Virtuaalreaalsuse peaseade

Allikas: Vikipeedia
Jump to navigation Jump to search

Virtuaalreaalsuse peaseade on pähe paigaldatav seade, mis pakub virtuaalreaalsuse kogemust.

VR-peaseadmeid kasutatakse laialdaselt arvutimängude mängimiseks, kuid nende jaoks leidub ka teisi rakendusi, sealhulgas simulaatorid ja treeningud. Peaseade sisaldab stereoskoopilist ekraani (kuvab kummagi silma jaoks eraldi pilti), stereoheli ja pea liikumist jälgivaid andureid [1] (mis võivad sisaldada güroskoope, kiirendusandureid, struktureeritud valgussüsteeme [2] jms). Mõnedel peaseadmetel on ka pilgujälgimisandurid [3] ja mängukontrollerid.

Meesterahvas kandmas HTC Vive peaseadet

Ajalugu[muuda | muuda lähteteksti]

1991. aastal välja kuulutatud ja 1993. aasta alguses Winter CES-il ilmunud Sega VR-i kunagi ei avaldatud.[4] Varaseim peaseade, Forte VFX1, kuulutati välja CES-il aastal 1994. VFX1-l on stereoskoopilised ekraanid, kolmeteljeline peapositsiooni jälgimine ja stereo kõrvaklapid. [5] Sony, ühena esimeste seas, lasi välja Glasstroni aastal 1997. Sellel on valikuline positsiooniandur, mis võimaldab vaadata ümbrust, muutes perspektiivi koos pea liikumisega ja andes sügava süüvumise. Need VR-peaseadmed andsid "MechWarrior 2" mängijatele uue visuaalse vaatenurga, et näha lahinguvälja juhikabiinist. Varasemad peaseadmed ebaõnnestusid, kuna nende tehnoloogia oli piiratud.[6][7] John Carmack kirjeldas seda kui "vaatamist läbi tualettpaberi rullide".[8]

Aastal 2012 algas VR-peaseadmete rahastuskampaania Oculus Rift. Projekti juhtisid mitmed videomängude arendajad, sealhulgas John Carmack,[6] kellest sai hiljem kampaania IT-juht.[9] 2014. aasta märtsis ostis Facebook projekti emafirma Oculus VR 2 miljardi dollari eest.[10] Lõpptarbijatele suunatud Oculus Rifti väljaanne hakkas 28. märtsil 2016.[11]

2014. märtsis demonstreeris Sony PlayStation 4 peaseadme prototüübi,[12] mille nimeks sai hiljem PlayStation VR.[13] Samal aastal demonstreeris Valve Corporation mõnede peaseadmete prototüüpe,[14] mis viis partnerluseni HTC-ga Vive'i tootmiseks. Vive keskendub ruumilisusele VR-keskkonnas, et kasutaja saaks seal loomulikult navigeerida ja suhelda.[15] Vive kuulutati välja 2016. aasta aprillis[16] ja PlayStation VR sama aasta oktoobris.[17]

Virtuaalreaalsuse peaseadmeid ja vaatlejaid on loodud ka nutitelefonide jaoks. Erinevalt peaseadmetest integreeritud kuvaritega, on need sisuliselt lisaseadmed, millesse saab sisestada nutitelefoni. VR-i sisu on vaadeldav seadme ekraanilt läätsede abil, mis toimivad nagu stereoskoop, mitte spetsiaalsete sisemiste kuvarite abil. Google kuulutas välja rea spetsifikatsioone ja nendega seotud kokkupandava komplekti virtuaalreaalsuse kuvamiseks, mis on tuntud Google Cardboardi nime all. Need kuvarid on konstrueeritavad odavate materjalidega, näiteks nagu papp (siit ka nimi).

Samsung Electronics sai Oculus VR-i partneriks, et koos arendada Samsung Gear VR (mis ühildub ainult hiljutiste Samsung Galaxy seadmetega). Samal ajal arendas LG Electronics oma LG G5 nutitelefoni LG 360 VR jaoks spetsiaalse kuvariga peakomplekti.[18][19][20][21]

Aasia riistvaratootjad nagu Xion ja Kolke on välja töötanud odavad virtuaalreaalsuse peaseadmed. 2017. aasta aprilli lõpus kuulutas Hiina ettevõte Tencent, et valmistub selle virtuaalreaalsuse peakomplekti kasutuselevõtmiseks.[22]

Piirangud[muuda | muuda lähteteksti]

Piirangud latentsile[muuda | muuda lähteteksti]

Võrreldes tavaliste videomängudega, on virtuaalreaalsuse peakomplektidel palju kõrgemad nõuded latentsile ehk ajale, mis kulub sisendi muutusele ekraanile kuvamiseks.[23] Kui süsteem on liiga aeglane reageerimaks pealiigutustele, siis võib kasutaja kogeda küberiiveldust.[24] Valveinseneri kohaselt on ideaalne latents 7-15 millisekundit.[25] Suur määraja latentsi puhul on displeipaneeli värskendussagedus,[24] mis on toonud endaga kaasa displeide kasutuse, mille värskendussagedus on 90hz (Htc Vive, Oculus rift) kuni 120 Hz (Playstation VR).[26]

Graafikakaart peab olema samuti võimekas, et arvutada kaadreid tihedamalt. Oculus viitas Xbox One ja PlayStation 4 väiksele arvutuslikule võimekusele kui põhjusele, miks nad sihivad arvutimängude turule enda esimeste seadmetega.[27]

Kuvar ja selle omadused, sh eraldusvõime[muuda | muuda lähteteksti]

Optika ja paneeli visuaalsed omadused mõjutavad seda, kuidas kasutaja näeb kuvatavat pilti ning virtuaalset maailma. Pildi selgus sõltub displei resolutsioonist, optika kvaliteedist, displei värskendussagedusest ning vaateväljast.[28]

Kuna virtuaalreaalsusseadmed venitavad ühe displei üle laia vaatevälja, siis läätsedest tuleneva suurendusefekti tagajärjel tulevad displeitehnoloogia puudused palju rohkem esile. Üks probleemidest on näiteks “võrkukse efekt”, kus pikslitevaheline ala on nähtav ning meenutab võrkuksest läbivaatamist.[29] Nimetatud fenomen oli eriti tajutav varasematel prototüüpidel,[7] millel oli madalam resolutsioon kui jaemüügis kättesaadavatel seadmetel.

Läätsed[muuda | muuda lähteteksti]

Kuvarprillide läätsed vastutavad silmadele lähedal asuva displei vaatevälja suurendamise eest,[30][31] pakkudes samal ajal ka mugavamat fookuspunkti kasutaja silmade jaoks. Üks väljakutsetest on tagada fookuse pidevus, hoolimata sellest, kuhu kasutaja parajasti vaatab. See aitab ära hoida silmade väsimist.

Erinevad tootjad on kasutanud erinevaid läätsesid, kuigi populaarseimad on Frensel'i läätsed.[32] Nimetatud läätsed ei kasuta mitut materjaliosa, nagu teised läätsed, seevastu on lääts jagatud sektsioonideks, võimaldades laiemat vaatevälja. Frensel'i läätsede puuduseks võib pidada asjaolu, et kui kuvarprillid pole pähe pandud korrektselt, võivad läätsede piirjooned olla nähtavad.[28]

Läätsed põhjustavad ise ka moonutusi ning kromaatilist aberratsiooni, mida korrigeeritakse tavaliselt tarkvaraliselt.[30]

Läätsesid saab korrigeerida dünaamiliselt, et arvesse võtta lühi- või kaugnägemist, võimaldades kanda peakomplekti ilma prillideta.[33]

Kontrollerid[muuda | muuda lähteteksti]

Nintendo Wii mängude konsool rakendas virtuaalreaalsust läbi selle, et mängija kasutas kontrollerit oma valitud mänguga suhtlemiseks. Varsti peale Nintendo Wii väljakuulutamist avaldas XBox süsteemi nimega Kinec, mis loeb tervet keha. PlayStation avaldas sarnase virtuaalreaalsuse seadme nimega PlayStation Move. Need seadmed kasutavad virtuaalreaalsust selleks, et kontrollida avatari mängu sees, kus avatar kopeerib mängija liikumist. See tähendab, et mängija ei ole päriselt virtuaalreaalses maailmas.[34]

Kasutusalad[muuda | muuda lähteteksti]

Meditsiiniline õpe[muuda | muuda lähteteksti]

VR-peaseadmeid kasutatakse meditsiinis õppevahendina kirurgiaõppes. See võimaldab arstitudengitel sooritada olulisi protseduure virtuaalses, kontrollitud keskkonnas. Õpilased sooritavad operatsioone virtuaalse patsiendi peal, mis võimaldab tudengitel omandada vajalikud oskused, et sama edukalt sooritada kirurgilisi operatsioone ka päris patsiendi peal.[35] Operatsioone saab uuesti vaadata erinevatest vaatenurkadest, näiteks peakirurgi vaatepildist.[36]

Varem on tudengid osalenud operatsioonidel, kuid tihtipeale jäävad neil olulised nüansid märkamata. VR-peaseadmeid kasutades saab tähtsad kohad eraldi välja tuua ja üle vaadata – selleks saab näiteks protseduure peatada, tagasi või edasi kerida. Kasutatakse ka reaalaja simulatsioone, kus saab riskivabalt harjutada erinevaid tehnikaid operatsioonideks.[36]

VR-peakomplektid aitavad teraapias. Vaimse tervise probleemide puhul on VR teraapiast olnud kasu sümptomite leevendamisel. VR on aidanud patsientidel üle saada hirmust, ärevusest, paanikast ning akrofoobiast.[37] Näiteks näidati ühele patsiendile virtuaalset ämblikut iga päev 50 minutit 12 nädala vältel. Virtuaalreaalsust on samuti kasutatud treeningutes. Paljud treeningprogrammid ja sportmängud olid juba loodud. Teraapia läbimine aitas patsiendil saavutada kontroll oma hirmude üle. Hirmudega kokkupuute vältel jälgiti patsientide mõtteid, tundeid, lihaspingeid ja südame löögisagedust. Virtuaalreaalsus omab psühholoogilisi printsiipe kognitiiv-käitumislikust teraapiast, neurobioloogiast, neurofüsioloogiast, eksistentsialismist ja psühhodünaamilisest kontseptualiseerimisest ning teadmisi käitumuslikust neuroteadusest. VR-peaseade aitas patsientidel saada emotsionaalset leevendust nende igapäevastest ravimitest.

Sõjandusõpe[muuda | muuda lähteteksti]

USA maaväe-, õhujõu- ja mereväeüksused on kasutanud virtuaalreaalsuse peakomplekte sõjaliseks väljaõppeks,[38] mis on eriti kasulik, kuna sõdureid ei panda reaalsesse ohtu.[39]

Virtuaalreaalsuse keskkond võimaldab suhelda omavahel ja sooritada erinevaid tegevusi, et situatsioonid tunduksid võimalikult reaalsed. VR-komplekti sõjaväes kasutamise positiivseks omaduseks on see, et saab läbi mängida erinevaid olukordi mitmeid kordi, kasutamata sõjaväe varustust – odavam. VR-komplekti puudusteks on asjaolu, et see on kasutatav ainult sisetingimustes, rahulikus keskkonnas – see ei ole sõdurite jaoks tavaline treening, kuna nad ei oma militaarset varustust.[40]

Viited[muuda | muuda lähteteksti]

  1. Ben Kuchera (15. jaanuar 2016). "The complete guide to virtual reality in 2016 (so far)". Polygon. 
  2. Adi Robertson. "The ultimate VR headset buyer’s guide". TheVerge.com. Vox Media. 
  3. Stuart Miles (19. mai 2015). "Forget head tracking on Oculus Rift, Fove VR headset can track your eyes". Pocket-lint. 
  4. Vinciguerra, Robert. "Tom Kalinske Talks About His Time Overseeing Sega As Its CEO In the 90s; Reveals That Sega Passed On Virtual Boy Technology, Considered Releasing 3DO". The Rev. Rob Times. Vaadatud 21. september 2015. 
  5. Nathan Cochrane (1994). "VFX-1 VIRTUAL REALITY HELMET by Forte". Game Bytes Magazine. 
  6. 6,0 6,1 "Oculus Rift virtual reality headset gets Kickstarter cash". BBC News. 1. august 2012. 
  7. 7,0 7,1 Greg Kumparak (26. märts 2014). "A Brief History Of Oculus". TechCrunch. 
  8. Charles Onyett (3. august 2012). "The Future of Gaming in Virtual Reality". IGN. 
  9. Alex Wilhelm (22. november 2013). "Doom’s John Carmack Leaves id Software To Focus On The Oculus Virtual Reality Headset". TechCrunch. 
  10. Welch, Chris (25. märts 2014). "Facebook buying Oculus VR for $2 billion". The Verge. Vaadatud 26. märts 2014. 
  11. "Oculus apologizes for shipping delays, will waive shipping fees for all orders to date". The Verge. Vaadatud 30. juuli 2016. 
  12. Michael McWhertor (18. märts 2014). "Sony announces Project Morpheus, a virtual reality headset coming to PlayStation 4". Polygon. 
  13. Aaron Souppouris (15. september 2015). "Sony's Project Morpheus is now 'PlayStation VR'". Engadget. 
  14. Tom Warren (3. juuni 2014). "Valve's VR headset revealed with Oculus-like features". The Verge. 
  15. Dante D'Orazio, Vlad Savov (1. märts 2015). "Valve's VR headset is called the Vive and it's made by HTC". The Verge. 
  16. Adi Robertson (8. detsember 2015). "HTC Vive VR headset delayed until April". The Verge. 
  17. "PlayStation VR Launches October 2016". Sony. Originaali arhiivikoopia seisuga 22. juuli 2016. Vaadatud 15. märts 2016. 
  18. "LG's G5 is a radical reinvention of the flagship Android smartphone". The Verge. Vaadatud 21. veebruar 2016. 
  19. "IFA 2014: Samsung Galaxy Note 4, Note Edge, Gear VR and Gear S hands-on". GSMArena.com. Vaadatud 24.11.2015. 
  20. "You Can Now Watch and Upload 360-Degree Videos on YouTube". Wired. Vaadatud 12. juuli 2016. 
  21. "Best VR headsets to buy in 2016, whatever your budget". Pocket-lint. Vaadatud 12. juuli 2016. 
  22. Bradshaw, Tim (30. aprill 2017). "Tencent poised to launch virtual reality headset". Financial Times. Vaadatud 30. aprill 2017. 
  23. Ben Lang (24. veebruar 2013). "John Carmack Talks Virtual Reality Latency Mitigation Strategies". Road to VR. 
  24. 24,0 24,1 "Virtual reality developers struggle with motion sickness". news.com.au. 21. märts 2016. 
  25. Kyle Orland (4. jaanuar 2013). "How fast does "virtual reality" have to be to look like "actual reality"?". Ars Technica. 
  26. Leo Kelion (4. märts 2015). "Sony's Morpheus virtual reality helmet set for 2016 launch". BBC News. 
  27. Eddie Makuch (13. november 2013). "Xbox One, PS4 "too limited" for Oculus Rift, says creator". GameSpot. 
  28. 28,0 28,1 Tricart, Celine (2018). Virtual Reality Filmmaking: Techniques & Best Practices for VR Filmmakers. New York, NY: Routledge. pp. 12–14. 
  29. "Screen-Door Effect: PlayStationVR Supposedly Has "None", Probably Doesn't Matter". Talk Amongst Yourselves (Kinja). 27. märts 2016. 
  30. 30,0 30,1 Paul James (21. oktoober 2013). "Intel Claims It Can Improve Image Quality for HMDs — Daniel Pohl Tells Us How". Road to VR. 
  31. Ben Lang (13. mai 2015). "Wearality’s 150 Degree Lenses Are a Balancing Act, Not a Breakthrough". Road to VR. 
  32. "Advantages of Fresnel Lenses". Edmund Optics Inc. 
  33. Laffont, Pierre-Yves; Martin, Tobias; Gross, Martin; Tan, Wei De; Lim, CT; Au, Affa; Wong, Rick (5.–8. detsember 2016). "Rectifeye: A Vision-Correcting System for Virtual Reality". SA '16 SIGGRAPH ASIA 2016 VR Showcase. Macau. doi:10.1145/2996376.2996382. No. 13.  Qute: "our system automatically adjusts the VR headset according to the user’s eyeglasses prescription. Since the optical correction is automatically embedded into the headset, the user no longer needs to wear eyeglasses inside the headset. [...] We adjust the position of each lens in the headset with servomotors".
  34. Bates-Brkljac, Nada (2012). Virtual Reality. New York: Nova Science Publishers, Inc. p. 53. ISBN 9781614702467. 
  35. "Advantages of virtual reality in medicine - Virtual Reality". Virtual Reality (en-GB keeles). Vaadatud 12.04.2016. 
  36. 36,0 36,1 Rousseau, Rémi (13.08.2014). "Virtual surgery gets real: What the Oculus Rift could mean for the future of medicine". Medium. Vaadatud 12.04.2016. 
  37. Daniel Freeman (11. juuli 2018). "The Lancet Psychiatry: Automated virtual reality-based psychological therapy may help reduce fear of heights". Eurekalert. 
  38. "Virtual Reality in the Military - Virtual Reality Society". Virtual Reality Society (en-GB keeles). 05.05.2017. Vaadatud 09.04.2018. 
  39. "How VR is training the perfect soldier". Wareable (inglise keeles). Vaadatud 09.04.2018. 
  40. Wilson, Clay (9. aprill 2008). "Avatars, Virtual Reality Technology, and the U.S. Military: Emerging Policy Issues". CRS Report for Congress.