Оборудование для виртуальной реальности.

Что такое HMD ( head-mounted display) — или шлем виртуальной реальности?

По сути оборудование для виртуальной реальности это дисплей в виде пары очков, показывающих немного различную картинку для каждого глаза. Носящие испытывают удивительное чувство присутствия, масштаба и глубины.
Виртуальный мир можно исследовать под любым углом, просто двигая головой или глазами. Движения отслеживаются HMD, и вид виртуального мира мгновенно изменяется.
Большинство моделей CAD и BIM имеют чрезвычайно сложную геометрию и информационное наполнение , которая не нужна для виртуальной реальности поскольку в ней нам требуются лишь видимая часть модели. Полностью интерактивное программное обеспечение VR в свою очередь имеет чрезвычайно высокие требования к производительности, поэтому при приведении данных BIM в среду VR требуется некоторая форма оптимизации модели.
Это одна из областей, где специалисты студий по созданию контента для виртуальной реальности зарабатывают на жизнь путем отработки и обеспечения таких процессов по оптимизации как, как упрощение геометрии, добавление освещения, устранение пробелов в модели и отбраковка объектов, которые не будут видны на сцене.
Когда модель находится внутри среды VR, добавляются такие вещи, как материалы, освещение, мебель и другие мелкие детали, которые позволяют сделать сцену более реальной, погрузить зрителя в среду. Добавляются не только конструктивные элементы или мебель но небольшие декоративные объекты, такие как картины, книги, логотипы и растения.
Дополнительные работы по программированию могут быть сделаны, чтобы сделать взаимодействие более интерактивным, например, позволяя клиентам экспериментировать с вариантами дизайна, материалами и освещением. Архитекторы и дизайнеры могут переключаться между схемами проектирования, освещения, декорирования не покидая виртуальной реальности.
Создание наиболее реалистичного и интерактивного VR-процесса — это квалифицированный процесс, поэтому даже крупные фирмы обычно привлекают сторонних специалистов для создания виртуальных туров.

Аппаратное обеспечение — рабочая станция для комфортной работы с VR

Radeon_Duo

AMD Radeon Pro Duo для VR
Для комфортной работы, разработчику Виртуальной среды требуется довольно мощное оборудование. Большинство современных САПР особо не требовательны к процессорам и памяти (3,30 ГГц ОЗУ Intel Core i5 4590/8 ГБ или выше), Виртуальная реальность же чрезвычайна требовательна к графике так как процесс рендеринга ведется в реальном времени силами графических процессоров.
Для Oculus Rift и HTC Vive требуется видеокарта, поддерживающая минимальную частоту кадров 90 FPS на глаз. Если использовать более низкую частоту у пользователя может возникнуть тошнота или чувство что его укачало.
AMD рекомендует свой профессиональный графический процессор высшего класса, AMD FirePro W9100 (доступен в версиях 16 или 32 ГБ). Так же недавно был запущен Radeon Pro Duo — мощная видеокарта с двумя жидкокристаллическими графическими процессорами с жидкостным охлаждением, разработанная специально для создания и потребления контента VR.
В сентябре 2016 года AMD выпустила новый профессиональный графический процессор VR Ready, Radeon Pro WX 7100 (8 ГБ). Несмотря на то, что это был первый профессиональный графический процессор с одним слотом, он мощнее, чем AMD FirePro W9100
Nvidia рекомендует использовать топовый Quadro M5000 или Quadro M6000 (доступно в версиях 12 и 24 ГБ).
16/02/17 — Nvidia выпустила еще три профессиональных графических процессора VR Ready, один слот Quadro P4000 (8 ГБ) и двойной слот Quadro P5000 (16 ГБ) и Quadro P6000 (24 ГБ).
Во многих случаях простое обновление видеокарты превратит вашу САПР машину в полноценную рабочую станцию, способную работать с VR. Однако это зависит от того, какой тип машины у вас есть. Для большинства графических карт с поддержкой VR требуется два слота PCIe, дополнительный разъем питания и более 150 Вт доступной мощности. Вы должны убедиться, что ваша автоматизированная рабочая станция может удовлетворить эти требования.
Nvidia также запустила программу «VR Ready», которая поможет пользователям купить рабочую станцию, которая может работать с профессиональными VR-приложениями.
Производители рабочих станций Dell, HP и Lenovo объявили о создании профессиональных рабочих станций «Nvidia VR Ready». Все модели HP Z240, Z640 и Z840, Dell Precision T5810, T7810 и T7910, а также Lenovo P410, P510, P710 и P910 оснащены рекомендованными Nvidia конфигурациями, а также процессорами Intel Core i5-4590 / Intel Xeon E3-1240 v3 или Более мощный процессор и HTC Vive или Oculus Rift HMD.
[Обновление 16/02/17 — В январе 2017 года Dell запустила рабочую станцию ​​«VR Ready» All-in-one, Precision 5720 с графическим процессором AMD Radeon Pro WX 7100.]
MSI также анонсировала первую мобильную рабочую станцию ​​«Nvidia VR Ready», MSI WT72, предназначенную для работы с проектами на основе VR. Он оснащен новым графическим процессором Quadro M5500, который считается самым быстрым мобильным графическим процессором в мире. Eurocom также предлагает несколько ноутбуков, способных включать Rift или Vive.
[Обновление 16/02/17 — В январе 2017 года Nvidia и AMD запустили новые мобильные графические процессоры VR Ready, Nvidia Quadro P4000, Quadro P5000 и AMD Radeon Pro WX 7100. Все крупные производители в процессе запуска 17-дюймового VR Готовых мобильных рабочих станций на основе этих новых энерго-эффективных графических процессоров. К ним относятся Dell Precision 7720, Lenovo ThinkPad P71, GoBOXX MXL VR и MSI WT73 VR].
Главное преимущество мобильная станции конечно это то — что ее VR можно носить с собой, что облегчает демонстрацию в клиентских офисах например или на строительных площадках.

 

VR

 

Рабочая станция HP Z840 от Nvidia VR Ready с HTC Vive

VR не ограничивается профессиональными графическими процессорами. Недавно анонсированные AMD Radeon RX 480 и Nvidia GeForce GTX 1080 соответствуют минимальным требованиям для HTC Vive и Oculus Rift и должны отлично работать с игровыми движками VR, такими как Unreal Engine и Unity.
Тем не менее, как AMD, так и Nvidia заявили, что в настоящее время они тестируют и сертифицируют свои профессиональные видеокарты для ряда VR-двигателей и ПО VR. Это должно стать более важным шагом вперед, так же как это уже для фирм, которые полагаются на сертифицированную графику и аппаратное обеспечение рабочей станции для запуска программного обеспечения САПР.

Повышение качества изображения также требует гораздо больше от рабочей станции, которая производит рендеринг в реальном времени. Конечно есть ряд трюков используемых например в игровом дизайне такие как запекание света или текстур, которая может удалить часть нагрузки. Однако предварительная визуализация может занять часы, даже на рендер ферме.
Nvidia Iray VR повышает уровень фото-реализма, предоставляя физический рендеринг в виртуальном мире. Технология рендеринга трассировки лучей GPU точно имитирует поведение физического света для получения потрясающих эффектов, таких как отражения в мраморном полу, которые изменяются при изменении угла зрения.
Но у технологии есть ряд существенных минусов. Во-первых, для предварительной обработки требуется серьезная вычислительная мощность. Даже с восемью сверхвысокими графическими процессорами потребовалось бы более 100 часов для рендеринга заданной точки обзора в пределах сцены (приблизительно 2 м x 2 м x 2 м). Вы можете перемещаться из стороны в сторону и ощущать эффекты параллакса (например, заглянуть за колонну) но не можете свободно ходить внутри сцены. Во-вторых, хотя качество изображения и кажется отличным, но для HMD текущего поколения — видно явное несоответствие трудо-затрат результату. Просмотр изображения полученного путем использования трассировки лучей на мониторе с разрешением 4K — это одно, но на HMD вы скорее всего заметите пикселизацию картинки. По обоим этим причинам Iray, вероятно, является скорее технологией будущего.

 

Головные дисплеи (HMD) — Сравниваем HTS Vive и Okulus Rift.

 

Гарнитуры виртуальной реальности (или HMD) существовали с 1990-х годов, но ранние модели были очень дорогими и предлагали относительно низкий уровень удобства пользователей из-за низкого разрешения, скромной частоты кадров и плохого отслеживания.

Тем не менее, индустрия игр и развлечений в настоящее время продвигает рынок вперед в прогрессивном темпе. Oculus Rift стоит всего порядка 500 евро. HTC Vive обойдется примерно в 600. Подобная демократичная ценовая политика позволяет задействовать эти технологии небольшим архитектурным бюро. строительным фирмам и дизайн студиям.
В обеих гарнитурах большая часть тяжелых операций выполняется мощным ПК или рабочей станцией с видеокартой высокого класса. Гарнитура подключается к рабочей станции при помощи кабелей USB и HDMi. Это означает, что пользователь должен быть осторожным, чтобы не опрокинуть тянущиеся кабели, хотя некоторые устройства позволяют направлять кабели выше головы чтобы они не препятствовали движению.
Гарнитуры сами по себе еще довольно тяжелые (около 0,5 кг), но мягкие и относительно удобные для ношения. Обе модели оснащены одним дисплеем 2,160 x 1,200, разделенным на оба глаза, что соответствует разрешению для одного глаза 1080 x 1200.
Это разрешения может показаться достаточным но лишь на первый взгляд, поскольку вы просматриваете дисплеи близко, пикселизация изображения остается проблемой . Дэвид Любке (David Luebke), вице-президент по графическим исследованиям в Nvidia, говорит, что разрешение сетчатки составляет 78 миллионов пикселей на глаз — в 60 раз больше, чем у текущих HMD — так что это оставляет еще большое пространство для освоения и соверженствоания технологии.
Частота обновления на HTC Vive и Oculus Rift невероятно высока. Если для фильмов и рендеринга зачастую достаточно привычных 24 кадра в секунду (FPS), виртуальная реальность должна работать со скоростью 90 кадров в секунду — не только для уменьшения задержки и повышения реализма, но и для устранения чувства тошноты или болезни движения, испытываемой некоторыми пользователями.

 

Однако совершенствование дисплея является лишь частью проблемы. не менее важная задача для устройств виртуальной реальности это совершенствование позиционирования физического положение головы пользователя,чтобы его можно было синхронизировать с виртуальным миром.
Оба Rift и Vive имеют вращательные и позиционные возможности отслеживания головы. Это означает, что вы получите не только 360-градусный обзор вокруг неподвижной точки, управляемый просто поворотом головы (влево, вправо, вверх и вниз и в любом промежуточном положении), но и возможность отслеживать перемещать положение смотрящего внутри виртуального пространства.
Это означает, что объекты будут перемещаться по отношению к друг другу. Например, вы можете сдвинуть свое тело в одну сторону, чтобы осмотреть обратную сторону колонны, или заглянуть за балюстраду балкона чтобы осмотреть то что находиться под ним.
Oculus Rift обычно используется сидя. Движение отслеживается одной базовой станцией и гироскопом, акселерометром и магнитометром, встроенным в гарнитуру.
Гарнитура в настоящее время поставляется с контроллером Xbox One для навигации, но в этом году для обеспечения масштабирования в комнате будет запущена пара специализированных контроллеров VR (Oculus Touch). [Обновление 16/02/17 — теперь доступно Oculus Touch.]
Настройка очень проста, по схеме » подключи и играй». Это отлично подходит для начинающих пользователей, особенно клиентов, чтобы они не нуждались в какой-либо помощи специалиста и могли сразу без проблем запустить виртуальную реальность у себя в офисе или дома.
HTC Vive напротив в первую очередь рассчитан «комнатный масштаб», что означает, что пользователь может буквально ходить вокруг здания (хотя область отслеживания ограничена примерно 5м на 5м). Гарнитуру отслеживают две базовые станции, которые могут быть установлены на стенах или штативах.
Vive поставляется с двумя VR-контролерами (по одному для каждой руки), с кнопками, и триггером. В зависимости от функциональности вашего программного обеспечения виртуальной реальности вы можете использовать контроллеры для выбора объектов, перемещения между комнатами или даже разметки объектов.
HTC Vive более сложна в настройке, чем Rift, так как вам необходимо установить и откалибровать камеры слежения, которые должны располагаться на высоте головы в противоположных углах комнаты, на стене или на подставке. Это может быть довольно сложной задачей для новичков.
VR может также поставляться с использованием смартфонов, которые подключаются к специально разработанным головным гарнитурам, таким как Samsung Gear VR и Google Cardboard. Однако, поскольку смартфон используется для отображения и вычисления изображений, производительность нигде не хуже, чем у Vive и Rift, работающих на рабочих станциях. Обе гарнитуры также не имеют позиционного трекинга, что важно для комфорта и погружения. Однако для панорам VR вы можете получить довольно приличный опыт.
Так же на данный момент очень популярным решением для виртуальной реальности являются приложения для смартфонов с использованием таких аксессуаров как Samsung Gear VR and Google Cardboard из-за очевидных ограничений по мощности и возможностям для смартфона, качество виртуальной среды конечно же не идет ни в какое сравнение с такими устройствами как HTC Vive и Oculus Rift.
Обе гарнитуры также не имеют позиционного трекинга, что важно для комфорта и погружения. Однако для виртуальных статичных туров и просмотра панорам они подходят превосходно.

wp-rumdesign