Zastanawiasz się nad wejściem do świata VR? A może już tu jesteś, ale pewne pojęcia są dla Ciebie ciągle niejasne? Postaram się na następnych stronach objaśnić co i jak i z czym się je aby ta technologia już tak nie onieśmielała. Zapraszam w podróż po 21 pojęciach związanych z wirtualną rzeczywistością. Zaczniemy od tego czym w ogóle jest rozszerzona rzeczywistość, której składową jest VR.

XR – VR/AR/MR

XR (eXtended reality) – pojęcie ogólne określające technologie, które pozwalają połączyć świat realny z tym wirtualnym i umożliwia ich interakcje. Termin XR obejmuje i czasami jest używany zamiennie dla kilku technologii które zdefiniujemy poniżej

VR, czyli wirtualna rzeczywistość, gdzie użytkownik przenoszony jest do środowiska w pełni wygenerowanego komputerowo. Dzięki specjalnym goglom i kontrolerom jesteśmy w stanie przeżywać realistyczne symulacje, będąc odciętymi od świata rzeczywistego. . Jest to technologia wykorzystywana głównie w celach rozrywkowych, jak gry, filmy czy aplikacje społecznościowe. Przykładem sprzętu do wirtualnej rzeczywistości są gogle Meta Quest 2, gry to Beat Saber, a aplikacji społecznościowej to VRChat

AR – rzeczywistość rozszerzona, która w odróżnieniu od VR nie odcina nas od świata, a poszerza świat realny o komputerowo generowane elementy Technologia ta wykorzystywana jest między innymi przez aplikacje na smartfony takie jak Pokemon Go, czy katalog IKEA. Istnieją też specjalne okulary które pozwalają się cieszyć tą technologią. Oferuje je na przykład firma Tilt Five oferująca zestawy wykorzystujące AR do gier planszowych czy sesji RPG. Przykładem biznesowych gogli AR jest Magic Leap.

No i mamy też MR, to jest rzeczywistość mieszana, technologia będącą gdzieś pomiędzy VR i AR. Pozwala ona na interakcję cyfrowego i realnego świata w czasie rzeczywistym. MR pozwala np na umieszczenie wirtualnego przedmiotu na prawdziwym meblu. Technologia ta również wymaga odpowiedniego sprzętu, takiego jak gogle Meta Quest Pro czy nadchodzące gogle od Apple Vision Pro czy gogle Lynx R1 od francuskiego startupu Lynx

O ile VR jest łatwy do rozpoznania, to granica między AR i MR może być trudniejsza do zauważenia. Ta druga jest po prostu rozszerzeniem umożliwiającym interakcje między obiektami cyfrowymi a fizycznymi.

źródło: https://www.vrdirect.com/blog/vr-news/what-is-vr-ar-xr-and-mr/

3 DoF i 6 DoF

DoF, Degrees of freedom, a po polsku stopnie swobody, czyli po prostu sposoby w jakie obiekt może się poruszać w przestrzeni. Jeśli przestrzeń jest trójwymiarowa to rozróżniamy tych sposobów sześć, dzieląc je na dwie kategorie:

– Obrotowy, gdzie wykrywany jest rotacyjny ruch głową, ale nie pozycja użytkownika. Obejmuje to obracanie się w lewo/prawo, patrzenie w górę lub w dół, a także odchylanie się w lewo lub prawo.
– Pozycyjny, który obejmuje śledzenie ruchu również w prawo/lewo, ale też do przodu/tyłu i w górę/dół.

Termin ten w odniesieniu do VR jest używany do wyjaśnienia na jakie ruchy pozwalają nam nasze gogle i liczby osi, które są śledzone. Spotkać się możemy z dwoma terminami: 3DoF i 6DoF. Ten pierwszy oznacza, że śledzone są tylko ruchy obrotowe. Sposób ten jest najczęściej spotykany przy filmach sferycznych, jeśli chodzi o gogle VR to już się raczej nie spotyka. Gogle które korzystały z tego sposobu to na przykład Oculus GO i Gear VR.
Znakomita większość gogli VR dostosowana jest do używania 6DoF, czyli możliwości poruszania się na wszystkich osiach. Śledzenie tak obracania się jak i pozycji pozwala dużo bardziej namacalnie doświadczyć wirtualnej rzeczywistości. Sześć stopni swobody w VR może być osiągnięte przez kamery wbudowane w gogle, a w niektórych przypadkach dzięki urządzeniom zewnętrznym które naszą pozycję będą przekazywać do gogli.

źródło: https://toast.games/4-things-to-know-about-vr-before-you-buy-a-headset/

Eye tracking

Śledzenie wzroku w urządzeniach 2D to technologia znana już od wielu lat. Jednak dopiero niedawno, wraz z rozkwitem technologii VR zaczęła być stosowana również tu. Może być zaimplementowana jako osobny moduł w kształcie pierścienia składający się z kamery i źródła światła umieszczony między oczami a soczewkami albo jak w przypadku PSVR2 czy Meta Quest Pro osobnej kamery. Urządzenia te interpretują obraz z oczu przesyłając do gogli takie dane jak: wielkość źrenicy, kierunek patrzenia a nawet to czy oko jest otwarte!

Technologia ta otwiera wiele możliwości w wirtualnej rzeczywistości, nie tylko w tej części rozrywkowej. Możemy na przykład mieć dynamiczniejszą kontrolę w grach, w zarządzaniu ekwipunkiem. Ale nie tylko. Wraz z debiutem PSVR2, który ma taki moduł wbudowany, wiele gier otrzymało wsparcie dla tej technologii zyskując co najmniej drugie życie, a już na pewno gwarancję zupełnie innego doznania. Sztandarowym przykładem dla mnie jest możliwość sterowania wzrokiem menu w grze Horizon Call of the Mountain.

Poza Sony, firma Varjo oferuje domyślnie wsparcie we wszystkich aplikacjach kompatybilnych z ich systemem. Śledzenie wzroku przyczynia się też do wydajniejszego wykorzystywania gogli przy pomocy tzw. foveated rendering, o którym więcej w dalszej części.

Badania dowodzą też, że dzięki użyciu tej technologii i technik które z niej korzystają zmniejszony jest dyskomfort użytkowania gogli a nawet nasilenie tzw choroby symulatorowej.

Śledzenie wzroku w VR ma też swoje kontrowersyjne strony. Może być wykorzystywane do gromadzenie danych o tym na co patrzymy albo na czym jesteśmy bardziej skupieni i np. dopasowywać na podstawie tego reklamy.

FOV

FOV, field of view, a po polsku pole widzenia. W odniesieniu do VR FOV określa jak dużą część wirtualnego świata możemy zobaczyć na ekranie w danym momencie. Inaczej mówiąc, jest to kąt w polu widzenia gogli VR. Możecie się spotkać z dwoma, rzadziej trzema rodzajami kątów napotykając informacje o FOV. A są to:

–  Horizontal FOV – czyli wysokość pola widzenia
–  Vertical FOV – szerokość pola widzenia
– Diagonal FOV – przekątna pola widzenia, podawana najczęściej ponieważ zazwyczaj jest to największa wartość

źródło: https://en.wikipedia.org/wiki/Field_of_view#/media/File:Angle_of_view.svg

Dla każdego z nas pole widzenia w wirtualnej rzeczywistości może być różne. Zależy to od paru czynników takich jak:

– Wielkość soczewek
– Pozycja soczewek w goglach
– Czy nosimy okulary
– IPD użytkownika
– Głębokość osadzenia oczu

Producenci gogli zazwyczaj podają w specyfikacji jakiego FOV możemy oczekiwać. W realnym świecie pole ludzkiego widzenia na wysokość to około 150 stopni, a na szerokość to od 200 do 220 stopni.

Nie stworzono jeszcze zestawu który by to osiągnął. Jednak jesteśmy tego coraz bliżej. Dla przykładu gogle Valve Index mają FOV 108 (wysokość) na 104 (szerokość) stopnie.

Foveated rendering

Jest to technologia używana w VR do zwiększania wydajności zasobów zestawów. Nazwa też nie jest przypadkowa i wzięła się od małego obszaru w naszych oczach gdzie jest najostrzejszy obraz tego na co patrzymy, tzw. fovea. Za rzutowanie go odpowiada część zwana fovea centralis (dołek środkowy siatkówki). Obszar ten to zaledwie 3 do 5 stopni całego pola widzenia. Tutaj warto wspomnieć o pozostałych obszarach, czyli strefa spojrzenia (gaze area), który obejmuje do 18 stopni pola widzenia i peryferyjny, czyli cała reszta. Im dalej od obszaru fovea, tym obraz jest mniej ostry.

źródło: https://venturebeat.com/games/tobii-spotlight-uses-foveated-rendering-to-cut-vr-graphics-load-by-57/

I to samo w swoich założeniach ma umożliwiać foveated rendering. Istnieją dwa typy tej technologii:

– Fixed foveated rendering – używane przy goglach które nie mają wbudowanej opcji śledzenia wzroku. Sprzęt lub aplikacja ustawia na sztywno punkt który jest najostrzejszy i poziom utraty jakości im dalej od tego punktu. Obszar ten musi być zazwyczaj dość spory, inaczej wrażenia użytkowania byłyby osłabione Użycie tej opcji jest możliwe na przykład w goglach Meta Quest 2.

– Dynamic foveated rendering – nierozerwalnie związane i współpracujące z modułem śledzenia wzroku. Najostrzejszy obraz jest generowany tam gdzie patrzymy i jednocześnie niższej jakości czy rozmyty tam gdzie nasz wzrok nie jest skierowany. Ta opcja jest wykorzystywana na przykład w goglach PSVR2.

Technologia ta pozwala na zaoszczędzenie zasobów potrzebnych do wygenerowania obrazu i użyć ich do np. poprawy jakości grafiki czy stabilnego działania gry czy aplikacji. Oszczędność ta może dochodzić nawet do ponad 70% przy wersji związanej ze śledzeniem wzroku.

Ghosting

Zjawisko ghostingu jest Wam zapewne znane, ale głównie jako efekt smużenia na ekranach niektórych monitorów z wyższym czasem reakcji pikseli. W technologii VR możemy zauważyć jeszcze dodatkowo inny typ ghostingu, który objawia się zniekształconą albo mniej lub bardziej niepoprawną klatką obrazu. Incydent ten jest wywołany procedurą, która to w założeniu ma polepszyć wrażenia VR, odciążając sprzęt renderujący – a mianowicie mowa o reprojekcji. 

Technika ta, znana pod wieloma nazwami (Asynchronous Timewarp (ATW), Asynchronous Reprojection, Interleaved Reprojection, Asynchronous Spacewarp (ASW)), pozwala na płynne działanie aplikacji VR, nawet gdy urządzenie na którym są uruchamiane, nie jest w stanie wygenerować wystarczającej liczby klatek na sekundę, odpowiadających częstotliwości odświeżania ekranu gogli.

Mówiąc w skrócie, obraz może być renderowany w o połowę mniejszej ilości klatek na sekundę, a co drugą klatkę zostaje wstawiona syntetyczna klatka obrazu. Przykładowo urządzenie renderuje 45 klatek na sekundę, ale finalnie obraz jest odtwarzany w 90.

W przypadku ATW, które polega jedynie na rotacyjnym śledzeniu, fakt ghostingu nie występuje lub jest nieznaczny. Ale za to ASW opiera się na pozycyjnym ruchu headsetu i wykorzystuje algorytm ekstrapolacji aby przewidzieć jak powinna wyglądać kolejna klatka. To powoduje niestety widoczne artefakty i zniekształcenia na syntetycznych klatkach obrazu.

Inżynierowie Meta na szczęście nie śpią i już przygotowali ASW 2.0, które to znacząco poprawia reprojekcję, widocznie niwelując problem ghostingu.

źródło: https://youtu.be/2u7xqc0XS8U

Zajście ghostingu jest szczególnie widoczne w grach i doświadczeniach VR, gdzie gracz wykonuje szybkie ruchy i/lub się porusza. Obecnie problem ten można całkowicie rozwiązać jedynie przez wyłączenie reprojekcji, lub pozostaje nam czekać na kolejne iteracje przygotowywane przez developerów.

God rays/Glare

Jest to niepożądany efekt, objawiający się przez pojawiające się z boków wiązki światła. Są one szczególnie irytujące w scenach o wysokim kontraście z wyraźnymi, świecącymi obiektami na ciemnym tle. Wygląda to trochę jak promień słońca prześwitujący przez chmury.

źródło: https://www.reddit.com/r/OculusQuest/comments/midy52/is_it_fair_to_say_i_have_a_god_ray_issue/

Jest to niestety efekt uboczny budowy soczewek Fresnela, jednych z częściej używany przy goglach VR. Wszystko przez to że krawędzie ich rowków (więcej o soczewkach dalej) czasami rzucają promień światła z ekranu na boki zamiast go skupiać. I to ten promień widzimy jako boskie, bądź inaczej zmierzchowe. Wpływ tego efektu na przyjemność z rozgrywki jest różny, dla części użytkowników może znacznie zmniejszyć przyjemność z rozgrywki, inni mogą nie zwrócić uwagi. Istnieje kilka sposobów aby efekt ten zredukować.

Pierwszym zalecanym jest zwiększenie jasności w ustawieniach gogli. Drugim, zwiększenie odległości między oczami a soczewkami.

A co można zrobić bądź zrobiono od strony aplikacji czy sprzętu? Podstawowym sposobem jest zaimplementowanie filtru antyaliasingowego, który może zmniejszyć ilość światła, które odbija się od przedmiotów i powierzchni.

Sprzętowo najprostszym sposobem jest nie używać soczewek Fresnela (jak w PSVR). W najnowszej odsłonie gogli od Sony (PSVR2) mamy jednak takie soczewki, ale Sony opatentowało metodę która ma pochłaniać tego typu promienie.

Guardian i inne systemy wyznaczania granic

Systemy wyznaczania granic lub inaczej pola gry to aplikacje systemowe domyślnie instalowane w goglach, które pozwalają jak nazwa wskazuje określić jak duże ma być pole dla naszej rozgrywki. Większość producentów przy goglach 6DoF rekomenduje pole 2m na 2m.
Użytkownik gogli, mając je na głowie nie widzi świata rzeczywistego. Dzięki takim systemom użytkownik może bezpiecznie poruszać się po samodzielnie wyznaczonym obszarze unikając wypadków takich jak uderzenia w ściany czy meble.
Aby takie pole wyznaczyć gogle muszą umożliwiać korzystanie z opcji podglądu otoczenia (tzw. passthrough). Pole gry najczęściej wyznacza się poprzez narysowanie go ręcznie kontrolerem. Niestety aplikacja ta nie rozpoznaje przeszkód wewnątrz pola, takich jak meble czy poruszające się obiekty. Gdy użytkownik zbliży się do granicy wyznaczonego obszaru, pojawia się siatka nakładana na wyświetlany obraz i gdy podejdziemy za blisko wyłącza go albo zastępuje innym tłem.

Znane z nazwy systemy wyznaczania granic gry to Chaperone(Valve)i Guardian(Meta).

Ten pierwszy pojawił się już w 2016 roku, dziś oferując różne style siatki, kolor a nawet tło. Więcej systemie pod tym linkiem.

Drugi wyróżnia się dwoma trybami pracy: Stacjonarnym, gdzie automatycznie wyznaczane jest pole 1m na 1m z centralnym punktem w pozycji użytkownika. Drugi to tzw. Roomscale, używany gdy chcemy się poruszać, tutaj pole musi mieć minimum 2m na 2m. Więcej o systemie pod tym linkiem.

Oczywiście Sony, Pico i np. HTC również mają swoje systemy i wszystkie one, łącznie z wyżej wymienionymi działają podobnie.

Headset – HMD + IMU

Headset w odniesieniu do VR to nic innego jak gogle, które użytkownik montuje na głowie. Headsety składają się z dwóch części: HMD, od head-mounted display, z wyświetlaczem stereoskopowym, czyli zapewniającym osobny obraz dla każdego z oczu. Do tego dochodzą IMU, czyli urządzenia umożliwiające między innymi śledzenie ruchów użytkownika. Poza tymi dwoma elementami headsety mają też moduł audio, a niektóre moduł śledzenia gałek ocznych.

źródło: https://news.skhynix.com/the-world-shaped-by-semiconductors-virtual-reality-in-glasses/

Pierwsze headsety VR zaczęły się pojawiać już na początku lat dziewięćdziesiątych, ale swój szerszą popularność zyskały w 2016 roku wraz z premierą gogli Oculus Rift i pierwszego PSVR.
Wyróżniamy dwa główne rodzaje VRowych headsetów:

Tethered (kablowe) – czyli takie które do działania wymagają PC lub konsoli i są do nich podłączane osobnym okablowaniem. Przykładami takich headsetów są PSVR (1 i 2) i Valve Index. Zaletą tego typu urządzeń jest możliwość wykorzystania mocy jednostki do której są podłączane, główną wadą jest uzależnienie od zewnętrznej jednostki i ograniczona swoboda.

Standalone/all-in-one (samodzielne/autonomiczne) – czyli takie które nie wymagają żadnych dodatkowych urządzeń do działania, zawierające już w sobie wszystkie komponenty niezbędne do zanurzenia w wirtualną rzeczywistość. Sztandarowym przykładem takiego headsetu jest Meta Quest 2. Zaletą takich urządzeń jest przystępność i duża swoboda, a główna wadą mniejsza moc, czyli niższej jakości doświadczenia VR. Dochodzi do tego uzależnienie od baterii.

Są jeszcze headsety w których umieszczamy smartfony (GearVR, cardboard), ale one dostarczają niskiej jakości doświadczenia i zostały porzucone.

Immersja

Jest to uczucie fizycznej obecności w niefizycznym świecie tzw zanurzenie w nim. W odniesieniu do wirtualnej rzeczywistości immersja to stan w którym użytkownik przestaje odczuwać, że znajduje się w komputerowo wygenerowanym środowisku i jest w stanie z nim wchodzić w interakcję.
Immersja w jakimś stopniu zachodzi zawsze, nie tylko w wirtualnej rzeczywistości, ale dopiero tu, przy pomocy headsetów bodźce są wyraźniejsze i takie odcięcie jest bardziej możliwe.
Na ten poziom wpływ ma kilka czynników:

– Sposób przedstawienia świata – użytkownicy muszą mieć możliwość swobodnej obserwacji i poruszania się we wszystkich kierunkach
– Decyzyjność – użytkownik musi być w stanie sam podjąć decyzję kiedy wykona daną czynność a nie być ograniczonym do z góry narzuconej fabuły
– Technikalia – wszystko musi płynnie działać (FPS i poziom odświeżania), pole widzenia musi być jak najszersze, a śledzenie ruchów musi być jak najdokładniejsze
– Realistyczne dźwięki – użytkownik powinien być w stanie stwierdzić skąd dochodzi dźwięk i co go wywołało.
– Interakcja z otoczeniem – użytkownik może podnosić/przesuwać przedmioty, nie może przenikać przez obiekty takie jak ściany.

Obecnie najbardziej eksploatowane zmysły w immersyjnym VR to wzrok i słuch, ale istnieją też akcesoria pozwalające też na bodźce dotykowe jak specjalne rękawice czy kamizelki.

Inside-out i Outside-In tracking

Są to dwie metody śledzenia pozycji urządzeń VR a także ich użytkowników. Jest to bardzo ważna rzecz wpływająca na poczucie immersji. Jeśli na przykład użytkownik poruszać się w fizycznym świecie, a tego ruchu nie zaobserwuje w tym wirtualnym to z tej immersji zostanie wybity a nawet może poczuć dyskomfort.
Śledzenie to odbywa się zawsze za pomocą kamer, działających na podczerwień i wymagających oświetlonych pomieszczeń. Metody różni jednak ich położenie jak i sposób namierzania naszej pozycji, i tak:

Inside-Out – najpopularniejsza obecnie metoda, kamery umieszczone są na goglach (na przykład Quest 2 ma ich aż 4). Przy pomocy specjalnych algorytmów (SLAM) skanują one nasze otoczenie i mapują te elementy które najlepiej pasują jako punkt odniesienia. Następnie obserwowany jest ruch tych punktów odniesienia, i na podstawie tej informacji obliczana jest pozycja gogli. Wszystko dzieje się praktycznie niezauważalnie dla użytkownika. Zaletą tej metody jest wysoka mobilność – możemy używać gogle gdzie chcemy. Pozwala to też na implementację śledzenia rąk. Minusem jest konieczność zarezerwowania części mocy headsetu na śledzenie i czasami mniejsza dokładność śledzenia.
Śledzenie „inside-out” jest często stosowane w aplikacjach wirtualnej i rozszerzonej rzeczywistości, gdzie konieczne jest śledzenie pozycji i ruchu głowy lub rąk
użytkownika w czasie rzeczywistym, aby stworzyć płynne wrażenie immersji

Outside-In – w tej metodzie do określenia pozycji i śledzenia ruchów potrzebne są specjalne, stacjonarne urządzenia zewnętrzne umieszczane (jak sugerują producenci) w przeciwnych narożnikach pomieszczeń. Na początku były to kamery śledzące specjalne punkty na goglach i kontrolerach. Później pojawił się system Lighthouse które są sensorami podczerwieni. Skanują one przestrzeń strzelając wiązką lasera 100 razy na sekundę na przemian w pionie i poziomie. Specjalne czujniki na goglach i kontrolerach odbierają ten sygnał umożliwiając śledzenie ruchu. Zaletą tego rozwiązania jest duża precyzja i niezależność od ograniczeń wbudowanych kamer (na przykład rozdzielczość). Wadą stacjonarność.
Śledzenie „outside-in” jest często wykorzystywane w systemach motion capture do animacji oraz w analizie sportowej, gdzie ruch zawodników może być śledzony i analizowany w celu oceny ich wydajności.

źródło: https://xinreality.com/wiki/Inside-out_tracking

Ostatecznie wybór metody śledzenia zależy od konkretnych wymagań i ograniczeń danego zastosowania wirtualnej rzeczywistości. Śledzenie „inside-out” jest zwykle łatwiejsze w użyciu i bardziej przenośne, podczas gdy śledzenie „outside-in” zapewnia większą dokładność i elastyczność w zastosowaniach wymagających zaawansowanego śledzenia ruchu.

IPD

Interpupillary distance, czyli odległość między środkiem źrenic, mierzona w milimetrach.

Odległość ta może być różna i zależy od budowy czaszki użytkownika. Średnia wartość to 64 mm. W najpopularniejszych goglach VR można na szczęście dostosować rozstaw soczewek do IPD użytkownika w zakresie od 58 mm do ponad 70 w niektórych przypadkach. Zakres ten zmieniać można ręcznie, specjalnymi pokrętłami, a niektóre headsety mają programowe możliwości regulacji.

Dlatego warto znać IPD przed przystąpieniem do korzystania z gogli VR. Jest kilka sposobów aby je zmierzyć. Najdokładniejszy pomiar uzyskamy u optyka lub okulisty, ale są też domowe sposoby jak stanąć przed lustrem z linijką. Istnieją nawet specjalne aplikacje na smartfony, które są w stanie to zrobić.

Jest to bardzo ważne, ponieważ aby otrzymać jak najostrzejszy obraz z obu ekranów soczewki muszą być ustawione naprzeciwko źrenic. Jest to bardzo ważne i ma wpływ nie tylko na immersję.

Źle ustawiony rozstaw soczewek skutkuje gorszą jakością obrazu, zniekształceniami perspektywy i padającym światłem z soczewek pod innym kątem. Wszystko to powoduje szybsze zmęczenie oczu, zawroty i bóle głowy a nawet nudności.

Motion/VR/Simulation sickness

Jest to jeden z największych problemów VR jako takiego. Choroba VR zwana też cybernetyczną (cybersickness) objawia się podobnie do choroby lokomocyjnej, czyli między innymi:

– nudnościami i mdłościami
– poceniem się
– bólami i zawrotami głowy
– zmęczeniem

Mogą się też pojawić inne objawy, tak jak różny może być stopień ich nasilenia.
Przyczyny powstawania problemu również mogą być różne.
Najczęściej wskazywanym jest „oszukiwanie” mózgu poruszaniem się w świecie wirtualnym, podczas gdy w świecie fizycznym stoimy w miejscu. To powoduje „rozłączenie” ciała i mózgu.
Na chorobę VR wpływ mogą mieć też problemy techniczne, takie jak niedopasowanie rozstawu soczewek do IPD, niestabilne działanie aplikacji czy opóźnienia.
Jest kilka rzeczy które można zrobić aby zminimalizować wpływ choroby VR na komfort rozgrywki:

– Przerwy – natychmiast gdy tylko pojawią się niepokojące objawy należy przerwać rozgrywkę, zdjąć gogle i poczekać aż miną. Z każdą taką przerwą okres komfortowej rozgrywki powinien się wydłużać.
– Dobrać odpowiednie gry – na początek warto pomyśleć o grach, które tego dyskomfortu nie wywołają. Najczęściej będą to wolniejsze gry albo takie w których nie widzimy świata z perspektywy oczu.
– Wybrać odpowiednie ustawienia gry – tutaj chodzi o sposób poruszania i obracania się. Zamiast płynnego, dobrze jest wtedy wybrać teleportacje a obracanie przełączyć na tzw snap turning (jak to przetłumaczyć?). Pomocą może też być ustawienie ograniczenia pola widzenia przy poruszaniu, tzw tunelowanie
– Pomoce zewnętrzne – gdy odczuwamy dyskomfort warto wspomóc się wentylowanym powietrzem w naszą stronę. Pomóc też może jedzenie imbiru. Są też badania wskazujące na to, że żucie gumy może zmniejszyć dyskomfort.

Temat choroby VR jest cały czas obiektem badań i pozostaje problemem. Ale da się organizm przystosować i wytworzyć w sobie tzw. VR legs.

Mura

Słowo ‚Mura‚ pochodzi z języka japońskiego i oznacza między innymi nierówność, nieregularność lub skazę. W odniesieniu do VR efekt mury spowodowany jest nierównym poziomem jasności pikseli objawiającym się ziarnistością obraz Najłatwiej efekt można zauważyć wpatrując się w nieruchome obrazy lub ciemne szarości, a łatwe do zignorowania przy poruszaniu się.

źródło: https://www.youtube.com/watch?v=tbbjbrtjjIY&ab_channel=AltVR

Efekt mury jest czasami mylony z tzw „screen door” i morą, ale nie są to pojęcia tożsame

W VR najczęściej wykorzystywanymi typami wyświetlaczy są LCD i OLED. W przypadku ekranu LCD efekt mury jest rzadko spotykany. Przy zastosowaniu OLEDów jest to częstsze, a na pocieszenie ten rodzaj ekraniu zapewnia lepsze odwzorowanie kolorów, nieskończony kontrast i idealną czerń Aby uniknąć mury potrzebna jest dokładniejsza kalibracja sprzętu na etapie produkcji, co jest kosztowne

Świadomość tego efektu zwiększyła się po premierze gogli PSVR1 w których zastosowano panele OLED i gdzie efekt ten jest szczególnie widoczny. W goglach PSVR2 jest on również widoczny
Efekt mury można zminimalizować zmniejszając jasność, która w ekranach OLED i tak jest już relatywnie niska:

– Manipulując jasnością w ustawieniach konsoli
– W ułatwieniach dostępu konsoli i ustawieniu „korekcja kolorów” należy włączyć litr kolorów i ustawić na „Zielony/czerwony”

Passthrough

Jest to dodatkowa opcja headsetów VR pozwalająca na podgląd w czasie rzeczywistym otoczenia bez konieczności ściągania gogli. Nie wszystkie headsety mają taką opcję. Do passthrough wykorzystywane są kamery służące domyślnie do śledzenia ruchów, choć zdarzają się headsety z osobną kamerą (Pico 4). Z tego powodu w goglach VR obraz z tych kamer jest niskiej rozdzielczości, w większości przypadków czarno-biały, a czasami nawet zniekształcony. Pierwszym momentem w którym użytkownicy stykają się z tą opcją jest zazwyczaj ustawianie granic pola gry. Na przykład system Mety (Guardian) potrafi dzięki takiemu poglądowi namierzyć obiekty które mogą być potencjalną przeszkodą w naszym polu gry i zakomunikować to użytkownikowi.

Passthrough może być również przydatne w walce z chorobą symulatorową. Gdy użytkownik poczuje dyskomfort, opcję tą da się szybko uruchomić (np Quest 2 oferuje przejście do trybu passthrough poprzez podwójne stuknięcie z lewej lub prawej strony gogli). Innym wykorzystaniem może być korzystanie z aplikacji takich jak przeglądarka, youtube (w VR jest to zupełnie inne doświadczenie) będąc w VR ale mając możliwość interakcji z prawdziwym światem. Tworzy to namiastkę rzeczywistości rozszerzonej.

W przyszłości opcja ta może być wykorzystywana również w grach, wykorzystując potencjał sprzętowy gogli VR to generowania realistycznych obrazów w naszym otoczeniu. Jak na razie tylko Meta (do dokładnego zweryfikowania) udostępnia deweloperom specjalny interfejs pozwalający wykorzystywać opcję podglądu otoczenia. Pozwala ono na przenikanie warstw VR i podglądu, zmiany odcieni i kolorów czy nawet renderowanie obrazów w podglądzie.

Roomscale

Pojęcie opisujące typ obcowania z technologią VR w którym użytkownik ma możliwość swobodnego przemieszczania się jako część doświadczenia, a najlepiej gdy to przemieszczanie się jest wymagane. Pojęcie to jest ściśle powiązane z technologiami śledzenia ruchów użytkownika a także pojęciem 6DoF – sześcioma stopniami swobody w poruszaniu się. Jest to jeden z wymaganych czynników roomscale.

Aby móc cieszyć się tego typu doświadczeniem musimy posiadać gogle VR które wspierają taki tryb i są w stanie śledzić nasze ruchy. Na szczęście praktycznie wszystkie zestawy obecnie coś takiego mają. Kolejnym etapem jest wydzielenie pola gry – tutaj do głosu dochodzą systemy takie jak Chaperone czy Guardian. Po tym pozostaje już cieszyć się grą, która wykorzystuje ten system. Takim sztandarowym przykładem może być gra Eye of the Temple.

Zaletą obcowania z doświadczeniami wykorzystującymi roomscale jest niewątpliwie większa immersja. Mogąc poruszać się w fizycznym świecie, bardziej odczuwamy ten wirtualny. Kolejnym plusem jest większa aktywność fizyczna – kto powiedział że gry rozleniwiają? Poruszając się można też zmniejszyć poziom odczuwania choroby VR, ponieważ nie oszukujemy wtedy mózgu.

Screen-door effect

Screen-door effect (SDE), czyli widoczne dla użytkownika zjawisko siatki na ekranie, spowodowane fizyczną przerwą między poszczególnymi pikselami na panelu. Każdy współczesny, płaski wyświetlacz składa się z matrycy określonej liczby pikseli, a każdy z nich dzieli się jeszcze na sub piksele. 

Warto zaznaczyć, że nie można mylić tego pojęcia z efektem aliasingu, czyli ząbkowania widocznego na krawędziach obiektów, który to wynika z prostokątnej natury pikseli. 

źródło: https://www.gpumag.com/anti-aliasing/

Efekt siatki lub dużej ziarnistości obrazu jest zależny od zagęszczenia pikseli na ekranie – im mniejsza gęstość, tym rezultat jest bardziej widoczny. W wirtualnej rzeczywistości fakt ten potęgują soczewki, które to dodatkowo przybliżają widziany obraz. Co można z tym fantem zrobić? Od strony programowej i użytkownika praktycznie nic. Problem leży wyłącznie po stronie sprzętu. Jedną z podstawowych metod na wyeliminowanie problemu jest zastosowanie ekranów o większym PPI, to jest Pixel Per Inch, czyli o większej ilości pikseli na cal wyświetlacza. 

Efekt ziarnistości obrazu

Producenci urządzeń próbują również innego, bardziej efektywnego rozmieszczenia sub pikseli. Obecnie używanych jest kilka technik, jedne z nich niwelują niepożądany efekt, a inne wręcz przeciwnie.

Jak wspomniałem wcześniej, soczewki zwykle pogarszają sprawę, lecz istnieje opcja aby odpowiedni typ soczewki lub jej modyfikacja delikatnie powiększała i rozmazywała piksele, by wypełnić przerwy między nimi. Niestety taki zabieg może skutkować efektem ubocznym, a mianowicie zmniejszeniem ostrości obrazu.

Każdy z nas może mieć różną tolerancję na ten problematyczny efekt, a coraz szersza gama headsetów VR inaczej podchodzi do tematu, więc nasze doświadczenia mogą się diametralnie różnić.

Sweetspot/E2E clarity

Jest to obszar soczewki naprzeciw którego musi znaleźć się źrenica użytkownika aby podczas patrzenia prosto przed siebie wyświetlany obraz był najbardziej ostry i pozbawiony wizualnych zniekształceń Obszar ten znajduje się w centrum soczewki i może być większy lub mniejszy, w zależności od headsetu.

źródło: https://forums.x-plane.org/index.php?/forums/topic/237292-reverb-g2-sweetspot/

Wielkość sweet spotu wpływa na to do jakiego stopnia headset może przemieszczać się na głowie podczas szybkich ruchów. Gogle z małym sweetspotem wymagają niemal milimetrowej precyzji przy zakładaniu, a najmniejsze przemieszczenie się gogli na głowie spowoduje wypadnięcie ze sweetspota i rozmyty obraz – czyli w praktyce gogle muszą bardzo mocno i ciasno przylegać do głowy, co może powodować dyskomfort

Przy dużym sweetspocie gogle mogą być luźniej zamontowane na głowie, co poprawia komfort użytkowania. Rozmiar tego obszaru zależy też od odległości oczu od soczewek, na co wpływa między innymi kształt twarzy.

W przeszłości termin sweetspotu był też używany do określania obszaru ostrego obrazu przy patrzeniu na boki poruszając oczami, ale obecnie używa się na to terminu edge to edge clarity. Jeśli gogle mają dobre edge to edge to clarity, to obraz jest wyraźny i ostry nie tylko podczas patrzenia prosto przed siebie, ale również podczas patrzenia na boki bez obracania głową
W przypadku słabego edge to edge clarity musimy cały czas patrzeć na wprost aby obraz był wyraźny, a jeśli chcemy spojrzeć w bok to musimy obrócić głowę

Typy poruszania się w VR

Inaczej lokomocja (VR locomotion) to jeden z czynników czyniących VR wyjątkowym. Istnieje ponad sto skatalogowanych sposobów poruszania się w VR tak bez jak i przy wsparciu różnorakich urządzeń  – więcej tutaj. Na potrzeby tego materiału opiszę tylko kilka z nich dodatkowo dzieląc na dwie kategorie.
I tak mamy przemieszczanie się. Najczęściej spotykane sposoby w VR to:

– Swobodne – rozumiane przez płynny ruch w grze czy aplikacji osiągany z użyciem kontrolera, dodatkowego urządzenia lub odpowiedniego ruchu rąk. Taki ruch najczęściej używany jest w grach FPS. Płynność daje większy realizm, ale może powodować nasilenie się choroby VR.
– Teleportacja – jeden z popularniejszych sposobów. Jak nazwa wskazuje, pozwala szybko przenieść się w wirtualnym środowisku na odległość. I tutaj też możemy spotkać dwa sposoby. W jednym z nich wskazujemy kontrolerem miejsce do którego chcemy i mamy możliwość się przenieść. Drugi to tzw „Dash” który teleportuje nas we wskazanym kierunku.

To są główne sposoby przemieszczania się, z rzadziej spotykanych, a wartych wspomnienia można dodać tzw poruszanie się po szynie, czyli w ustalonym korytarzu, bez możliwości odejścia na boki. Drugim wartym wspomnienia jest ten zastosowany w takich grach jak Moss czy Mixture czyli wcielenie się w rolę obserwatora i wskazywanie bohaterowi miejsca w które ma się udać.

Drugą kategorią są sposoby obracania się. Tutaj wyróżniamy:

– Swobodne/płynne – osiągane przez użycie kontrolera (najczęściej przy pomocy gałki analogowej) lub po prostu obracaniem głowy. Ten sposób, jak przy przemieszczaniu się może nasilić chorobę VR
– Snap – czyli skokowe. Przy pomocy gałki analogowej skierowanej w bok obraz jest obracany o na sztywno ustalony kąt, najczęściej 90 stopni, rzadziej 45

Typy soczewek

Jest to jeden z ważniejszych komponentów gogli VR. Znajdują się one między oczami użytkowników a wyświetlaczem. Ich rolą jest takie przetwarzanie obrazów by obiekty, które widzimy były postrzegane jako znacznie bardziej oddalone niż są w rzeczywistości. Soczewki jako takie nie są nową technologią, ale te używane w headsetach VR musiały zostać dopracowane, aby pracować z dynamicznie generowanym obrazem.
Trzy rodzaje soczewek są obecnie wykorzystywane w goglach. Są to:

Soczewki Fresnela – zdecydowanie najczęściej używane, większość współczesnych gogli ma te soczewki. Wykorzystują krótkie wcięcia zamiast gładkiej konstrukcji widzianej wersjach tradycyjnych, będąc jednocześnie lżejszymi i bardziej elastycznymi, a przede wszystkim tańszymi w produkcji. Oferują one bardzo dobre powiększenie i wyraźny obraz, narażone są jednak na jego wypaczenie obrazu im dalej od środka.

źródło: https://www.tomshardware.com/news/virtual-reality-lens-basics-vr,36182.html

Poza VR były używane np w latarniach morskich.

źródło: https://en.wikipedia.org/wiki/Fresnel_lens

Pancake (Naleśnikowe) – jak nazwa wskazuje są są płaskie, a przynajmniej ich zakrzywienie jest trudne do zobaczenia gołym okiem. Są one zdecydowanie mniejsze niż te Fresnela, lepiej przetwarzają obraz i eliminują efekt glare (olśnienia?). Wadą jest dużo mniejsza przepuszczalność światła co przyciemnia obraz. Obecnie soczewki naleśnikowe możemy zobaczyć w goglach Pico 4 i Meta Quest Pro, a w przyszłości mają je też mieć gogle Meta Quest 3. Poza VR są używane w aparatach fotograficznych.

źródło https://vroptician.com/prescription-lens-inserts/pico-4

Asferyczne – używane obecnie tylko przez firmę Varjo, produkującą drogie gogle z wyższej półki, raczej nie konsumenckie. Soczewki te w działaniu najbardziej przypominają okulary. Są one wykonane z prawdziwego szkła, większe i cięższe od pozostałych omawianych rodzajów. Charakteryzują się one dużo szerszym sweet spotem.

źródło: https://www.roadtovr.com/varjo-aero-review-vr-simmers-vr/

Soczewki hybrydowe – to soczewki, które łączą w sobie właściwości soczewek sferycznych i asferycznych. Soczewki hybrydowe stosowane są w urządzeniach VR, takich jak HP Reverb G2.
Soczewki zmiennoogniskowe – to soczewki, które umożliwiają regulację ostrości w różnych częściach pola widzenia. . Soczewki zmiennoogniskowe stosowane są w niektórych urządzeniach VR, takich jak Pimax 8K X.

VR legs

Jest to termin używany w VR do scharakteryzowania przyzwyczajenia użytkownika do interakcji z wirtualną rzeczywistością, a szczególnie do poruszania się w niej. Jest to proces dzięki, któremu ciało uczy się orientacji i nawigacji w środowiskach wirtualnych analogicznie do “sea legs” czyli przyzwyczajenia się do przebywania na statku na kołyszącym się morzu. Termin ten jest ściśle związany z chorobą VR, a „VR legs” jest stanem w którym użytkownik przezwyciężył chorobę lub zminimalizował jej skutki. Jest kilka rzeczy które użytkownik może zrobić aby przybliżyć się do takiego stanu:

– Nic na siłę – gdy tylko pojawi się dyskomfort, należy przerwać grę i zrobić przerwę. Z czasem dyskomfort będzie pojawiał się później.
– Dobierać gry – na początek te gdzie mniej trzeba się poruszać
– Wybierać opcje zwiększające komfort – takie jak poruszanie się przez teleportację czy włączenie opcji tunelowania
– Regularność – im częściej obcujemy z VR tym szybciej wyrosną “nogi VR”

Materiał wideo na kanale Kadukowo: