Inhalt

• Die Definition der virtuellen Realität
• Sehen heißt glauben
• Bewegung und Interaktion
• Die Kraft des Klangs
• Die Kraft, die für die virtuelle Realität benötigt wird
• Die Zukunft von Virtual Reality und Android
• Einpacken

Virtuelle Realität ist im Moment die brandneue Technologie. Google und eine Reihe anderer Unternehmen haben viel Zeit (und Geld) in die Entwicklung der VR-Technologie gesteckt, unter anderem mit Google Daydream und Samsung Gear VR. Aber wie funktioniert es und wie wird es mit Android implementiert? Lass es uns herausfinden.

Die Definition der virtuellen Realität

Die virtuelle Realität ermöglicht es dem Benutzer, in eine virtuelle Welt einzutauchen, im Gegensatz zu normalen Bildschirmen vor dem Benutzer, die eine solche Erfahrung nicht zulassen. VR kann 4 der 5 Sinne umfassen, einschließlich Sehen, Hören, Berühren und möglicherweise sogar Riechen. Mit dieser Fähigkeit kann VR die Menschen ziemlich einfach in eine virtuelle Welt entführen. Die einzigen aktuellen Probleme sind die Verfügbarkeit solcher Hardware und der Preis, zu dem sie erworben werden kann. Google bekämpft dies mit Google Cardboard und dem Daydream-Ökosystem. Aber so wie es derzeit aussieht, ist eine qualitativ hochwertige VR nicht möglich, ohne viel Geld dafür auszugeben, einen leistungsstarken Computer und ein Headset mitzubringen. Da die Preise für Grafikkarten sinken, auf denen Desktop-VR mit den erforderlichen Einstellungen ausgeführt werden kann und Google das Daydream-Ökosystem erstellt, wird es nicht lange dauern, bis qualitativ hochwertige Inhalte verfügbar sind.

Sehen heißt glauben

Oder auch nicht, die virtuelle Realität täuscht Ihr Gehirn vor, Sie seien in einer 3D-Welt. Der erste Weg, VR dies zu tun, ist mit der stereoskopischen Anzeige. Dies funktioniert, indem zwei leicht unterschiedliche Winkel der Szene für jedes Auge angezeigt werden, wodurch die Tiefe simuliert wird. Zusammen mit anderen Möglichkeiten, Tiefe wie Parallaxe zu simulieren (weitere Objekte scheinen sich langsamer zu bewegen), erzeugen Schattierungen und Techniken eine fast lebensechte Erfahrung. Ein Beispiel dafür, wie eine stereoskopische Anzeige aussieht, finden Sie oben.

Wie Sie sehen, ist der Winkel der Waffe auf jeder Seite etwas anders, ebenso wie das Fadenkreuz. Wenn Sie jedoch das Headset aufsetzen und das Spiel spielen, ist alles perfekt ausgerichtet. Die Art und Weise, wie der stereoskopische Bildschirm aussieht, variiert von Plattform zu Plattform, da sich jedes Headset in der Art und Weise, wie es Inhalte anzeigt, erheblich unterscheidet.

Vive und Rift sind die beiden bekanntesten VR-Geräte auf dem Markt.

Unterschiedliche VR-Plattformen haben auch unterschiedliche Spezifikationen an den Headsets. Das HTC Vive und Oculus Rift verfügen beide über ein 90-Hz-Display, während die Playstation VR über ein 60-Hz-Display verfügt. Es ist eine Faustregel, dass Ihre Bilder pro Sekunde mit der Bildwiederholfrequenz Ihres Monitors übereinstimmen sollen. Es wird daher empfohlen, dass sowohl Vive als auch Rift 90 FPS und der PSVR 60 FPS beibehalten. Mobil ist eine andere Geschichte, da verschiedene Telefone unterschiedliche Auflösungen haben, aber das Ziel ist, mindestens 60 FPS beizubehalten. Wir werden genau darauf eingehen, was dies als nächstes bedeutet.

FPS und die Bildwiederholfrequenz eines Monitors sind zwei voneinander unabhängige Dinge, die sich auf die Funktionsweise von FPS und Bildwiederholfrequenz beziehen. Bilder pro Sekunde gibt an, wie schnell Ihre GPU Bilder pro Sekunde anzeigen kann. 60 FPS bedeutet, dass die GPU jede Sekunde 60 Bilder ausgibt. Die Bildwiederholfrequenz eines Monitors gibt an, wie schnell der Monitor Bilder pro Sekunde anzeigen kann, gemessen in Hertz (Hz). Dies bedeutet, dass Sie nur 60 FPS anzeigen können, wenn Sie ein Spiel spielen und die FPS 120, aber die Monitor-Aktualisierungsrate 60 Hz beträgt. Sie verlieren im Wesentlichen die Hälfte Ihrer Bilder, was nicht gut ist, da es zu einem „Einreißen“ kommen kann.

Zerreißen ist das Phänomen, dass Objekte in einem Spiel in einige Teile zerfallen und an zwei verschiedenen Stellen entlang der X-Achse angezeigt werden, was einen Zerreißeffekt ergibt. Hier kommt Vertical Sync (VSync) ins Spiel. Dadurch wird die Bildrate auf die Bildwiederholfrequenz Ihres Monitors begrenzt. Auf diese Weise gehen keine Frames verloren und es kommt zu keinem Einreißen. Aus diesem Grund muss für die beste VR-Erfahrung die gleiche Zahl für die Bildrate und die Bildwiederholfrequenz erreicht werden, da sonst eine Krankheit auftreten kann.

• HTC Vive - alles was Sie wissen müssen
• Oculus Rift - alles was Sie wissen müssen
• Google Daydream - alles, was Sie wissen müssen

Daydream repräsentiert die Zukunft der mobilen VR.

Es gibt auch andere Komponenten, die in die gesamte VR-Erfahrung einfließen, einschließlich Sichtfeld (Field of View, FOV) und Latenz. Diese spielen eine wichtige Rolle bei der Wahrnehmung von VR und können, wenn sie nicht korrekt durchgeführt werden, auch zu Reisekrankheiten führen. Lass uns mal sehen.

Das Sichtfeld ist die Ausdehnung der sichtbaren Welt, die zu einem bestimmten Zeitpunkt gesehen werden kann. Zum Beispiel haben Menschen ein Gesichtsfeld von etwa 180 Grad, wenn sie geradeaus schauen, und 270 Grad bei Augenbewegungen. Dies ist eine wichtige Funktion in VR, da Sie das Headset tragen, um in eine virtuelle Welt entführt zu werden.

Das menschliche Auge ist sehr gut darin, Sehstörungen zu bemerken, wobei der Tunnelblick ein Beispiel für ein solches Phänomen ist. Selbst wenn ein VR-Headset ein 180-Grad-Sichtfeld hat, können Sie möglicherweise noch einen Unterschied feststellen. Vive und Rift haben beide 110-Grad-FOVs, Cardboard 90, GearVR 96 und Daydream soll angeblich 120 haben. Dies sollte im Allgemeinen die VR-Erfahrung stark beeinträchtigen und könnte ein bestimmtes Headset herstellen oder beschädigen für Menschen, ganz zu schweigen von gesundheitlichen Problemen, auf die wir später noch eingehen werden.

Das Nichtbeachten einer akzeptablen Bildrate, des Sichtfelds oder der Latenz kann zu Reisekrankheit führen.

Latenz ist auch ein Faktor, der eine VR auslösen oder unterbrechen kann, wenn etwas über 20 Millisekunden nicht schnell genug ist, um Ihr Gehirn dazu zu bringen, sich in einer anderen Welt zu fühlen. Es gibt eine Reihe von Variablen, die in die Latenz fallen, darunter CPU, GPU, Bildschirm, Kabel usw. Der Bildschirm hat eine durchschnittliche Latenz von etwa 4 bis 5 ms, je nach Bildschirm. Die Zeit, die ein ganzes Pixel zum Umschalten benötigt, beträgt weitere 3 ms, und die Engine kann auch einige Zeit in Anspruch nehmen. Mit nur drei Variablen sehen Sie die Latenz in einigen Fällen zweistellig. Der Schlüssel zur Verringerung der Latenz ist die Aktualisierungsrate des Monitors. Die Formel lautet wie folgt: 1000 (ms) / Aktualisierungsrate (Hz). Obwohl das Latenzproblem mit einem 90-Hz-Monitor anstelle eines 60-Hz-Monitors behoben werden konnte, ist es nicht so einfach, wie wir bereits besprochen haben. Später werden wir über die PC-Hardwareanforderungen für die virtuelle Realität sprechen.

Das Nichtbeachten einer akzeptablen Bildrate, des Sichtfelds oder der Latenz kann zu Reisekrankheit führen. Dies reicht aus, um seinen eigenen Namen zu prägen, der als „Cybersickness“ bekannt ist. Alle drei Konzepte müssen erfüllt werden, um die Veränderungen der Internetkrankheit einzudämmen. Ohne die richtigen Bilder pro Sekunde mit der Bildwiederholfrequenz des Displays sind Bildsprung, Mikroruckler und Verzögerungen möglich. Die Latenz kann sogar ein größeres Problem sein, da Bewegungen und Interaktionen durch langsame Reaktionszeiten der Hardware verzögert werden. Dadurch kann der Orientierungssinn vollständig verloren gehen und die Orientierung verloren gehen. Das Blickfeld ist zwar wichtig, sollte aber nicht so viele Probleme verursachen wie die anderen genannten, sondern wird die Erfahrung definitiv beeinträchtigen und kann zu Desorientierung führen.

Bewegung und Interaktion

Dies ist wohl einer der wichtigsten Teile der virtuellen Realität. Es ist eine Sache, sich nur in einem 3D-Raum umzusehen, aber sich darin bewegen und Objekte berühren und damit interagieren zu können, ist ein völlig anderes Ballspiel. Unter Android werden der Beschleunigungsmesser, das Gyroskop und der Magnetometer Ihres Telefons verwendet, um die Bewegung des Headsets zu erreichen. Der Beschleunigungsmesser wird verwendet, um dreidimensionale Bewegungen zu erfassen, wobei das Gyroskop verwendet wird, um Winkelbewegungen zu erfassen, gefolgt vom Magnetometer für die Position relativ zur Erde.

Mit diesen Sensoren kann Ihr Telefon genau vorhersagen, wo Sie sich gerade befinden, während Sie VR verwenden. Mit der Ankündigung Google Daydream können Android VR-Benutzer ein separates Telefon als Controller verwenden, um sich innerhalb der Umgebung zu bewegen und zu interagieren. Desktop-VR wie das HTC Vive oder Oculus Rift verwenden entweder einen Controller oder Controller, die für verschiedene Zwecke an die Wiimote erinnern. Mithilfe von Computer Vision (hier erklärt) kann die VR-Genauigkeit erheblich verbessert werden, indem Kameras und andere Sensoren in dem Raum installiert werden, in dem Sie das VR-Headset verwenden.

VR-Headsets können, wie bereits erwähnt, über spezielle Controller verfügen. Wie genau funktionieren sie? Beim HTC Vive befinden sich zwei Infrarotsensoren und zwei Controller in der Box, insgesamt 70 verschiedene Sensoren mit dem Headset. All dies verfolgt Sie und Ihre Controller, sodass Sie sich während des Spielens frei im Raum bewegen können. Beachten Sie, wie die Vive-Controller einen Kreisausschnitt haben? Das ist mehr als wahrscheinlich für Tracking-Zwecke. Die Oculus Rift bietet eine andere Erfahrung mit nahezu derselben Technologie.

Standardmäßig verwendet der Rift einen Xbox One-Controller. Es gibt jedoch eine optionale Reihe von Controllern, die ähnliche Funktionen wie das Vive bieten, die als „Touch by Oculus“ bezeichnet werden. Diese beiden Controller ordnen die Tasten des One-Controllers auf etwas um, das nur als Vordergriffe mit großen Ringen auf Ihren Fingern bezeichnet werden kann. Oculus hält die Arbeitsweise dieser Geräte unter Verschluss, aber das Paket enthält zwei Sensoren, die dem Vive ähneln. Vermutlich funktionieren sie also ähnlich. Möglicherweise verfügen sie auch über Beschleunigungsmesser und Gyroskope.

Die Kraft des Klangs

Das Erlebnis wäre ohne Audio nicht komplett. Da es sich um eine virtuelle Welt handelt, möchten Sie, dass das Audio dem wirklichen Leben so nahe wie möglich kommt. Dies geschieht durch räumliches Audio, das auch als 3D-Audio bezeichnet wird. Hierbei handelt es sich um die virtuelle Platzierung von Schall in einer dreidimensionalen Umgebung, die Schall aus verschiedenen Winkeln emuliert. Ich habe in Unreal Engine eine kurze Darstellung gemacht, um zu zeigen, wie verschiedene Lautsprecher in einer Umgebung platziert werden können, um verschiedene Sounds zu emulieren, die von einem beliebigen Ort in der Szene kommen. Mit dieser Technologie wird die virtuelle Realität zu einer eindringlicheren Erfahrung und verbessert die Qualität der VR insgesamt um einiges.

Die Kraft, die für die virtuelle Realität benötigt wird

Speziell auf dem Desktop erfordert VR eine Menge Leistung für ein reibungsloses und konsistentes Erlebnis. Tatsächlich kann die Mehrheit der Benutzer von Desktops die virtuelle Realität nicht nutzen, da ihre Computer nicht leistungsfähig genug sind.Steam empfiehlt einen Intel i5 Haswell oder neuer und entweder einen Nvidia GTX 970 oder eine AMD Radeon R9 290 für ein reibungsloses Erlebnis.

Das Hauptproblem bei der Hardware besteht darin, dass auf Ihrem PC für Vive und Rift nicht nur ein 1080p-Spiel mit 60 FPS ausgeführt werden muss, sondern auch eine höhere Auflösung mit 90 FPS. Die meiste Hardware kann das nicht.

Es stellt sich heraus, dass es nur eine sehr begrenzte Anzahl von Computern mit diesen oder besseren Spezifikationen gibt, sodass dies die Einführung von VR auf dem Desktop mehr als wahrscheinlich verlangsamt. Für Handys sollte jedoch jedes Android-Handy mit KitKat (4.4) oder höher keine Probleme mit der grundlegenden VR-Funktionalität haben. Für Daydream-Funktionen ist zum Zeitpunkt des Schreibens jedoch mindestens ein Nexus 6P erforderlich.

Die Zukunft von Virtual Reality und Android

Google war führend in Bezug auf VR für Handys. Das ab sofort verfügbare Google VR SDK und NDK ermöglichen eine sehr leistungsfähige VR-Entwicklung. Mit der Veröffentlichung von Google Daydream im Laufe dieses Jahres wird die mobile VR einen weiteren Schritt in die richtige Richtung machen. Samsung hat auch mit der Gear VR Erfolge erzielt. Motoren von Drittanbietern integrieren auch Google VR in ihre Motoren. Unreal Engine unterstützt jetzt Google VR in 4.12 und Unity ist auch für Google VR und Daydream bereit.

Einpacken

Virtuelle Realität hat ein großes Potenzial, und mit niedrigeren Preisen und einem größeren Druck von Unternehmen kann VR ein großer Erfolg werden. Die Art und Weise, wie VR funktioniert, ist eine sehr clevere Kombination verschiedener Technologien, die alle zusammenarbeiten, um ein großartiges Erlebnis zu schaffen. VR ist von stereoskopischen Gesichtspunkten bis hin zu 3D-Audio die Zukunft und kann nur noch besser werden. Lassen Sie uns in den Kommentaren wissen, ob Sie glauben, VR sei die nächste große Sache! Achten Sie darauf, auf VR Source für alles VR abgestimmt zu bleiben! /