Ta strona korzysta z plików cookies. Akceptuję.

Virtual Reality – (nie)nowoczesna koncepcja i jej rozwój

Virtual Reality – (nie)nowoczesna koncepcja i jej rozwój

Rzeczywistość wirtualna (ang. virtual reality, w skrócie VR) to trend, który stawia coraz większe kroki w obrębie wielu branż, w tym m.in. rozrywki, medycyny, nieruchomości czy marketingu. Pomysł biorący swój początek z 1950 roku, rozwijany przez lata 90., w dzisiejszych czasach jest już dostępny na szeroką skalę i cały czas „ewoluuje”. Aktualne osiągnięcia technologiczne pozwalają użytkownikom na przeżycie różnorodnych wrażeń, których nie byliby w stanie doświadczyć na co dzień.

Podróż do wnętrza organizmu

Pamiętasz serial animowany pt. „Było sobie życie”? Jeśli nie, to sprawdź (choćby na YouTube). Obraz był emitowany w polskiej telewizji od 1988 roku. Seria opowiada w przystępny sposób o tym, jak funkcjonuje ludzkie ciało oraz jakie procesy zachodzą w jego wnętrzu. Bohaterami serialu są postacie odgrywające role elementów występujących wewnątrz organizmu, takich jak np. białe krwinki czy enzymy oraz tych zewnętrznych, atakujących ustrój jak np. wirusy czy bakterie. W tamtych czasach mogłeś oglądać to jako animowaną bajkę dla dzieci i młodzieży – dzisiaj, dzięki nowym technologiom oraz koncepcji rzeczywistości wirtualnej (VR) mógłbyś wcielić się w każdą z tych postaci i obserwować procesy zachodzące w organizmie z perspektywy pierwszej osoby.

Czym właściwie jest VR?

Rzeczywistość wirtualna to najprościej mówiąc doświadczanie wykreowanych komputerowo środowisk i obiektów, które realnie nie istnieją lub nie mamy do nich w danym momencie dostępu, z poczuciem jakby były prawdziwe. Stopień odczuwania realizmu i zagłębienia w daną rzeczywistość jest określany mianem immersyjności. VR to najczęściej komputerowo wygenerowane trójwymiarowe środowisko, które użytkownik może eksplorować, i z którym może wchodzić w interakcje. Do VR można także zaliczyć popularne na portalach społecznościowych Facebook i YouTube, video oraz zdjęcia 360° – obrazy sferyczne, podczas oglądania których, to użytkownik decyduje w jakim kierunku chce patrzeć.

Formy rzeczywistości wirtualnej i jej projektowanie

Realizacje wykorzystujące wirtualną rzeczywistość należy rozpatrywać nie tylko pod kątem formy prezentowanych obrazów (o czym wspomniałem powyżej), ale także sprzętu, dzięki któremu możemy je oglądać. Te dwa wymiary powinno się uwzględniać podczas planowania projektów VR. Wśród urządzeń używanych do VR możemy wyodrębnić dwa główne kierunki –  gogle funkcjonujące w połączeniu ze smartfonem (np. Google Cardboard czy Samsung Gear VR) oraz gogle podłączane do komputera lub konsoli (np. HTC Vive, Oculus Rift czy PlayStation VR) – istnieje jeszcze trzeci, rozwijający się kierunek, tzw. „gogle autonomiczne”, jednak ze względu na świeżość technologii, jego opisem postanowiłem zająć się trochę dalej w tekście. To, na jakie rozwiązanie się zdecydujemy zależy od kilku zmiennych definiujących projekt, wśród nich są: cel, grupa docelowa, czas realizacji, budżet, wymagana jakość oraz sposób/miejsce dystrybucji. Analiza tych czynników pozwoli na wybór i dopasowanie odpowiedniej formy prezentacji do potrzeb. W celu wyjaśnienia zależności oraz zalet i wad poszczególnych metod posłużę się diagramem przygotowanym przez Davida Burdena z firmy Daden Limited.[1]

Źródło: https://www.hypergridbusiness.com/2016/02/four-major-types-of-virtual-reality/

Jak widać, rozwiązania wykorzystujące smartfony są tańsze w produkcji oraz łatwiejsze w dystrybucji przez co znacznie dostępniejsze dla użytkowników. Minusami tej metody mogą być gorsza jakość i ograniczona interaktywność, a co za tym idzie, krótszy czas zaangażowania. Bardziej zaawansowane urządzenia mogą z kolei wyświetlać złożone środowiska z angażującymi elementami interakcji (np. dzięki dodatkowym kontrolerom) ale są droższe i mniej poręczne ze względu na konieczność obecności wydajnego komputera wraz z okablowaniem. Forma wyświetlanych obrazów nie jest również bez znaczenia. Możliwość wygenerowania trójwymiarowego środowiska specjalnie na potrzeby projektu daje dużą dowolność (nie musi ono nawet istnieć w rzeczywistości). Taka realizacja może zawierać elementy, z którymi użytkownik będzie wchodził w interakcje, ale będzie charakteryzowała się także długim czasem i dużym kosztem produkcji. Dla porównania np. video 360° można szybko i niedrogo stworzyć, lecz użytkownik będzie zmuszony do oglądania narzuconych mu scen, bez możliwości dowolnego poruszania się w przestrzeni i ingerencji w wyświetlane środowisko.

Skąd wziął się ten pomysł?

Ciężko jednoznacznie określić kto jest ojcem wirtualnej rzeczywistości, ponieważ w jej rozwój od początku zaangażowanych było wielu ludzi, można natomiast wskazać osobę, której udało się jako pierwszej skonstruować urządzenie w pełni angażujące wszystkie zmysły. W 1950 roku, amerykański filmowiec Morton Heilig wymyślił, a następnie w 1962 roku zbudował i opatentował „Sensoramę” – automat wyświetlający pięć krótkich stereoskopowych filmów 3D z dźwiękiem stereo. Maszyna wyposażona była w wibrujące krzesło, wentylatory imitujące podmuch wiatru oraz generatory zapachów.[2]

Źródło: http://mortonheilig.com/

Wywiad z Mortonem Heilig’iem na temat Sensoramy

We wspomnianym czasie nie było jeszcze konkretnego terminu nazywającego tę ideę. W 1987 roku Jaron Lanier – amerykański informatyk, kompozytor, pisarz i futurolog określił ją jako „virtual reality”. Na przestrzeni czasu powstało wiele urządzeń – w tym pomysły wykorzystujące wyświetlacze w postaci hełmu/gogli (ang. Head Mounted Display, w skrócie HMD), które są najpopularniejszą metodą prezentacji VR do dzisiaj (tzw. headsety). W latach 90. twórcy urządzeń VR zmagali się z trudnościami technologicznymi nie pozwalającymi osiągnąć na tyle odpowiedniego poziomu immersji, by uczynić go popularnym w stopniu, jaki ma to miejsce dzisiaj. Po roku 2000 nastąpił znaczny postęp.

Wirtualna rzeczywistość XXI wieku

Dzięki szybko rozwijającym się technologiom komputerowym (w tym mobilnym) rozpowszechnienie wirtualnej rzeczywistości na szeroką skalę stało się realne. Rozwój smartfonów z ekranami o dużej gęstości, umożliwiających wyświetlanie grafiki 3D lub filmów i zdjęć w połączeniu z różnymi zestawami gogli (np. Google Cardboard, Samsung Gear VR, Google Daydream View,) pozwolił na stosunkowo niedrogie i praktyczne wykorzystanie ich jako urządzeń do VR. W ramach postępu technologicznego w 2012 roku, na platformie crowdfundingowej kickstarter (serwis umożliwiający prowadzenie zbiórek finansowych wspierających ciekawe i innowacyjne projekty) pojawił się pierwszy prototyp tzw. sprzętu high-end VR czyli gogli o nazwie Oculus Rift – działających z odpowiednio wydajnymi komputerami wyposażonymi w dobre karty graficzne. Urządzenia high-end VR są w stanie obsłużyć dużo bardziej skomplikowane i efektowne środowiska niż smartfony. Dziś mamy na rynku wielu mocnych graczy jeśli chodzi o tę półkę urządzeń – Oculus Rift, HTC Vive, PlayStation VR (headset działający z konsolą PlayStation 4) oraz headsety obsługujące platformę Windows Mixed Reality: Samsung HMD Odyssey, Acer Headset, Dell Visor, HP Headset, Lenovo Explorer. Rok 2018 przynosi natomiast, dostępność tzw. headsetów autonomicznych (ang. standalone VR headsets), czyli nie potrzebujących do działania smartfonów czy dodatkowych komputerów z plączącymi się kablami – są to: Oculus Go z dostępem do platformy Oculus (tej samej co w headsecie Gear VR), Lenovo Mirage Solo z systemem operacyjnym Daydream (Google), HTC Vive Focus z dostępem do nowej platformy Vive Wave i sklepu Viveport z contentem VR, Pico Neo również z dostępem do Vive Wave i w końcu łączący ze sobą możliwości sprzętu high-end z mobilnym – Oculus Santa Cruz, wyposażony w sześć stopni swobody (ang. six degrees of freedom, w skrócie 6DOF) czyli możliwość poruszania się po VR nie tylko za pomocą ruchów głowy polegających na przechylaniu jej na boki (ang. roll), do przodu/tyłu (ang. pitch) czy przekręcając w lewo i prawo (ang. yaw) ale również całkowitym poruszaniu się w przestrzeni – w przód/tył (ang. surge), w górę/dół (ang. heave) i w lewo/prawo (ang. sway) bez potrzeby użycia dodatkowego kontrolera (przewidywana data premiery urządzenia to koniec 2018 lub początek 2019 roku).

6DOF – sześć stopni swobody (ang. six degrees of freedom)

Źródło: https://en.wikipedia.org/wiki/Six_degrees_of_freedom

VR to nie tylko gogle

Rzeczywistość wirtualna to nie tylko obraz wyświetlany za pomocą gogli – to również dźwięk oraz coraz częściej próba wpływu na zmysły dotyku i równowagi. Na rynku dostępne są urządzenia sczytujące położenie oraz ruchy dłoni i palców. Takim narzędziem jest sensor Leap Motion, który można przymocować do gogli VR, dzięki czemu użytkownik jest w stanie widzieć swoje ręce również w wirtualnym środowisku, co więcej, może nimi chwytać różne przedmioty. Minusem urządzenia jest brak odczuwania dotyku oraz występujących w rzeczywistości oporów i ciężaru chwytanej materii. W celu osiągnięcia wyższego poziomu immersji, konstruktorzy tworzą urządzenia haptyczne potrafiące symulować uczucie dotyku. Dzięki tzw. haptycznemu sprzężeniu zwrotnemu (ang. haptic feedback), będąc zanurzonym w środowisku VR, użytkownik jest w stanie dotykać oraz brać do rąk prezentowane tam obiekty, czując jednocześnie symulację ich powierzchni i ciężaru. Do takich urządzeń należą produkty firmy CyberGlove Systems – specjalne rękawice (CyberGlove) umieszczane w egzoszkielecie (CyberGrasp), którego konstrukcja pozwala na wywieranie sił oddzielnie na każdy palec użytkownika. 22 czujniki umieszczone w rękawicy umożliwiają płynne śledzenie położenia palców dłoni. Firma posiada także specjalne ramie (CyberForce) wywierające wpływ na całą rękę – urządzenie może być pomocne w ramach rehabilitacji osób po przebytym udarze. Innym ciekawym narzędziem jest Falcon Pistol Grip firmy Novint Technologies – urządzenie pozwalające na zastąpienie myszy w grach komputerowych. Falcon bardzo dobrze symuluje np. odczucia związane ze strzelaniem z różnego rodzaju broni. Coraz częściej spotkać można systemy angażujące całe ciało, oddziałujące na zmysł równowagi – należą do nich np. specjalne fotele firmy Innosimulation poruszające się zgodnie z prezentowaną treścią VR (np. wyścigi samochodowe czy roller coastery), symulator latania Birdly firmy Somniacs wyposażony w platformę do leżenia i wentylator imitujący pęd powietrza czy platforma lokomocyjna Virtualizer firmy Cyberith umożliwiająca poruszanie się po środowiskach VR.

Przyszłość VR

Rozwój rzeczywistości wirtualnej oraz możliwości jakie oferuje jest bardzo intensywny. Już w momencie powstawania tego artykułu, na rynek wypuszczane są coraz to nowsze urządzenia, których nie udało mi się uwzględnić w treści. VR ma wiele wspólnego z inną (a może nie do końca inną?) koncepcją jaką jest rzeczywistość rozszerzona (ang. augmented reality, w skrócie AR). O AR więcej napiszę w kolejnym artykule. Dlaczego wspominam zatem w tym miejscu o AR? Ponieważ wydaje się, że przyszłość obu tych koncepcji może być zbieżna. Zarówno VR jak i AR od początku obrały sobie różne ścieżki rozwoju, które z dużym prawdopodobieństwem dążą do jednego rozwiązania – połączenia tych technologii. W ten sposób rodzi się kolejna koncepcja, czyli rzeczywistość mieszana (ang. mixed reality, w skrócie MR) – więcej o MR wspomnę również przy okazji artykułu dotyczącego AR. Na koniec pozwolę sobie przytoczyć krótki fragment artykułu Michaela Abrasha z firmy Oculus (Oculus Chief Scientist). „AR i VR są dziś innymi doświadczeniami, lecz gdy przez kolejną dekadę dojrzeją, staną się zbieżne a głównym doświadczeniem, które je zespoli będzie możliwość swobodnego mieszania świata prawdziwego z wirtualnym.”

[1] Na podstawie: http://www.hypergridbusiness.com/wp-content/uploads/2016/02/DadenVRLandscape.png

[2] Źródło: https://www.vrs.org.uk/virtual-reality/history.html

Autor: Rafał Szmidt