Kan virtuell verklighet klippa sladden?

Annons

Låt oss inte finhacka ord: Jag är synlig väckt av Valves nya Virtual Reality-headset Valve & HTC tillkännager nya VR-headset som ska skickas till jul 2015Valves nya VR-headset är det bästa världen någonsin har sett. Har Oculus en chans? Läs mer .

Vive, skapad i samarbete med HTC, har perfekt spårning av ditt huvud och två styrenheter, en bekväm upplösning på 2160 x 1200 och en ultraskarp 90 Hz OLED-skärm. Dess kommer ut i åroch erbjuder interaktiva VR-upplevelser som ger en långvarig känsla av fysisk närvaro i den virtuella scenen.

För att få en uppfattning om hur bra spårningen är, kolla in den här videon av "The Gallery", ett VR-spel som spelas på Vive.

Utmaningen med fri-roaming virtuell verklighet

Vive är fantastisk. Men om du läser recensionerna av prototyphörlurarna som surrar in börjar du märka det ett specifikt klagomål fortsätter att dyka upp.

Venture Beat:

”Under min prövning med prototypen bar jag ett bälte för att hålla ett bunt av sladdar ur min väg - och nu när jag tänker på det, Valve måste ha haft någon som gick runt med mig för att se till att jag inte föll över någon slack som jag skapade när jag flyttade runt rum."

instagram viewer

PC MAG:

"Eftersom det är en helt interaktiv, vandringsupplevelse, måste du rensa ut möblerna från mitten av rummet och försöka att inte trampa över kabeln som går tillbaka till datorn."

Gizmodo:

”Och det är förmodligen den främsta svaga punkten med HTC Vive. Det är som Matrisen i det känns verkligt men också genom att du är ansluten till en dator med en kabel som kommer ut från bakhuvudet. Det kommer ibland att begränsa din fria rörelse och är ibland (men inte ofta, enligt min erfarenhet) en snubbningsrisk. Det är inte en mycket stort problem men märks ändå. ”

En del av detta beror på att headsetet är en prototyp med fem kablar (konsumentversionen bör bara ha en, en kombinerad USB- och HDMI-kabel som ansluter headsetet till datorn). Problemet verkar dock vara grundläggande för trådbundna headset som låter dig gå fritt Se oss prova Oculus Rift Crescent Bay vid CES 2015Oculus Rift Crescent Bay är en helt ny prototyp som visar upp några spännande förbättringar inom virtual reality-tekniken. Vi testar det på CES 2015. Läs mer . Sladdar är en snubbningsrisk, och också bara en slags bummer. De hindrar dig från att ta din VR-enhet ut ur rummet, mycket mindre huset.

Detta kommer att bli mer ett problem när vi börjar använda VR som ett grundläggande gränssnitt för våra operativsystem.

Vi hade inte datorer så länge innan vi ville ha en mobilversion av upplevelsen (bärbara datorer, smartphones och surfplattor). VR kommer att vara på samma sätt, särskilt när vi börjar integrera augmented reality-funktioner längs linjerna Microsoft HoloLens 8 verkliga användningsområden för Microsoft HoloLensMicrosofts HoloLens är cool, men vad kommer du faktiskt att använda den till? Vi kör ner de mest spännande möjligheterna. Läs mer .

Tyvärr visar det sig att koppla från VR-headset från datorer är en stor teknisk utmaning och ett som vi fortfarande inte vet hur vi ska lösa. Det finns dock två lovande tekniker i horisonten som kan hjälpa till att lösa problemet.

Lösning 1: PC Streaming

En uppenbar metod för programmet är att använda din dator för att återge den virtuella världen och sedan strömma de återgivna bilderna till headsetet via WiFi (som Steamlink, som strömmar spel från din PC till din TV). Problemet med denna metod är latens. I virtual reality vill du minimera förseningen mellan att flytta och se den rörelsen som återspeglas på skärmen. Söta fläcken är i allmänhet överens om att vara under 20 millisekunder.

Modern videoströmning kan komma ner till under ett millisekund latens, vilket är en bra start. Tyvärr är en okomprimerad 1440p 90hz videoström nästan 8 gigabit per sekund av data. Konsumentens WiFi-routrar kan hantera cirka 100 megabit. Till och med de mest avancerade industriella routrarna går ut max cirka 800 megabit, åtta gånger mindre än vad som behövs. För att fixa detta måste du komprimera bilderna innan du skickar dem. Komprimerings- och dekomprimeringsprocessen lägger till 80 ms för latens, vilket kommer gör dig sjuk.

Det finns några möjliga lösningar på det här problemet:

Förbättringar av bandbredd

En metod är att försöka öka hur mycket bandbredd som finns tillgänglig. 5G-nät, som kommer att finnas tillgängliga om fem år, kan möjliggöra hastigheter på cirka en terabit per sekund, vilket kan hantera futuristiska 8K HMD utan kompression. På närmare sikt, Li-Fi (en internetteknologi baserad på snabbt pulserande LEDS) kan tillåta överföringshastigheter på 10 GB / s vid mycket låga latenser, vilket skulle möjliggör trådlösa versioner av aktuell generation VR-headset under de närmaste åren, även om tekniken inte är tillgänglig för konsumenter än.

Det här är förmodligen den bästa lösningen på problemet, men det kommer inte att vara tillgängligt för konsumenterna på minst ett år eller två, kan vara dyrt, och upplösningen kommer troligen att ligga bakom de högst uppkopplade headseten tills lämpliga 5G-nätverk anlända.

Lokal vridning

Ett mer komplicerat alternativ skulle vara att acceptera 80ms latens och försöka korrigera för det efter det faktum genom att vrida den gamla bilden till den nya huvudpositionen. Detta ger fortfarande en viss ingångsfördröjning, men inte den illamående huvudrörelsetypen.

Standardmetoden för denna typ av problem är asynkron tidsvarp, som samlar in data från datorn och snurrar den med en liten GPU på headsetet för att visa den gamla bilden från ett nytt perspektiv, vilket gör att headsetet kan uppdateras flytande trots den höga latensen.

Vid första rodnad låter det som en magisk kula. Tyvärr finns det några stora fångster. För att citera Michael Antonov, en Oculus-forskare,

”Positiv domare är en av de mest uppenbara artefakterna med endast tidsorienterad orientering. När du flyttar ditt huvud återspeglas endast den extra rotationskomponenten i de ATW-genererade bilderna, medan all translationell huvudrörelse sedan ramen gjordes ignoreras. Detta innebär att när du flyttar ditt huvud från sida till sida, eller till och med bara roterar ditt huvud som översätter dina ögon, kommer du att se domare med flera bilder på objekt som är nära dig.

[…]

Ett möjligt sätt att adressera positionsdömare är att implementera fullständig positioneringsvarvning, som tillämpar både översättning och orienteringsuppsättningar på den ursprungliga återgivna ramen. Positionsvridning måste ta hänsyn till djupet på den ursprungliga renderade ramen och förskjuta delar av bilden med olika mängder. En sådan förskjutning genererar emellertid artefakter för obeslutning vid objektkanter, där rymdområden upptäcks som inte har data i den ursprungliga ramen. "

Det finns flera tekniker för att samla upp data för att fylla hålen skapade av positionell tidsvarning, men alla lämnar efter sig artefakter, och de som lämnar de minsta artefakterna är de mest beräkningsbara dyra. Problemet liknar det som de möter försöker visa VR-djupvideo VR är på väg att ändra filmskapning för alltid: Så här gör duVirtuell verklighet är ett nytt sätt att kommunicera med din tittare och många med bakgrund i traditionell filmskapande tycker möjligheterna är spännande. Läs mer .

För att kunna fixa detta problem perfekt måste utvecklare hitta ett sätt att överföra extra data för att fylla i hålen. Några möjliga tillvägagångssätt:

• Rendera fält- och närfältobjekt separat och strömma båda bilderna
• Render a ljus fält, som kan projiceras på nytt av stora huvudförskjutningar utan diskriminering
• Utveckla extremt sofistikerade huvudrörelsemodeller och använd förutsägelse för att minimera fusk för diskriminering

Det är inte klart vad som är den bästa lösningen här. Ingen av de metoder som vi känner till är perfekta, och vissa av dem kräver mer forskning. Att räkna ut om omprojektion är en bra idé är en del av hur mycket vi kan minimera artefakterna. Det är en lovande möjlighet, men det finns många obesvarade frågor.

Lösning 2: Lokal rendering

En helt annan strategi är att glömma datorn och göra rendering lokalt på headsetet. Så här fungerar Microsofts HoloLens och Samsungs Gear VR. Inte mycket är känt om HoloLens Fem frågor om Microsofts "Project HoloLens"Microsofts nya Augmented Reality-headset är väldigt spännande - men kan de lösa de grundläggande problemen med AR? Läs mer , men Gear VR har ett antal allvarliga begränsningar. Dess mobila GPU kan hantera några blygsamma VR-upplevelser (med intensiv optimering), men knappt. Värmehantering är en fråga, upplösningen och uppdateringsfrekvensen stiger inte till den nivå som krävs för närvaro i scenen, och headsetet har ingen positionsspårning. En del av detta beror på begränsningarna i mobiltekniken och kommer snart att bli bättre, böjd av tidvattnet i Moore's Law.

Vissa av dessa problem är emellertid resultatet av att man måste konstruera runt en smartphone som inte var designad för VR. Om du byggde ett mobilt VR-headset från början kan du göra många saker annorlunda. Designers kan ha två avancerade mobila GPU: er, en mycket uppdaterad skärm och ett stort batteri. De kan också sprida komponenter för bättre viktfördelning och värmebehandling. Den resulterande formfaktorn kan se mycket ut som Sony Morpheus.

Eller, om ingenjörer ville bli ambitiösa, kunde de bygga något mer som mini-PC: ett litet bärbart block av computronium som innehåller en eller flera bärbara GPUer, en fläkt och ett stort batteri. Den här enheten skulle ha en formfaktor som liknar en Walkman och skulle driva en HMD via en enda kabel.

Den nuvarande NVIDIA-flaggskeppet GPU, GTX 980, vilket Oculus använder internt bara cirka 40% snabbare än dess mobila motsvarighet, 980M, och det är mycket liten. Det är förmodligen möjligt att anpassa två av dem i ett fanny-paket, med utrymme att spara för resten av tarmen på en liten mobil dator.

Obs till hårdvaruutvecklare: låt pressen under inga omständigheter beskriva din produkt som ett "fanny pack".

Denna formfaktor skulle vara tjockare än ett fristående headset, för att inte tala om dyra - baksidan av kuvertets matematik föreslår en prispoäng på cirka 2500 dollar. Det är möjligt att moderna konsumenter inte är intresserade av produkter som är olämpliga. Men det är det enda sättet för ett mobilt VR-headset att leverera prestanda som är konkurrenskraftiga med PC VR, och jag misstänker att hardcore-spelare och andra irredeemables kommer att göra det. Det finns en lång historia av nördar som leder teknikens framkant genom att vara villiga att bära produkter som får dem att se löjliga ut.

Just nu lider mobila headset av en oförmåga att ge positionell spårning, vilket orsakar en illamående känsla av att världen är knuten till din överkropp när du försöker flytta. Detta problem kan dock snart lösas. På kort sikt Valves "Fyr" positionell spårningsteknik är en utmärkt lösning: laserprojektorerna är dumma, vilket innebär att de kan plattas för att täcka stora utrymmen och kan betjäna många enheter på en gång. Som ett resultat kan fyrspårning under de närmaste åren bli en billig tjänst som hem och företag erbjuder, precis som WiFi är idag, så att du kan använda mobil VR-hårdvara i de flesta inomhus utrymmen.

På längre sikt, när djupkamera förbättras i upplösning och ljudnivå, bör det börja vara möjligt att använda dem för positionsspårning, med tillräcklig precision för att ge en känsla av VR-närvaro. Detta möjliggör fristående VR-produkter som är lämpliga för utomhusbruk och augmented reality-användning.

Framtiden för mobil VR

På lång sikt är mobila headset där VR-tekniken går.

Vi kan göra matematiken i Moores lag genom att ta reda på hur många fördubblingar vi är borta från att kunna göra fotorealistiska virtuella världar på mobila enheter. High-end-datorer är kanske fem dubbleringar (en annan konsolgeneration) från att kunna leverera fotorealistiska spelupplevelser på 1080p. För VR behöver vi en fördubbling för 3D och ytterligare tre för att göra vid 8K per öga som behövs för att eliminera oskärpa och skärmdörreffekten. För att kunna redogöra för mobilplattformen behöver vi cirka fyra dubbleringar till för att komma ihåg avancerade datorer.

Om du lägger till alla dubbleringarna och multiplicerar med de arton månader som dikterats av Moores lag får du ungefär tjugo år (2035), vilket är punkt där ingen kommer att kunna skilja skillnaden mellan en VR-scen gjord på en smartphone och en som återges på en avancerad speldator. Vid den tidpunkten finns det ingen anledning att någonsin använda ett datordrivet headset igen.

Fram tills den dagen kommer, misstänker jag att vi kommer att se både trådbundna och trådlösa VR-PC-driven VR-headset på ett tag. Trådlösa headset är mer praktiska, men trådbundna headset erbjuder bättre upplösning - åtminstone tills 5G-nät är fullt mogna.

På den andra sidan av klyftan kommer mobila headset att fortsätta förbättras och ta bort marknadsandelar från datorn när vi glider långt tillräckligt upp kurvan för minskande avkastning, med fler och fler människor som är villiga att offra en blygsam mängd trohet för flexibilitet. Konkurrensen blir hård och förhoppningsvis bra för konsumenten. Personligen kan jag inte vänta.

Glada för trådlösa headset? Känner du till en teknik som vi missade? Låt oss veta i kommentarerna!

Bildkrediter: Barone Firenze Via Shutterstock, "Inspelning av Isans ...", av Edvvc, "Phubby, "Av Kevin Lin," HTC VR, "av HTC,"Ånglänk, "Av Valve,"Moores lag, ”Av Wikimedia