Přehled headsetů pro virtuální a rozšířenou realitu

Po článku, v kterém jsme bádali minulostí stereoskopie, se vracíme zpátky do současnosti. Konečně to vypadá, že by se koncept virtuální (resp. rozšířené) reality mohl brzy začít prosazovat, čemuž nasvědčuje i zájem některých softwarových vývojářů, protože bez podpory na straně aplikací se to neobejde. Vděčíme za to zejména lepším zobrazovacím technologiím (headset obsahuje dva malé displeje, jež musí mít vysoké rozlišení) a také výkonnějšímu hardwaru, protože oproti běžnému monitoru je nutné scénu renderovat dvakrát – pro každé oko samostatně.

Rozdíly mezi VR a AR

V první řadě bychom si měli ujasnit, jaký je rozdíl mezi virtuální realitou (Virtual Reality -> VR) a rozšířenou realitou (Augmented Reality -> AR). Kdybychom si měli jednoduše ukázat, jak headsety rozpoznat, stačí se podívat, jestli má zařízení průhledný displej. Pokud ano, jedná se o zařízení pro AR, pokud ne, jedná se o zařízení pro VR.

Z toho vyplývá i základní podstata obou druhů zařízení. VR headset překryje kompletně realitu, která se děje okolo vás, a nahradí ji svou vlastní, a to včetně zvuků. AR má jiný cíl. Protože je displej průhledný a za pomocí kamer se snímá, co vy vidíte, je možné rozšířit vjem z normálního světa.
V praxi to může vypadat tak, že vám někdo např. zavolá na Skype. Na nejbližší zdi se vám ukáže, že někdo volá a bude vám nabídnut video přenos přímo na zeď, kde v reálném světě nic není. Využití je pochopitelně mnohem širší, zařízení pro AR dokáže vytvářet imaginární předměty v reálném světě. To znamená, že možnosti jsou v podstatě neomezené (hraní her, navrhování nového nábytku do pokoje, navigace v terénu nebo v budovách, v průmyslovém nasazení zobrazování různých schémat apod.).

V čem se ale oba typy pozměněné reality neliší, je potřeba slušného výkonu. Pro virtuální realitu se počítá, že budou potřeba počítače jen s nejvýkonnějšími grafickými kartami, zatímco procesory budou stačit středně výkonné (např. pár posledních řad i5 od Intelu). Pro AR se používají nejmodernější výkonné, ale i úsporné čipy, protože hardware pro AR se ukrývá v brýlích a je nezávislý na okolí.

Důležité parametry a základy fungování

Abyste se vyznali v terminologii, která se používá u headsetů, a v jejich parametrech, projdeme si nejdůležitější principy fungování a parametry.

Z čeho se headset skládá? Normální headset obsahuje kabely na propojení s počítačem, jedná se o velké brýle, které jsou doplněny o uchycení na hlavu a o sluchátka. Uvnitř je těsně před očima displej. V případě AR je průhledný a rozdělen pro každé oko, v případě VR je neprůhledný - navíc je rozdělen pro každé oko tak, že se uživatel dívá přes dvě čočky, které zvyšují zorné pole. Obraz je následně natáčen podle informací z akcelerometrů umístěných v přístroji.

Jak takový headset pro VR funguje? Ve většině případů jej připojíte k počítači, případně PlayStationu 4 prostřednictvím konektoru HDMI a USB. Ovladače jsou často bezdrátově spojené s headsetem. Potom na počítači spustíte aplikaci a nasadíte si headset. Najednou se ocitnete v jiném světě, kde se budete moci pohybovat a dělat různé činnosti podobně jako v tom reálném.

Jak funguje zařízení pro AR? To už je trochu složitější. V první řadě snímá, na co se uživatel zrovna dívá. Systém rozpozná předměty, např. stůl nebo stěnu. Potom si uživatel řekne, že chce na stole zobrazit např. svět Minecraftu, tak se mu tam zobrazí svět Minecraftu. Ten svět se následně nemění jen v čase, ale i podle toho, z jakého úhlu se na něj uživatel dívá.

Rozšířená realita se sice zobrazuje pouze na displeji před uživatelovýma očima, ale díky speciální technologii a rychlému vykreslování nových obrázků při pohybech hlavou vše vypadá, jako by bylo v prostoru. Přitom vše působí reálně, jako by to tam bylo i ve skutečnosti. Každopádně není nic názornějšího než video.

A teď k základním parametrům. Na první pohled se může zdát, že u displeje na hlavu není moc co řešit, opak je ale pravdou. Headsety nabídnou velké množství různých parametrů, na které je dobré dávat pozor.

Asi základním parametrem je obnovovací frekvence obrazovky. Ta bude pro začátek dosahovat 90-120 Hz, tedy 90-120 snímků za sekundu (fps). Na druhou stranu vysoká obnovovací frekvence samotného displeje ještě nemusí nic znamenat. Prvořadé je, aby se do headsetu dostal z počítače dostatečný počet snímků za sekundu. Pozor, nepleťte si to s aktivními stereoskopickými monitory, které mají 120 Hz, protože v jejich případě se počet fps rozdělí mezi dvě oči, takže ve výsledku jde jen o 60 Hz. V případě obnovovací frekvence platí pravidlo - čím více, tím lépe. Vysoký počet snímků je potřeba k věrohodnému ošálení mozku. Kdyby zaregistroval, že se obraz hýbe pomaleji, než jak se hýbe hlava, pohybové ústrojí by situaci mohlo vyhodnotit podobně, jako když jste na lodi - houpete se, ale vše okolo je statické. Z nízkého počtu snímků za sekundu (ať už z důvodu pomalého počítače, nebo nedostatečné obnovovací frekvence, nebo obojího) mohou nastat nevolnosti.

Dalším podstatným parametrem je rozlišení, resp. jemnost displeje. Sice se uvádí, že nad 300 ppi (pixelů na palec) není možné u telefonů vidět jednotlivé pixely, v headsetech jsou displeje mnohem blíže očím, a proto je možné je rozeznat. Avšak jemnost přes 400 ppi by měla být dostačující.

Zapomínat by se nemělo na FOV (Field of View), zorný úhel pohledu. V normálním světě má člověk i periferní vidění, které dosahuje zhruba 160°, pokud člověk nic periferně neuvidí, může to zkazit dojem ve VR (v AR vidí periferně stále díky průhlednému displeji), případně může i trpět nevolnostmi. Větší FOV je proto lepší.

Když odejdeme od displeje, naše pozornost musí padnout na váhu zařízení, protože ho budeme nosit hodiny na hlavě.

Součástí headsetů bývá i ozvučení. Je důležité se podívat, jestli náhodou nejde o headset, který není sluchátky vybaven. Protože v takovém případě byste se museli podívat po pohodlném řešení, jež konstrukčně nebude překážet headsetu.

Důležitým aspektem headsetu je počet her, které jsou kompatibilní. Již teď se rýsují první platformy, PS4, SteamVR, Android, na kterých bude různé množství her. Při koupi VR zařízení je tak důležité zvážit, kterým směrem se budete ubírat, případně jaké zařízení již máte.

A teď vzhůru k jednotlivým přístrojům!