что такое hmd vr
Что такое VR, какие VR-шлемы бывают и стоит ли их покупать
Современные технологии позволяют нам получить опыт, который раньше даже представить было сложно. Узнайте, как далеко мы зашли.
Существование VR уже не так удивляет, как несколько лет назад. Однако стереотипов о виртуальной реальности до сих пор много. Самые популярные:
В этой статье мы разберёмся, как работает VR, и немного разрушим эти стереотипы.
Кстати! Вам не обязательно быть разработчиком игр, чтобы понять эту статью, — она для всех.
Пишет о программировании, в свободное время создает игры. Мечтает открыть свою студию и выпускать ламповые RPG.
Что такое VR
VR — сокращение от Virtual Reality, что переводится как «виртуальная реальность». Эта технология позволяет погрузить пользователя в виртуальный мир, который трудно отличить от реальности.
Это не обязательно должна быть игра — может быть и просто видео в формате 360 градусов.
Как работают VR-очки
Существованием этой технологии мы обязаны устройству человеческих глаз. Благодаря бинокулярному зрению (зрение, в котором используются два глаза) мы можем различать не только цвета, но и глубину — так мы определяем расстояние до объектов и поэтому не врезаемся в препятствия.
Картинки почти идентичны, но можно заметить, что ракурсы немного различаются. Мозг накладывает эти изображения друг на друга так, как это показано на схеме ниже:
Цветами обозначены глаза и поле зрения каждого из них. Там, где поля пересекаются, образуется область, в которой мы можем воспринимать глубину. Всё остальное — периферийное зрение.
Мозг складывает оба изображения, чтобы в итоге получилось одно; именно его мы и видим.
VR-шлемы оснащены двумя мониторами (или одним, который разделён на две части). Каждый из этих мониторов показывает отдельные изображения для каждого глаза. А чтобы правильно сфокусировать взгляд, используются линзы.
Линзы помогают сфокусировать взгляд так, что мозг воспринимает игровой мир как реальный и более реалистичный — это происходит благодаря когнитивному искажению. Поэтому даже посредственная по современным меркам графика выглядит хорошо. Это на руку как разработчикам, так и игрокам, потому что устройству требуется в два раза больше ресурсов, чтобы рендерить сразу два изображения вместо одного.
Если линзы настроены правильно, картинка получается правдоподобной. Если же нет, то это может быть причиной как ухудшения изображения, так и тошноты.
Также на самочувствие человека влияет частота кадров. Раньше считалось, что 90 кадров в секунду достаточно, чтобы сделать погружение максимально правдоподобным. Появление шлема с частотой обновления мониторов в 144 Hz показало, что 90 кадров — не предел. Разумеется, если частота будет низкой, то от дёрганого изображения станет плохо.
В конце концов, не стоит игнорировать и особенности организма. Например, если вестибулярный аппарат плохо развит, то человека будет укачивать даже в самом продвинутом шлеме.
Каким бывает VR
На данный момент есть два основных варианта использования VR-шлема — видео в формате 360 градусов и игры. В первом случае берётся уже существующая запись, а потом разбивается на два экрана.
Чтобы посмотреть, как это выглядит, откройте видео ниже со смартфона — в настройках ролика можно выбрать вариант просмотра в VR-очках.
Что же касается игр и любых 3D-пространств, то тут для пользователя изначально готовятся два разных изображения, которые выводятся отдельно для каждого глаза.
Для этого в пространстве устанавливается сразу две камеры вместо одной. Они располагаются рядом, как глаза человека.
Какие VR-шлемы бывают
Устройства для VR бывают двух типов:
Самые известные наборы — это HTC Vive, Oculus Rift, PS VR и Valve Index.
Стоят они достаточно дорого — за эти деньги можно купить приличный игровой ноутбук. Но тут за эту сумму вы приобретаете опыт, который невозможно получить с помощью дешёвых Cardboard.
Контроллеры помогают управлять игрой или приложением, а камеры служат дополнительным источником ввода (считывают движения игрока) и средством безопасности: вы можете отметить границы, за которые нельзя выходить, а камеры будут предупреждать вас, когда вы будете возле этих границ.
Контроллеры устроены сложнее, чем клавиатура или мышь, — в них есть не только кнопки, но и различные датчики. Рассмотрим на примере контроллеров для Valve Index.
Эти контроллеры определяют расстояние от рукоятки до каждого из ваших пальцев, а также силу нажатия, положение руки и многие другие вещи — датчиков в контроллере больше 80. Это позволяет показать в игре реалистичные руки, которые будут повторять движения игрока.
В шлеме тоже есть датчики. Например, гироскоп, который позволяет фиксировать положение и наклон головы. Но это не единственный вариант. Так, например, PS VR захватывает ваши движения с помощью камеры — на шлеме располагаются светящиеся полоски, по которым консоль понимает, в каком положении ваша голова.
Что же касается Cardboard, то это просто держатель для телефона с линзами.
Такой шлем можно собрать самостоятельно, скачав инструкцию от Google.
Либо вы можете найти готовый Cardboard в магазине — цены начинаются от 500 рублей, если не ниже. Конечно, качество у настолько дешёвых вариантов плохое.
Бюджетные варианты позволяют управлять игрой или приложением с помощью смартфона. Но так как тачскрин недоступен из-за шлема, остаётся только гироскоп. Поэтому для Cardboard можно либо создавать очень простые игры, либо снимать видеоаттракционы.
Также существует Gear VR — устройство от Samsung, в которое также вставляется смартфон. От Cardboard оно отличается тем, что на шлеме есть контроллер.
Но для него, ожидаемо, можно использовать только некоторые модели смартфонов Samsung.
Для других смартфонов есть шлемы вроде FreeFly VR, с которым тоже идёт контроллер, но такой вариант более дорогой — около 10 000 рублей.
VR HMD
Смотреть что такое «VR HMD» в других словарях:
HMD — can mean:* Head mounted display, sometimes Helmet mounted display * the ISO 3166 1 three letter country code and an abbreviation for Heard Island and McDonald Islands * the explosive Hexamethylene triperoxide diamine, more commonly referred to as … Wikipedia
hmd — hmd; HMD; … English syllables
Hmd — may refer to:* 5,10 methenyltetrahydromethanopterin hydrogenase * Head mounted displays (also called helmet mounted displays) * Hoof and mouth disease * Hyaline membrane disease * Hepatic microvascular dysplasia … Wikipedia
HMD — steht für: Heard Insel und McDonald Inseln (ISO 3166) Head Mounted Display, ein auf dem Kopf getragenes visuelles Ausgabegerät Hole Mounted Device, im Gegensatz zu Surface Mounted Device Hexamethylendiamin, ein Zwischenprodukt bei der Herstellung … Deutsch Wikipedia
HMD — Abreviatura de hijo de madre diabética. Diccionario Mosby Medicina, Enfermería y Ciencias de la Salud, Ediciones Hancourt, S.A. 1999 … Diccionario médico
HMD — [Abk. für Head monted Device, dt. »am Kopf montiertes Gerät«], Datenmaske … Universal-Lexikon
ḥmd — Definition: Central Semitic, to desire, delight in, praise. Muhammad, from Arabic muḥammad, praised, commendable, passive participle of ḥammada, to praise highly, derived stem of ḥamida, to praise, extol … The American Heritage dictionary of the English language
HMD Praxis der Wirtschaftsinformatik — Dieser Artikel wurde auf den Seiten der Qualitätssicherung eingetragen. Bitte hilf mit, ihn zu verbessern, und beteilige dich bitte an der Diskussion! Folgendes muss noch verbessert werden: WP:Wikifizieren: Kategorien fehlen, Verwaist… … Deutsch Wikipedia
HMD — Cette page d’homonymie répertorie les différents sujets et articles partageant un même nom. Sigles d’une seule lettre Sigles de deux lettres > Sigles de trois lettres Sigles de quatre lettres … Wikipédia en Français
Hmd (notion hébraïque) — ח מ ד Le sens de la racine hmd tourne autour de l’idée de désirer, convoiter. Occurrences bibliques Elle se rencontre 42 fois dans la Bible : voyellisée en hâmad (désirer), hèmèd (séduisant, gentil) ou hèmedah (splendeur) : Genèse… … Wikipédia en Français
HMD — head mounted display [computer graphics]; hyaline membrane disease * * * HMD abbr hyaline membrane disease … Medical dictionary
Очки в новую реальность: руководство по выбору HMD
Статей про устройства виртуальной реальности написано уже довольно много. В некоторых дан обзор характеристик, в других приводятся длинные списки, которые путают пользователя и не дают представления, зачем это все нужно, и как в этом во всем ориентироваться.
В действительности, все достаточно просто, т.к. необъятное количество устройств имеет всего несколько ключевых различий, которые и определяют их возможности и функции. Ниже я опишу классификацию, которой мы пользуемся у себя в компании. Она дает представление об основных типах устройств на рынке и о том, как их можно оптимально использовать.
Давайте сначала разберемся с классификацией. Часто, когда речь заходит про устройства виртуальной реальности, то мы можем услышать определение HMD (head-mounted display) или «шлем виртуальной реальности». Одни из первых цифровых виртуальных устройств были довольно громоздкими (например, Forte VFX1) и действительно напоминали шлемы, которые полностью закрывали голову.
Современные же устройства значительно легче и удобнее своих предшественников, в связи с чем все чаще применяется термин virtual reality glasses (очки виртуальной реальности).
Однако нередко те же устройства называют и virtual reality headset. Если Вы зададите в поиске любой из 3-х запросов: HMD, virtual reality headset, virtual reality glasses — получите примерно один и тот же результат. Чтобы окончательно не запутаться во всем этом многообразии, мы классифицировали устройства по типам, выбрав условное название для каждого.
Мы разделили устройства на 2 основных типа:
Общая структура нашей классификации в итоге выглядит так:
Мобильные гарнитуры
Начнем с самого разнообразного — с гарнитур. Гарнитурами мы их назвали именно потому, что такая система является лишь оболочкой и требует дополнительного устройства для полноценной работы. По сути, это коробочка из пластика или картона, с линзами (в некоторых случаях — с механизмами или электроникой), которая вместе с вашим смартфоном, выступающим в роли дисплея и компьютера, превращается в устройство виртуальной реальности.
Плюсом всех гарнитур является их мобильность — в них отсутствуют какие-либо провода, вы всегда можете взять их с собой и просматривать контент хоть в самолете.
Общим минусом таких гарнитур является их ограниченность в производительности. Ни один, даже самый топовый, смартфон пока еще не может сравняться с компьютером, а значит, и контент для таких устройств будет иметь несложную графику, не требующую ресурсоемких просчетов.
Безусловным лидером в данной категории является Samsung Gear VR. Нам кажется странным, когда его ставят в один ряд с остальными мобильными гарнитурами, т.к. ни одна другая гарнитура не имеет такого комплекса возможностей.
Простейшие
Эти устройства виртуальной реальности, как можно понять из названия, просты в реализации и имеют наименьший функционал. Все они чаще всего представляют из себя пластиковый или картонный корпус и линзы.
Пластиковые решения, как правило, дороже, долговечней и качественней.
В этой статье мы не будем делать обзоры таких устройств, это займет очень много времени, и тут очень хорошо работает поговорка «на вкус и цвет все фломастеры разные».
Плюс этих гарнитур — доступная цена и возможность использовать практически любой смартфон, обладающий достаточной мощью, чтобы запустить на нем приложение виртуальной реальности.
Список минусов несколько обширнее:
Они имеют схожую конструкцию, иногда также симуляцию контроллера — специальную кнопку или нишу для пальца, чтобы нажимать на экран. Это позволяет, например, пострелять в аркадных играх. Также такие устройства предполагают калибровку через специальные приложения. Она позволяет применить оптимальные настройки для вашего телефона при использовании конкретного устройства виртуальной реальности.
Линейка Сardboard изначально разрабатывалась компанией Google как демократичное устройство, стоимостью 20$, однако сейчас среди Сardboard-certified устройств встречаются и стодолларовые экземпляры. В России можно найти подобные устройства от 250–300₽.
В целом, это очень массовое решение — такие гарнитуры все чаще раздаются компаниями в качестве мерчендайза на выставках и мероприятиях и могут поставляться вместе с товаром, трансформируясь из упаковки, например, хлопьев. Это наиболее дешевый вариант для первого знакомства с виртуальной реальностью, однако — увы — далеко не самый качественный.
Если продолжать список, есть еще различные вариации на тему, такие как «пенсне виртуальной реальности» (термин не распространен). Они не закрывают обзор окружающего мира, но очень компактны, и позволяют просматривать ВР контент. Правда, уровень погружения не сравним с «глухими» вариантами гарнитур и шлемов. Зачем нужны такие «пенсне», пока не очень понятно. Весь мир экспериментирует с ВР устройствами — возможно, и они найдут свою нишу. Пока же они представлены довольно ограниченным количеством производителей, в отличии от всех остальных гарнитур виртуальной реальности.
Премиум
Премиум устройства схожи с простейшими по конструкции — они также подходят для большинства смартфонов, однако изготавливаются из пластика, оснащаются хорошими линзами и имеют ряд преимуществ в зависимости от модели.
Например, ключевым преимуществом очков Homido является их удобство в использовании с очками; компания Zeiss разработала VR One, оснащенные, как и ожидалось, отличными линзами. Отечественная разработка Fibrum идет сразу с Bluetooth джойстиком, что довольно удобно.
В целом, такие устройства дублируют простейшие, однако они более долговечны и предоставляют бóльший комфорт, т.к. могут быть снабжены удобными креплениями на голову, мягкими материалами в местах соприкосновения с лицом и т.п. Такие гарнитуры стоят в среднем от 50$ до 120$.
Фирменные
Гарнитура Gear VR стала самым популярным гаджетом среди всех гарнитур виртуальной реальности за исключением Сardboard. Однако, в отличие от Сardboard, качество экспириенса в Gear VR значительно выше, и одна из основных причин успеха — это полная совместимость гарнитуры с линейкой смартфонов компании.
Под совместимостью в данном случае подразумевается не просто подходящий размер смартфона, как в случае с простейшими и премиум-устройствами, а совместимость с hardware и software смартфона, встроенные датчики, контроллеры и многое другое — т.е. полноценное взаимодействие смартфона и гарнитуры. Это стало возможным только благодаря использованию единой платформы разработки смартфона, гарнитуры и создания целой экосистемы.
Что надо знать про это устройство?
Стоимость составляет 100$, но производитель периодически проводит акции и дарит гарнитуру вместе с покупкой флагманов Samsung.
Мы думаем, что в будущем у каждого крупного производителя смартфонов будет своя гарнитура виртуальной реальности. На текущий момент много кто пытается повторить опыт Gear VR и делает свои ВР гарнитуры, которые также будут интегрироваться со смартфоном и экосистемой. Например, недавно вышла гарнитура от Huawei.
Стационарные шлемы виртуальной реальности
Несмотря на меньший объем представителей, рынок стационарных шлемов не ограничивается только приведенными ниже устройствами, но мы остановимся только на полностью готовых решениях.
В общих чертах, стационарные решения, по мнению многих, позволяют испытать «настоящий» ВР. Это связано с тем, что стационарные решения, в сравнении с мобильными, позволяют воспроизводить контент с высоко полигональной графикой, имеют высококачественные линзы специальной формы, бóльший FOV (field-of-view — угол обзора), дисплеи с высокой степенью плотности пикселя и высоким разрешением, что обеспечивает отсутствие эффекта screen-door (эффект пикселизации).
Более того, некоторые устройства позволяют отслеживать ваше положение в пространстве, а значит, вы сможете физически передвигаться в виртуальной реальности!
Однако и здесь есть свои издержки, которые принято причислять к минусам. Стационарные решения являются проводными и подключаются к PC или консоли. В случае с PC — подойдет далеко не каждый. То есть помимо дорогого устройства виртуальной реальности, надо будет разориться еще и на топовый компьютер. Уже сейчас существует отдельная линейка PC и ноутбуков с маркировкой VR-Ready, ассортимент которой постепенно расширяется.
Конечно, самый узнаваемый среди всех шлемов — это Oculus Rift. Это очень легкое, удобное в использовании устройство, с высоким качеством картинки, без сетки пикселей (эффект SDE), со своим магазином проектов — в общем, полностью готовое к использованию. Многие пытаются его сравнивать с девелоперскими версиями (DK1, DK2), но благодаря всем описанным выше характеристикам обеспечивается максимально комфортное и качественное погружение, ничем не похожее на использование Developer Kit версий.
Oculus подключается к стационарному PC. Mac пока не поддерживается, и большинство PC ноутбуков — увы — тоже. Такое ограничение связано с высокими требованиями, предъявляемыми к характеристикам компьютера.
Одной из привлекательных особенностей Oculus является встроенная возможность использования 3D audio — звук не просто слышен из наушников, но в прямом смысле окружает вас, что создает неповторимый эффект полного погружения.
Также к концу года производитель обещает выпустить джойстики, которые, однако, все с нетерпением ждут уже сейчас, т.к. подобные решения уже представлены у конкурентов.
Цена Oculus Rift — 600$.
Прямой конкурент Oculus. Устройство также подключается к PC. Однако, по сравнению с Oculus, имеет бóльшую возможность трекинга движений пользователя благодаря технологии Lighthouse. 2 датчика позволят Вам свободно передвигаться в пространстве 4×4 м. Также преимуществом HTC являются их контроллеры, которые уже активно используются в разных проектах под данную платформу.
С Vive Вы сможете в буквальном смысле слова пройтись вокруг дома или заглянуть за угол, нарисовать руками виртуальную картину и многое другое.
Цена — 800$ за весь набор: шлем, датчики движения, 2 контроллера.
Sony PlayStation VR
Данное устройство, в первую очередь, ориентировано на владельцев приставок PS4 или на тех, кто собирается их приобрести. Это несомненный плюс, так как не надо покупать никакого специального компьютера. При наличии консоли — остается только купить PlayStation VR, который обойдется в 400$, с набором контроллеров — в 500$.
Количество владельцев PS4 крайне велико, и Sony строит довольно оптимистичные планы по продаже нескольких миллионов ВР устройств после старта, что кажется вполне реальным, так как ценовой порог входа значительно ниже конкурентов. Именно по этой причине их можно причислить к одним из самых ожидаемых ВР релизов 2016 года.
Детальные характеристики Sony PlayStation VR.
На этом основной список заканчивается, но рынок постоянно пополняется чем-то новым, каждый день выходят новые проекты, ВР камеры и устройства. Безусловно, чем активней будет развиваться ВР, тем быстрее устаканятся классификации, и тем проще и понятней станет выбор.
Мы привели свое видение, которое позволяет нам четко осознавать различия и функциональность платформ и устройств. Надеюсь, этот материал поможет и вам.
Спасибо Тасе Нагиной и Егору Бердникову berdnikov за помощь в подготовке материала.
Шлем виртуальной реальности
СОДЕРЖАНИЕ
Обзор [ править ]
HMD различаются тем, могут ли они отображать только компьютерные изображения (CGI), или только живые изображения из физического мира, или их комбинацию. Большинство HMD могут отображать только изображение, созданное компьютером, иногда называемое виртуальным изображением. Некоторые HMD позволяют накладывать CGI на реальное изображение. Иногда это называют дополненной реальностью (AR) или смешанной реальностью (MR). Комбинирование изображения реального мира с компьютерной графикой может быть выполнено путем проецирования компьютерной графики через частично отражающее зеркало и непосредственного просмотра реального мира. Этот метод часто называют оптическим просвечиванием. Комбинирование реального мира с CGI также может быть выполнено в электронном виде, принимая видео с камеры и смешивая его в электронном виде с CGI.
Оптический HMD [ править ]
Приложения [ править ]
Основные приложения HMD включают военные, правительственные (пожарные, полиция и т. Д.) И гражданско-коммерческие (медицина, видеоигры, спорт и т. Д.).
Авиационно-тактическая, наземная [ править ]
Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов ( DARPA ) продолжает финансировать исследования HMD с дополненной реальностью в рамках программы постоянной поддержки с воздуха (PCAS). Vuzix в настоящее время работает над системой для PCAS, которая будет использовать голографические волноводы для создания прозрачных очков дополненной реальности толщиной всего несколько миллиметров. [9]
Инженерное дело [ править ]
Инженеры и ученые используют HMD для получения стереоскопических изображений схем автоматизированного проектирования (САПР). [10] Виртуальная реальность в применении к проектированию и дизайну является ключевым фактором интеграции человека в дизайн. Позволяя инженерам взаимодействовать со своими проектами в полном масштабе в натуральную величину, продукты могут быть проверены на наличие проблем, которые могли быть невидимы до создания физического прототипа. Использование HMD для VR рассматривается как дополнение к традиционному использованию CAVE для моделирования VR. HMD в основном используются для взаимодействия с дизайном одного человека, в то время как CAVE позволяют проводить больше совместных сеансов виртуальной реальности.
Системы отображения на голове также используются при обслуживании сложных систем, поскольку они могут дать техническому специалисту смоделированное рентгеновское зрение путем объединения компьютерной графики, такой как системные диаграммы и изображения, с естественным зрением техника (дополненная или измененная реальность).
Медицина и исследования [ править ]
Существуют также применения в хирургии, где комбинация радиографических данных ( сканирование с помощью рентгеновской компьютерной томографии (CAT) и магнитно-резонансной томографии (MRI)) сочетается с естественным взглядом хирурга на операцию и анестезией, когда пациент показатели жизненно важных функций всегда находятся в поле зрения анестезиолога. [11]
Игры и видео [ править ]
Доступны недорогие HMD-устройства для использования с 3D-играми и развлекательными приложениями. Одним из первых коммерчески доступных HMD был Forte VFX1, который был анонсирован на выставке Consumer Electronics Show (CES) в 1994 году. [13] VFX-1 имел стереоскопические дисплеи, 3-осевое отслеживание движения головы и стереонаушники. Другим пионером в этой области была Sony, выпустившая Glasstron в 1997 году. В качестве дополнительного аксессуара он имел позиционный датчик, который позволял пользователю наблюдать за окружающей обстановкой, при этом перспектива двигалась вместе с головой, обеспечивая глубокое ощущение погружения. Одно новое применение этой технологии было в игре MechWarrior 2., который позволил пользователям Sony Glasstron или iGlasses Virtual I / O принять новую визуальную перспективу изнутри кабины корабля, используя свои собственные глаза как визуальные и видя поле битвы через собственную кабину своего корабля.
Многие бренды видеоочков могут быть подключены к современным видео- и зеркальным фотоаппаратам, что делает их пригодными для использования в качестве мониторов нового поколения. Благодаря способности очков блокировать окружающий свет, кинорежиссеры и фотографы могут видеть более четкие презентации своих живых изображений. [14]
Виртуальный кинотеатр [ править ]
Спорт [ править ]
Обучение и симуляция [ править ]
Ключевым приложением для HMD является обучение и симуляция, позволяющие виртуально поместить обучаемого в ситуацию, которая либо слишком дорога, либо слишком опасна для воспроизведения в реальной жизни. Обучение с использованием HMD охватывает широкий спектр применений, от вождения, сварки и окраски распылением, имитаторов полета и транспортных средств, обучения спешиваемых солдат, обучения медицинским процедурам и многого другого. Однако ряд нежелательных симптомов был вызван длительным использованием определенных типов головных дисплеев, и эти проблемы необходимо решить, прежде чем станет возможным оптимальное обучение и симуляция. [26]
Параметры производительности [ править ]
Поддержка форматов 3D-видео [ править ]
Восприятие глубины внутри HMD требует разных изображений для левого и правого глаза. Есть несколько способов предоставить эти отдельные изображения:
Преимущество двойных видеовходов заключается в том, что они обеспечивают максимальное разрешение для каждого изображения и максимальную частоту кадров для каждого глаза. Недостатком двойных видеовходов является то, что для этого требуются отдельные видеовыходы и кабели от устройства, генерирующего контент.
Мультиплексирование на основе времени сохраняет полное разрешение для каждого изображения, но снижает частоту кадров вдвое. Например, если сигнал представлен с частотой 60 Гц, каждый глаз получает только обновления 30 Гц. Это может стать проблемой при точном представлении быстро движущихся изображений.
Не все HMD обеспечивают восприятие глубины. Некоторые младшие модули по сути являются двухокулярными устройствами, в которых оба глаза отображаются с одним и тем же изображением. 3D-видеопроигрыватели иногда обеспечивают максимальную совместимость с HMD, предоставляя пользователю возможность выбора используемого 3D-формата.