A realidade virtual pode cortar o fio?

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Não vamos medir palavras: estou visivelmente excitado pelo novo fone de ouvido de realidade virtual Valve e HTC anunciam novo fone de ouvido VR que será lançado no Natal de 2015O novo fone de ouvido VR da Valve é o melhor que o mundo já viu. Oculus tem uma chance? consulte Mais informação .

O Vive, criado em parceria com a HTC, possui rastreamento perfeito de sua cabeça e dois controladores, uma confortável resolução de 2160 x 1200 e uma tela OLED de 90 hz ultra nítida. Está saindo este anoe oferece experiências interativas de RV que fornecem uma sensação sustentada de presença física na cena virtual.

Para ter uma noção de quão bom é o rastreamento, confira este vídeo de "The Gallery", um jogo de realidade virtual que está sendo jogado no Vive.

O desafio da realidade virtual de roaming gratuito

O Vive é fantástico. No entanto, se você ler as resenhas dos fones de ouvido protótipos que estão surgindo, começará a perceber que uma queixa específica continua aparecendo.

Venture Beat:

"Durante meu teste com o protótipo, usei um cinto para manter um monte de cabos fora do meu caminho - e agora que penso nisso, A Valve deve ter alguém andando comigo para ter certeza de não tropeçar em nenhuma folga que criei enquanto me movia pela sala."

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PC MAG:

"Por ser uma experiência totalmente interativa, você precisa limpar os móveis do centro de uma sala e tentar não tropeçar no cabo que segue de volta para o PC".

Gizmodo:

"E esse é provavelmente o principal ponto fraco do HTC Vive. É como O Matrix isso parece real, mas também porque você está conectado a um PC com um cabo que sai da parte de trás da sua cabeça. Ocasionalmente, isso limita seu movimento livre e às vezes (mas não frequentemente, na minha experiência) é um risco de tropeço. Não é um muito grande problema, mas perceptível de qualquer maneira. ”

Parte disso ocorre porque o fone de ouvido é um protótipo com cinco cabos (a versão para consumidor deve ter apenas um, um cabo USB e HDMI combinado conectando o fone de ouvido ao PC). No entanto, o problema parece ser fundamental para fones de ouvido com fio que permitem andar livremente Veja-nos experimentar o Oculus Rift Crescent Bay na CES 2015O Oculus Rift Crescent Bay é um novo protótipo que mostra algumas melhorias interessantes na tecnologia de realidade virtual. Experimentamos na CES 2015. consulte Mais informação . Os cabos são um risco de tropeçar e também são apenas uma chatice. Eles impedem que você retire seu dispositivo de realidade virtual da sala, muito menos a casa.

Isso se tornará mais um problema quando começarmos a usar a VR como uma interface básica para nossos sistemas operacionais.

Não possuíamos PCs por muito tempo antes de querermos uma versão móvel da experiência (laptops, smartphones e tablets). A RV será da mesma maneira, principalmente quando começarmos a integrar recursos de realidade aumentada ao longo das linhas do Microsoft HoloLens 8 usos no mundo real para Microsoft HoloLensO HoloLens da Microsoft é legal, mas para que você realmente o usará? Descobrimos as possibilidades mais emocionantes. consulte Mais informação .

Infelizmente, desconectar os fones de ouvido de realidade virtual dos PCs é um grande desafio tecnológico e que ainda não sabemos como resolver. Existem, no entanto, duas tecnologias promissoras no horizonte que podem ajudar a resolver o problema.

Solução 1: Streaming de PC

Uma abordagem óbvia ao programa é usar o PC para renderizar o mundo virtual e transmitir as imagens renderizadas para o fone de ouvido via WiFi (como Steamlink, que transmite jogos do seu PC para sua TV). O problema com essa abordagem é a latência. Na realidade virtual, você deseja minimizar o atraso entre mover e ver esse movimento refletido na tela. Geralmente, o ponto ideal é menos de 20 milissegundos.

O streaming de vídeo moderno pode chegar a menos de um milissegundo de latência, o que é um ótimo começo. Infelizmente, um fluxo de vídeo descompactado de 1440p e 90hz representa quase 8 gigabits por segundo de dados. Os roteadores WiFi do consumidor podem lidar com cerca de 100 megabits. Até os roteadores industriais de ponta atingem o máximo cerca de 800 megabits, oito vezes menos do que o necessário. Para corrigir isso, você precisa compactar as imagens antes de enviá-las. O processo de compressão e descompressão adiciona cerca de 80 ms de latência, que vai te deixar doente.

Existem algumas soluções possíveis para esse problema:

Melhorias na largura de banda

Uma abordagem é tentar aumentar a quantidade de largura de banda disponível. As redes 5G, que devem estar disponíveis em cinco anos, podem permitir velocidades de cerca de um terabit por segundo, que podem lidar com HMDs 8K futuristas sem compressão. No curto prazo, Li-Fi (uma tecnologia da Internet baseada em LEDS de pulsação rápida) pode permitir velocidades de transferência de 10 GB / s em latências muito baixas, o que permitir versões sem fio dos fones de ouvido VR da geração atual nos próximos anos, embora a tecnologia não esteja disponível para os consumidores ainda.

Essa é provavelmente a melhor solução para o problema, mas não estará disponível para os consumidores por pelo menos um ano ou dois, pode ser caro, e a resolução provavelmente ficará para trás dos fones de ouvido com fio de ponta até as redes 5G adequadas chegar.

Entortamento local

Uma opção mais complexa seria aceitar os 80ms de latência e tentar corrigi-lo após o fato, distorcendo a imagem antiga para a nova posição da cabeça. Isso ainda produz algum atraso de entrada, mas não o tipo nauseante de movimento da cabeça.

A abordagem padrão para esse tipo de problema é o time-warp assíncrono, que coleta dados do PC e os distorce usando um pequeno GPU no fone de ouvido para exibir a imagem antiga de uma nova perspectiva, permitindo que o fone de ouvido seja atualizado com fluidez, apesar da alta latência.

À primeira vista, isso soa como uma bala mágica. Infelizmente, existem algumas grandes capturas. Para citar Michael Antonov, pesquisador do Oculus,

“O tremor posicional é um dos artefatos mais óbvios, com apenas o tempo de orientação. Quando você move a cabeça, apenas o componente rotacional adicional é refletido nas imagens geradas pela ATW, enquanto qualquer movimento de translação da cabeça desde que o quadro foi renderizado é ignorado. Isso significa que, ao mover a cabeça de um lado para o outro, ou mesmo girar a cabeça, o que traduz os olhos, você verá uma imagem de várias imagens tremer em objetos próximos a você.

[…]

Uma maneira possível de abordar a trepidação posicional é implementar a distorção posicional completa, que aplica correções de translação e orientação ao quadro renderizado original. A distorção posicional precisa considerar a profundidade do quadro renderizado original, deslocando partes da imagem em diferentes quantidades. No entanto, esse deslocamento gera artefatos de oclusão nas bordas do objeto, onde são descobertas áreas do espaço que não possuem dados no quadro original. ”

tem várias técnicas para criar dados para preencher os buracos criados pelo timewarp posicional, mas todos eles deixam para trás artefatos, e os que deixam menos artefatos são os mais caros em termos computacionais. O problema é semelhante ao enfrentado por aqueles tentando exibir vídeo de profundidade VR VR está prestes a mudar o cinema para sempre: veja comoA realidade virtual é uma nova maneira de se comunicar com o espectador, e muitas pessoas com formação em cinema tradicional acham as possibilidades interessantes. consulte Mais informação .

Para resolver esse problema perfeitamente, os desenvolvedores precisam encontrar uma maneira de transmitir dados extras para preencher os buracos. Algumas abordagens possíveis:

• Renderize objetos de campo distante e de campo próximo separadamente e transmita as duas imagens
• Renderizar um campo de luz, que pode ser reprojetada por grandes desvios de cabeça sem desoclusão
• Desenvolva modelos de movimento da cabeça extremamente sofisticados e use a previsão para minimizar erros de desoclusão

Não está claro qual é a melhor solução aqui. Nenhuma das abordagens que conhecemos é perfeita, e algumas delas exigem mais pesquisas. Descobrir se a re-projeção é uma boa idéia se resume a quanto podemos minimizar os artefatos. É uma possibilidade promissora, mas há muitas perguntas sem resposta.

Solução 2: renderização local

Uma estratégia completamente diferente é esquecer o PC e fazer a renderização localmente no fone de ouvido. É assim que o HoloLens da Microsoft e o Gear VR da Samsung funcionam. Não se sabe muito sobre o HoloLens Cinco perguntas sobre o "Project HoloLens" da MicrosoftO novo fone de ouvido de Realidade Aumentada da Microsoft é muito empolgante - mas eles podem resolver os problemas fundamentais da AR? consulte Mais informação , mas o Gear VR tem várias limitações sérias. Sua GPU móvel pode lidar com algumas experiências modestas de VR (com otimização intensiva), mas mal. Gerenciamento de calor é um problema, a resolução e a taxa de atualização não atingem o nível necessário para presença na cena e o fone de ouvido não possui rastreamento posicional. Parte disso é devido às limitações da tecnologia móvel e melhorará em breve, impulsionada pela maré da Lei de Moore.

No entanto, alguns desses problemas são o resultado de ter que criar um smartphone que não foi projetado para VR. Se você estivesse construindo um fone de ouvido VR móvel a partir do zero, poderia fazer muitas coisas de maneira diferente. Os designers poderiam ter duas GPUs móveis de última geração, uma tela de atualização muito alta e uma bateria grande. Eles também poderiam espalhar componentes para melhor distribuição de peso e gerenciamento de calor. O fator de forma resultante pode parecer muito com o Sony Morpheus.

Ou, se os engenheiros quisessem se tornar ambiciosos, poderiam criar algo mais parecido com mini-PC: um pequeno bloco vestível de computronium contendo uma ou mais GPUs para laptops, um ventilador e uma bateria grande. Este dispositivo teria um formato semelhante a um Walkman e acionaria um HMD através de um único cabo.

A atual GPU principal da NVIDIA, a GTX 980, que é o que o Oculus usa internamente, é apenas cerca de 40% mais rápido do que o seu homólogo móvel, o 980M, e é minúsculo. Provavelmente, é possível colocar dois deles em um pacote de nádegas, com espaço de sobra para o restante de um pequeno PC móvel.

Observação para desenvolvedores de hardware: em nenhuma circunstância permita que a imprensa descreva seu produto como um 'pacote de nádegas'.

Esse fator de forma seria mais robusto que um fone de ouvido independente, sem mencionar caro - a matemática do verso do envelope sugere um preço de cerca de US $ 2500. É possível que os consumidores modernos não se interessem por produtos difíceis de manejar. No entanto, é a única maneira de um headset VR móvel oferecer desempenho competitivo com o PC VR, e eu suspeito que jogadores hardcore e outros itens irrecuperáveis ​​serão capazes de fazê-lo. Há uma longa história de nerds que lideram a vanguarda da tecnologia, dispostos a usar produtos que os tornam ridículos.

No momento, os fones de ouvido móveis sofrem com a incapacidade de fornecer rastreamento posicional, causando uma sensação repugnante de que o mundo está preso ao seu tronco quando você tenta se mover. No entanto, esse problema pode ser resolvido em breve. No curto prazo, as válvulas da Valve Tecnologia de rastreamento posicional “farol” é uma ótima solução: os projetores a laser são burros, o que significa que podem ser colocados lado a lado para cobrir grandes espaços e podem servir muitos dispositivos ao mesmo tempo. Como resultado, nos próximos anos, o rastreamento de faróis pode se tornar um serviço barato que e as empresas fornecem, assim como o WiFi é hoje, permitindo que você use o hardware VR móvel na maioria das áreas internas espaços.

A longo prazo, à medida que as câmeras de profundidade melhoram a resolução e o nível de ruído, deve ser possível usá-las para rastreamento posicional, com precisão suficiente para fornecer uma sensação de presença de RV. Isso permitirá produtos VR independentes, adequados para uso em ambientes externos e de realidade aumentada.

O futuro da RV móvel

A longo prazo, os fones de ouvido móveis são para onde a tecnologia VR está indo.

Podemos fazer as contas da lei de Moore descobrindo quantas duplicações estamos longe de ser capaz de renderizar mundos virtuais fotorrealistas em dispositivos móveis. Os PCs sofisticados estão talvez a cinco duplas (outra geração de console) de serem capazes de oferecer experiências de jogos fotorrealistas a 1080p. Para VR, precisamos de uma duplicação para 3D e mais três para renderizar aos 8K por olho necessários para eliminar o desfoque e o efeito da porta da tela. Para dar conta da plataforma móvel, precisamos de mais quatro duplicações para alcançar PCs de ponta.

Se você somar todas as duplicações e multiplicar pelos dezoito meses ditados pela lei de Moore, você terá aproximadamente vinte anos (2035), que é o ponto em que ninguém será capaz de dizer a diferença entre uma cena de VR renderizada em um smartphone e outra em um PC de jogos de última geração. Nesse ponto, não haverá mais motivo para usar um fone de ouvido voltado para PC.

Até esse dia chegar, suspeito que veremos os fones de ouvido VR com fio e sem fio VR por um tempo. Os fones de ouvido sem fio serão mais convenientes, mas os fones de ouvido com fio oferecerão uma melhor resolução - pelo menos até que as redes 5G estejam totalmente maduras.

Do outro lado da divisão, os fones de ouvido móveis continuarão melhorando e diminuindo a participação de mercado do PC à medida que avançamos suficiente na curva de retornos decrescentes, com mais e mais pessoas dispostas a sacrificar uma quantidade modesta de fidelidade por flexibilidade. A competição será acirrada e, esperançosamente, boa para o consumidor. Pessoalmente, mal posso esperar.

Animado por fones de ouvido sem fio? Sabe de uma tecnologia que perdemos? Deixe-nos saber nos comentários!

Créditos da imagem: Barone Firenze Via Shutterstock, "Gravando Isan's ...", de Edvvc, "Phubby, Por Kevin Lin, "HTC VR", da HTC, "Steam Link"Da Valve"Lei de Moore, ”Por Wikimedia