Для качественного улучшения технологий виртуальной реальности необходимо комплексное использование технических методов. Только благодаря этому конечные пользователи смогут увидеть продукт именно таким, каким задумали его разработчики. Качественно спланированная технология виртуальной реальности способна создать по-настоящему живой мир.
Реалистичность виртуального пространства зависит от следующих факторов — частота кадров в секунду, время отклика, количество пикселей на 1 дюйм дисплея, равномерность подсветки дисплея и поле зрения пользователя. В этой статье мы поговорим о последнем параметре — поле зрения.
Что такое поле зрения?
Поле зрения — это видимое глазом боковое пространство при нахождении существа в неподвижном состоянии. Широкое поле зрения обеспечивает большую реалистичность картинки. Специалисты различают 2 вида работы поля зрения.
В монокулярном поле зрения обрабатывают информацию, полученную лишь от одного глаза. Горизонтальное монокулярное поле зрения здорового человека работает в диапазоне между 170°-175°. На носовую часть поля зрения приходится от 60° до 56° в зависимости от формы носа. Височная часть поля зрения заметно шире — 100°-110°.
Интересной особенностью строения зрительного аппарата является то, что ширина поля зрения для разных цветов различается.
Вторым видом работы поля зрения является бинокулярный тип. При помощи него достигается угол обзора в 200°-220°. При совмещении двух монокулярных полей зрения образуется стереоскопическое бинокулярное (~114°). Именно оно позволяет воспринимать 3D изображение.
Использование широких углов обзора необходимо для создания стереоскопического поля обзора. Что в свою очередь необходимо для моделирования реалистичного изображения виртуальной реальности.
Как устроено ощущение глубины обзора?
человека обрабатывает сигнал от зрительного аппарата по 3 критериям. Зная примерный размер объекта, мы можем рассчитать расстояния до него. Например, автомобиль, находящийся поблизости от нас кажется больше чем тот, который стоит вдали. Помимо этого, проекции дальних объектов перемещается по сетчатке с меньшей скоростью.
Смотря в окно автомобиля можно заметить, что деревья вдали почти неподвижны. А вот близкие объекты (например, дорожные знаки) проносятся мимо с огромной скоростью. Для генерации изображения обрабатывает сигнал от левого и правого глаза, которые находятся на расстоянии 64 мм друг от друга. Большая степень несоответствия изображений воспринимается как сигнал увеличения глубины обзора. Поэтому объекты поблизости кажутся нам объемными.
Использование особенностей устройства зрительного аппарата при производстве очков виртуальной реальности
В конструкции устройства виртуальной реальности широкое поле зрения достигается за счет применения специальных линз. Для обеспечения широких углов обзора линзы должны быть расположены максимально близко к глазу пользователя.
Некоторые компании (Oculus, HTC) разрабатывают максимально компактные и эргономичные устройства.
Разработчикам устройств виртуальной реальности следует учитывать следующие факторы.
Использование тонких линз усложнит всю конструкции очков. Это в свою очередь приведет к увеличению размеров очков виртуальной реальности [A].
Тонкие линзы отличаются меньшей фокусной длиной и большим параметром увеличения. Их использование вносит определенные особенности (сложнее контролировать процесс геометрических искажений и хроматических аберраций). Второй особенностью является необходимость использования дисплеев с высоким разрешением. Это помогает избежать так называемого эффекта москитной сетки (screendoor effect) [B].
Третья особенность заключается в том, что несмотря на изменения расстояния между линзами и глазами пользователя, разработчики должны сохранять пропорции самого устройства [C]. Это уменьшает углы обзора. В самых компактных устройствах производители вынуждены устанавливать линзы на минимальном расстоянии от глаз пользователя [D].
При использовании более широких линз встречаются следующие неудобства. Из-за своих размеров они тяжелее. Использование линзы Френеля частично решает это проблему. Однако, крупные размеры линзы увеличивают параметр оптического искажения.
Разработчики устройств виртуальной реальности пытаются всеми возможными способами увеличить углы обзора пользователя без потери качества изображения или прибавки в массе девайса.
Поле зрения пользователя в разных устройствах (Oculus, HTC, Starbreeze и Wearality)
Oculus Rift является, пожалуй, самым популярным устройством виртуальной реальности. Выпуклые (fish eye) линзы обеспечивают углы обзора в ~90°. При движении глаз возникают множественные искажения изображения.
Линзы, применяемые в версии для разработчиков, отличаются от тех, которые устанавливаются в версии для широких продаж (линза Френеля). В рыночной модели углы обзора увеличатся на дополнительные 10°-20°. Помимо этого, уменьшится их вес и повысится четкость всего изображения. В устройство для широкого рынка добавится функция регулировки расстояния между окулярами. Это позволит проводить более тонкую настройку устройства.
HTC Vive использует линзы Френеля. Линза Френеля состоит из нескольких колец. Свет отражается от этих колец и создает проекцию изображения. В первых версиях устройства существовало оптическое искажение (Mura) — оно накладывало на изображение существенные искажения черного цвета. В более поздних моделях для разработчиков специалисты из HTC устранили этот недостаток. Инженеры из HTC постоянно работают над улучшением качества изображения.
Компания Wearality запустила проект устройства виртуальной реальности на популярном сервисе Kickstarter. Разработчики уверены в том, что применяемые ими технологии произведут фурор на рынке виртуальной реальности. Главной особенностью очков виртуальной реальности от Wearality станут специальные изогнутые линзы Френеля, которые увеличат углы обзора до 150°. Эта система весьма интересно, однако, во время ее работы возникает множество оптических искажений.
И наконец, устройство от Starbreeze. Starbreeze является игровой студией, которая приобрела компанию Infiniteye (разработчики технологии применения двух экранов в устройствах виртуальной реальности). Экраны подобной технологии находятся под специальным углом от центральной части устройства. Вкупе со специально разработанными линзами они обеспечивают более широкие углы обзора.
Устройство обладает самым реалистичным полем зрения для человека. Однако, как и всегда, существует несколько особенностей. Для одновременной работы двух дисплеев требуется больше вычислительной мощности устройства.
Для комфортной работы устройства от HTC и Oculus требуют довольно мощного ПК. Запросы Starbreeze превышают эти системные требования в несколько раз. Пока еще ничего неизвестно о начале продаж очков виртуальной реальности от Starbreeze.
Мы надеемся, что прочитанная статья оказалась вам полезной. Ждите от нас новых материалов.
Автор:
