Почему шлемы виртуальной реальности еще не заменили мониторы

Технический директор независимой игровой студии
Aterdux Entertainment (разработчик проекта Legends Of Eisenwald) Николай Армоник поделился с блогом EmpathyBox своими размышлениями о настоящем и будущем технологий виртуальной реальности.

#самизнаетекакиекнопки

Почему VR — это будущее

У каждого, кто читает эти строки, перед глазами, скорее всего, есть монитор — потомок телевизора. C телевизорами произошла такая история: в 1947 году в США было около 180 тысяч телевизоров, а к 1951 году их число превзошло 10 миллионов. Потом подобное повторилось со смартфонами (рассмотрим данные по iPhone): летом 2010 года их было продано более пяти миллионов, а к лету 2012 их число превзошло 250 миллионов.

Законы развития цикличны — это даёт определённые основания усматривать ту же судьбу для шлемов виртуальной реальности вроде Oculus Rift.

Что сейчас

По состоянию на лето 2014 года было продано более 100 тысяч комплектов разработчика Oculus Rift. Уже сейчас VR-девайсы имеют большую пользовательскую привлекательность за счёт доступной цены и новых впечатлений. Достижение той самой легендарной «виртуальной реальности» наконец-то видится возможным в ближайшие годы.

И я имею в виду не только компьютерные игры. С играми имеется проблема, связанная с отсутствием периферии, стандартизированной и покрывающей потребности пользователей (об этом ниже).

Зато у VR есть достаточно потенциальных преимуществ над настольными видеомониторами.

Oculus (здесь и далее под Oculus автор подразумевает все устройства типа HMVRD, head mounted virtual reality display — прим. ред.) может «показывать» намного больше площади, чем любой экран, при почти сопоставимой стоимости; занимает намного меньше места, чем настольный монитор; может показывать 3D-картинку лучше, чем настольный монитор, и в ближайшем будущем достигнет сопоставимой зрительной плотности пикселей. Польза для инженеров и CG-артистов очевидна.

Кроме того, в Oculus можно будет смотреть 3D-кино и оперировать информацией с множества виртуальных рабочих столов.

Dream

Что касается тренда развития VR — мы наблюдаем картину, схожую с условиями начала типичного технологического бума. Остаётся только вопроc, когда. Цукерберг считает, что не скоро. Cогласно его мнению, потребуется около 10-20 лет. Однако я не вижу за этим прогнозом существенных оснований — проблемы есть, ниже я их перечислю, но ни одна из них не стоит решения в 10 лет длиной.

Когда наступит эра VR

Что нужно, чтобы это произошло?

1. VR-девайсы с хорошими тактико-техническими характеристиками (ТТХ), желательно, дешевые

Имеющиеся сейчас HMVRD (здесь я вольно называю их Oculus) обладают недостаточными характеристиками для полноценной передачи виртуальной реальности. К счастью для потребителя, это всего лишь прототипы.

Проблемы, которые были обнаружены благодаря этим прототипам, активно решаются — в частности, с эффектом укачивания начали бороться уже в DK2 Crystal Cove.

Что касается эффекта «screen door» (эффект барьера перед глазами из-за низкого разрешения виртуального экрана), то и он будет побеждён. Например, Майкл Абраш (один из первых евангелистов VR) очень конкретно подсчитал, что для достаточного покрытия нашей «визуальной потребности в детализации картинки» разрешение экрана внутри Oculus должно достичь 8Кx4К.

Казалось бы, огромные цифры. Но производители матриц для смартфонов не дремлют. Sharp анонсировал дисплеи сверхвысокой четкости до 4096×2160 и это определённо не предел. Дальше пикселей будет только больше.

К сожалению, большое количество пикселей — большая забота для того, кто их рендерит. Системам, обслуживающим рендеринг для VR, придется существенно подтянуться по мощности. Например, не самая дешевая в настоящий момент видеокарта R9 290 выдаёт в Crysis 3 порядка 60 кадров (FullHD, максимальные настройки).

Для Oculus DK3 (анонсированное разрешение дисплея — 2560×1440), можно справедливо предположить, что для этой же игры в VR частота кадров упадёт более чем в 1,77 раза (1,77 — отличие разрешений по площади в пикселях). 33 кадра — это совсем не хорошо для VR. Геймерам, чьи системы окажутся ниже планки по трафику и гигафлопсам (а это большинство нынешних игроков), придётся менять их.

Когда индустрия будет готова заинтересовать их играми для VR?

Elite: Dangerous

2. Хорошие игры для VR

Дорогие контентно-насыщенные игры разрабатываются крупными компаниями с ориентацией на уже сложившуюся клиентскую базу. Следовательно, условия для массового пришествия виртуальной реальности в хардкорный гейминг сложатся тогда, когда у среднего геймера, готового купить VR-игру, в компьютере будет стоять нечто наподобие GFX Titan Z.

Кроме этого, позиция крупных компаний в настоящий момент такова, что они предпочтут подождать с разработкой игр, пока маленькие компании «разведают почву», найдут удачные решения и выявят проблемы. Таким образом, первую ААА-игру, разработанную специально с ориентацией на Oculus, можно ожидать не ранее, чем через года три-четыре.

Among the Sleep

3. Стандартизованная удобная периферия

С этим сейчас очень сложная ситуация. В течение нескольких лет разнообразных разработок от множества компаний стало понятно только одно — единого устройства не будет. Несложно сделать джойстики, муляжи пистолетов, автоматов, мечей — сложно это всё стандартизировать так, чтобы ради очередной игры не пришлось покупать эксклюзивный девайс, под который ее заточили разработчики. А разработчики, в свою очередь, не могут ни на что ориентироваться, потому что очевидного мейнстримного решения пока не видно.

Несмотря на то, что журналисты восхищаются VR с Virtuix Omni и различными видами джойстиков, они же отмечают сложности с адекватным перенесением в VR классического игрового опыта (когда игрок статично сидит за столом, действуя только мышкой и клавиатурой).

VR создаёт сильное ощущение присутствия и подразумевает более тесную связь игрока с его аватаром, из-за чего у геймера возникает ожидание, что его действия своим телом будут в высокой точности передаваться в игру. Вот с реализацией этих потребностей — как раз самые большие проблемы.

Что касается технической стороны вопроса, то я замечаю, что дело движется в сторону свободного объемного сканирования (позиционирования) тела игрока разными устройствами. Возможно, что в итоге будет выработан единый формат данных о положении тела игрока — тогда станет неважно, какие устройства и какими методами собрали эти данные, будь то специальный костюм или внешние камеры-сканеры глубины.

Singmetosleep

Технические аспекты VR

Сейчас есть только один известный аспект, с которыми уже сталкиваются разработчики. Речь идёт про бандвич (филлрейт) рендеринга. Высокое разрешение и необходимость высокой частоты кадров создают серьезные требования к компьютеру и видеокарте, которые рендерят картинку для VR.

Для стереоскопической картинки требуются два кадра. В самом примитивном случае каждый кадр необходимо рендерить отдельно с другими настройками камеры, а это означает двойной прогон всего контента через конвейер движка. Из-за этого для CPU кадр для Oculus будет «выглядеть» по нагрузке как два полноценных кадра в обычной ситуации. При этом допускать низкое проседание FPS очень нежелательно: это будет вызывать тошноту (или иные неприятные ощущения) и значительно ухудшать восприятие виртуальной реальности.

Кроме этого, возможно, придётся отказаться от техник рендеринга, манипулирующих биллбордами или скринспейсом — они подходят для формирования красивой картинки на экране 2D-монитора, но в трехмерном пространстве наш мозг (и наше бинокулярное зрение) сложнее обмануть — всё, что не сможет создать ощущения единого 3D-континуума, будет создавать дискомфорт восприятию. Типичный пример — снег или дождь, реализованный плоскостями, параллельными экрану, или дым, реализованный биллборд-партиклами. Не исключено, что биллборд-эффектам вообще не найдется места в VR.

Frequency Domain

Итоги

Шлемы виртуальной реальности эволюционируют гораздо быстрее, чем вся остальная часть комплекта для VR (я подразумеваю мощность видеокарт, комфортные средства управления и наличие игр). Возможно, в течение пяти лет для разработчиков игр создавать проекты для шлемов виртуальной реальности все-таки станет выгоднее, чем для ПК (при выполнении ряда условий).

Как же действовать разработчику сейчас, чтобы угодить и обычному игроку ПК, и радовать своей игрой обладателей Oculus? Я рекомендую идти по пути наименьшего сопротивления, и использовать Oculus для создания перед игроком большого виртуального 3D-экрана — чтобы ощущения соответствовали тому, что мы видим при просмотре 3D-фильмов в кинотеатре.

Подобное применение Oculus, несомненно, обогатит обычный игровой опыт. Такой подход ухудшит натуральное погружение «всем телом», но сгладит негативные эффекты VR-технологии, а также избавит от необходимости поддерживать какую-либо периферию, кроме клавиатуры и мыши.