איך עובדת טכנולוגיית מציאות מדומה?

נכון להיום, מציאות מדומה (VR) היא הדבר החם החדש בתחום הטכנולוגיה. גוגל ומספר חברות אחרות השקיעו זמן (וכסף) רב לפיתוח של טכנולוגיית מציאות מדומה עם דברים כמו ה- Google Daydream וה- Samsung Gear VR. אך כיצד היא פועלת וכיצד היא תיושם באמצעות Android? בואו נגלה. למילון מונחים  מציאות מדומה, לחץ כאן.

קסדת Google Daydream מציאות מדומה

ההגדרה של מציאות מדומה

מציאות מדומה מאפשרת למשתמש להשתקע בתוך עולם מדומה, לא כמו מסכים רגילים שנמצאים מול המשתמש ולא מאפשרים חוויה כזו. מציאות מדומה יכולה לכלול 4 מתוך 5 חושים, לרבות ראייה, שמיעה, מישוש ואולי אפילו ריח. עם היכולת הזו, מציאות מדומה יכולה בקלות רבה לקחת את האנשים אל העולם המדומה. הבעיות הנוכחיות היחידות הן הזמינות של חומרה כזאת והמחיר שבו ניתן לרכוש אותה. Google מתמודדת עם זה באמצעות Google Cardboard והמערכת האקולוגית Daydream. אך נכון להיום, מציאות מדומה באיכות גבוהה אינה אפשרית מבלי לבזבז סכום גבוה למדי כדי לקבל מחשב עוצמתי וקסדה שתתאים אליו. עם צניחת מחירים של כרטיסים גרפיים שיכולים להפעיל מציאות מדומה במחשב בהתאם להגדרות הנדרשות ועם המערכת האקולוגית Daydream של Google, לא יעבור זמן רב עד שתוכן באיכות גבוהה יהפוך לנגיש.

קסדת מציאות מדומה סמסונג

לראות זה כמו להאמין

או שלא, מציאות מדומה מתעתעת את המוח שלכם וגורמת לו לחשוב שאתם נמצאים בעולם תלת ממדי. הדרך הראשונה שבה מציאות מדומה עושה זאת, היא באמצעות תצוגה סטריאוסקופית. זה עובד באמצעות הצגה של שתי זוויות שונות במקצת של סצנה לכל עין, מה שמדמה עומק. זה, יחד עם דרכים אחרות להדמיית עומק, כמו היסט (נדמה שעצמים רחוקים מכם נעים לאט יותר), הצללה וטכניקות, יוצרים חוויה שכמעט זהה לעולם האמיתי.

מסך סטריאוסקופי

מראה של מסך סטריאוסקופי משתנה מפלטפורמה לפלטפורמה, כמו שכל קסדה משתנה קצת מבחינת האופן שבו היא מציגה תוכן, התמונה שלעיל לקוחה ממשחק שנעשה עבור Google Cardboard על ידי שימוש ב- Unreal Engine.

לפלטפורמות שונות של מציאות מדומה יש גם מפרטים שונים בקסדות עצמן. ל- HTC Vive ול- Oculus Rift יש תצוגות של 90hz, בעוד של- Playstation VR ישנה תצוגה של 60hz. תזכרו את כלל הברזל הבא: אתם רוצים שכמות הפריימים בשנייה תתאים לקצב הריענון של המסך שלכם, לכן מומלץ שה- Vive וה- Rift ישמרו על קצב של 90 FPS (פריימים בשנייה) בעוד שה- PSVR ישמור על 60 FPS. מכשירים ניידים הם סיפור אחר, מאחר שלטלפונים שונים יש רזולוציות שונות, אך המטרה היא לשמור לפחות על 60 FPS. בהמשך אנו נסביר מהי בדיוק המשמעות של הדבר.

FPS וקצב ריענון

נדבר יותר בהרחבה על אופן הפעולה של קצב פריימים בשנייה וקצב הריענון, FPS וקצב ריענון של המסך הם שני דברים שונים שלא תלויים אחד בשני. קצב פריימים בשנייה הוא המהירות שבה המעבד הגרפי (GPU) שלכם יכול להציג תמונות, בשנייה. המשמעות של 60 FPS היא שה- GPU שלכם מייצר 60 תמונות בכל שנייה. קצב הריענון של המסך הוא המהירות שבה המסך יכול להציג תמונות בשנייה, אשר נמדד בהרץ (Hz). זה אומר שאם אתם מריצים משחק וה- FPS הוא 120 אך קצב הריענון של המסך שלכם הוא 60Hz, אתם תוכלו להציג בקצב של 60 FPS בלבד. למעשה, אתם מאבדים מחצית מהפריימים שלכם, שזה לא דבר טוב מאחר שעלולה להתרחש "קריעה".

קריעה זו תופעה שבה עצמים במשחק מתפרקים למספר חלקים ומוצגים בשני מיקומים שונים לאורך ציר ה- X, מה שיוצר אפקט קריעה. כאן נכנס לתמונה הסנכרון האנכי (VSync). הוא מגביל את קצב הפריימים לקצב הריענון של המסך שלכם. כך לא מתרחש אובדן של פריימים וכתוצאה מכך לא נוצרת קריעה. לכן לקבלת חוויית המציאות המדומה הטובה ביותר, צריך להיות מספר זהה של קצב הפריימים וקצב הריענון, אחרת עלול להתרחש חולי.

שדה ראייה (FOV) והשהיה

כמו כן, ישנם מרכיבים נופסים שנכללים בחוויית המציאות המדומה המלאה, לרבות שדה ראייה (FOV) והשהיה. אלה משחקים תפקיד משמעותי באופן שבו אנו תופסים את המציאות המדומה, ואם התפיסה אינה מתבצעת כראוי, זה יכול לגרום למחלת נסיעה. בואו נתבונן.

שדה הראייה הוא מידת העולם הגלוי שאותה ניתן לראות בכל זמן נתון. לדוגמה, לאנשים יש שדה ראייה של כ- 180 מעלות כאשר הם מתבוננים ישר, ו- 270 מעלות בעת תנועת העיניים. זוהי תכונה חשובה במציאות מדומה, מאחר שאתם תרכיבו קסדה שתעביר אתכם אל תוך העולם המדומה.

עינו של האדם מצליחה לשים לב היטב לפגמים בראייה, כאשר ראיית מנהרה מהווה דוגמה לתופעה כזאת. אפילו אם לקסדת מציאות מדומה יש שדה ראייה של 180 מעלות, אתם עדיין עשויים להרגיש בהבדל. ל- Vive ול- Rift ישנו שדה ראייה של 110 מעלות, ל- Cardboard יש שדה ראייה של 90 מעלות, ל- GearVR – 96 מעלות, וישנה שמועה כי ל- Daydream עשוי להיות שדה ראייה של 120 מעלות. בדרך כלל, זה אמור להשפיע באופן משמעותי על חוויית ה- VR ויכול לשפר או להרוס קסדה מסוימת עבור אנשים, שלא לדבר על בעיות בריאותיות שאותן נזכיר בהמשך.

השהיה גם מהווה גורם שיכול לשפר או להרוס מציאות מדומה, כאשר כל מה שעולה על 20 מילישניות אינו מספיק מהיר כדי לגרום למוח שלכם לחשוב שאתם נמצאים בעולם אחר. ישנם מספר משתנים שנכללים בהשהיה, לרבות CPU, GPU, המסך, הכבלים וכן הלאה. לדוגמה, למסך תהיה השהיה ממוצעת של 4-5 מילישניות בהסתמך על המסך. הזמן שלוקח לפיקסל מלא להתחלף הוא 3 מילישניות נוספות וגם למנוע יכול לקחת מספר מילישניות. עם שלושה משתנים בלבד, במקרים מסוימים אתם תראו השהיה דו-ספרתית. המפתח להפחתת ההשהיה הוא קצב הריענון של המסך. הנוסחה היא כזאת: 1000 (מילישניות) / קצב ריענון (hz). אף על פי שניתן לפתור את בעיית ההשהיה בעזרת מסך של 90hz במקום מסך של 60hz, זה לא פשוט כמו שזה נראה. בהמשך אנחנו נדון על דרישות של חומרת מחשב למציאות מדומה.

בעת אי הקפדה על קצב פריימים מתאים, שדה ראייה או השהיה יכולים לגרום למחלת נסיעה. זה קרה כמות מספיקה של פעמים בכדי לזכות בשם משלו, הידוע כ"מחלת מדמה". יש להקפיד על כל שלושת המושגים האלה בכדי להפחית את הסיכויים למחלת מדמה. ללא קצב נכון של פריימים בשנייה וריענון מסך, ישנה אפשרות להתרחשות של פספוס פריימים, פערים בלתי סדירים בין פריימים, ופיגור. להשהיה עשויה להיות בעיה גדולה אף יותר, עם פיגור בתנועה ובאינטראקציה אשר נגרם כתוצאה מזמני תגובה איטיים של החומרה, אתם עשויים לאבד לחלוטין את חוש הכיוון שלכם ולהתבלבל. שדה ראייה, בעודו חשוב, לא צריך לגרום לבעיות כה רבות כמו הגורמים האחרים אותם הזכרנו, אך ללא ספק הוא ידרדר את החוויה ועלול לגרום למידה מסוימת של אי-התמצאות.

תנועה ואינטראקציה

טוענים כי אלה מהוות את החלקים החשובים ביותר במציאות המדומה. זה דבר אחד להתבונן במרחב תלת ממדי, אך להצליח לנוע בו ולגעת וליצור אינטראקציה עם עצמים, זהו דבר אחר לחלוטין. ב- Android, נעשה שימוש במד תאוצה, בגירוסקופ ובמגנומטר בטלפון שלכם בכדי להשיג תנועה של קסדה. מד התאוצה משמש לזיהוי תנועה תלת ממדית, כאשר הגירוסקופ משמש לזיהוי תנועה זוויתית ואחריו המגנומטר משמש למיקום ביחס לכדור הארץ.

על ידי שימוש בחיישנים האלה, הטלפון שלכם יכול לחזות בצורה מדויקת לאן אתם מסתכלים בכל זמן נתון בעודכם משתמשים ב- VR. עם ההכרזה על Google Daydream, למשתמשי VR ב- Android תהיה את היכולת להשתמש בטלפון נפרד בתור שלט בכדי לנוע בתוך הסביבה וליצור עמה אינטראקציה. מציאות מדומה למחשב כמו ה- HTC Vive או ה- Oculus Rift, משתמשת בשלט או בשלטים שמזכירים את ה- Wiimote למטרות שונות. על ידי שימוש בראיית מחשב, ניתן לשפר באופן משמעותי את דיוק המציאות המדומה באמצעות התקנת מצלמות וחיישנים אחרים בחדר שבו אתם משתמשים בקסדת המציאות המדומה.

לקסדות VR יש שלטים מיוחדים, כפי שהוזכר לפני כן, אך כיצד בדיוק הם עובדים? אם נתבונן ב- HTC Vive, נראה בקופסה שני חיישני תת-אדום ושני שלטים, בסך הכל 70 חיישנים שונים בקסדה. כל אלה עוקבים אחריכם ואחר השלטים שלכם ומאפשרים לכם לנוע בחופשיות ברחבי החדר בעודכם משחקים במשחקים. שמתם לב שלשלטי ה- Vive ישנו חתך מעגלי? רוב הסיכויים שהוא נמצא שם למטרות מעקב. ה- Oculus Rift מציע חוויה אחרת על ידי שימוש בטכנולוגיה דומה.

כאשר נוציא אותו אל מחוץ לקופסה, נראה שלמעשה ה- Rift משתמש בשלט של Xbox One. אך ישנו סט אופציונלי של שלטים שמציע פונקציונליות דומה ל- Vive, הידוע כ" Touch by Oculus". שני השלטים האלה מסדרים מחדש את המקשים בשלט של Xbox One למה שניתן לתאר בתור ידיות עם טבעות גדולות שמכסות את קצות האצבעות שלכם. Oculus שומרת בסוד את אופן הפעולה שלהם, אך החבילה כוללת שני חיישנים שדומים ל- Vive, אז סביר להניח שאופן פעולתם זהה, ואולי יש להם גם מדי תאוצה וגירוסקופים.

קסדת מציאות מדומה סמסונג

כוח הצליל

החוויה לא תהיה שלמה ללא אודיו. מאחר שזהו עולם מדומה, אתם רוצים שהאודיו יהיה קרוב ככל הניתן לחיים האמיתיים. זה נעשה באמצעות צליל מרחבי, הידוע גם כצליל תלת ממדי, שמהווה את המיקום המדומה של הצליל בסביבה תלת ממדית שמדמה צליל מזוויות שונות. עשינו מצגת קצרה ב- Unreal Engine כדי להראות כיצד ניתן למקם רמקולים שונים בסביבה כך שידמו צלילים שונים שייפלטו מכל מקום בסצנה. באמצעות הטכנולוגיה הזו, מציאות מדומה הופכת לחוויה מרשימה יותר והיא משפרת באופן כללי את איכות ה- VR במידה רבה.

העוצמה שנדרשת למציאות מדומה

מציאות מדומה למחשב בפרט, דורשת הרבה כוחות סוס לחוויה חלקה ורציפה. למעשה, מרבית האנשים שמחזיקים במחשב שולחני לא יכולים להשתמש במציאות מדומה, מאחר שהמחשבים שלכם אינם עוצמתיים מספיק. Steam ממליצה על Intel i5 Haswell או על גרסה חדשה יותר ועל Nvidia GTX 970 או AMD Radeon R9 290 לקבלת חוויה חלקה.

הבעיה העיקרית שאיתה החומרה צריכה להתמודד היא שעבור Vive ו- Rift, המחשב שלכם צריך להריץ לא רק משחק של 1080p ב- 60 FPS, אלא הוא גם צריך לפעול ברזולוציה גבוהה יותר ב- 90 FPS. מרבית החומרה לא יכולה לעשות זאת.

מסתבר שישנו מספר מאוד מוגבל של מחשבים עם מפרטים כאלה או טובים יותר, לכן סביר להניח שזה יאט את הסתגלות המציאות המדומה למחשבים שולחניים. עם זאת, במכשירים ניידים, לכל מכשיר Android עם KitKat (4.4) או גרסה חדשה יותר לא צריכה להיות בעיה עם פונקציונליות בסיסית של מציאות מדומה. עם זאת, תכונות Daydream כן דורשות שימוש ב- Nexus 6P לפחות.

העתיד של מציאות מדומה ו- Android

Google נמצאת בחזית כאשר מדובר במציאות מדומה למכשירים ניידים. בהיותם זמינים כיום, ה- Google VR SDK ו- NDK מאפשרים כמה פיתוחים מאוד עוצמתיים של מציאות מדומה, וכאשר ה- Google Daydream יושק בהמשך השנה, מציאות מדומה למכשירים ניידים תזנק שלב נוסף קדימה. גם Samsung ראתה הצלחה עם ה- Gear VR. מנועי צד ג' גם משלבים Google VR בתוך המנועים שלהם. כעת Unreal Engine תומך ב- Google VR ב- 4.12 ו- Unity גם תומך ב- Google VR וב- Daydream.

סיכום

למציאות מדומה ישנו פוטנציאל רב, ועם מחירים נמוכים יותר וקידום גדול יותר מצד חברות, מציאות מדומה יכולה לנחול הצלחה גדולה. האופן שבו המציאות המדומה פועלת הוא שילוב מאוד חכם של טכנולוגיות שונות שכולן פועלות יחד כדי ליצור חוויה נהדרת. החל מנקודות מבט סטריאוסקופיות וכלה באודיו תלת ממדי, כעת המציאות המדומה היא העתיד, והיא יכולה רק להשתפר. לרעיונות יישומי מציאות מדומה, לחץ כאן.

לפרטים נוספים בקשר ליישומי מציאות מדומה ותיאום פגישה, צור עמנו קשר, ג'יאפס – חברת פיתוח אפליקציות ישראל. טלפון: 0723726002

איך עובדת טכנולוגיית מציאות מדומה?
5 (100%) 1 vote