo.

Sammanfatta

Virtuell verklighet har mycket potential, och med lägre priser och ett större tryck från företag kan VR bli en stor framgång. Hur VR fungerar är en mycket smart kombination av olika tekniker som alla arbetar tillsammans för att skapa en fantastisk upplevelse. Från stereoskopiska synpunkter till 3D-ljud är VR framtiden nu och det kan bara bli bättre. Låt oss veta i kommentarerna om du tycker att VR är nästa stora sak! Var noga med att hålla dig anpassad till och VR Source för allt VR! /