Wie das Oculus Rift funktioniert

Virtuelle Realität (VR) ist nicht nur seit Jahrzehnten Gegenstand von Science-Fiction-Romanen und -Filmen, sondern auch eine reale Sache – sozusagen. Die ersten VR-Headsets wurden in den 1960er Jahren hergestellt. Damals nahm die Technik viel Platz ein und kostete Unmengen an Geld. In den späten 1980er bis 1990er Jahren wurde VRwurde der Öffentlichkeit in Spielhallen und anderen Vergnügungsstätten über schwere Headsets und Controller zugänglich, mit denen eher einfache Spiele gespielt wurden – wie das Schwingen eines vorgetäuschten Schwerts gegen virtuelle Feinde, mit so viel Genauigkeit, wie die Computersysteme der Ära aufbringen konnten. Die Kopfverfolgung war langsam, das Sichtfeld war eng und die Grafiken waren nach modernen Maßstäben niedrigauflösend. Die Erfahrung führte oft zu Kopfschmerzen und Reisekrankheit, und es war nicht allzu eindringlich. Trotzdem war es ein Fortschritt im Gaming und sollte besser werden, aber es hat sich damals nicht durchgesetzt und die Branche ist im Sande verlaufen. Die notwendige Technologie war einfach noch nicht da, um es für die Massen überzeugend zu machen.

Seitdem wurden High-End-VR-Headsets mit besserer Auflösung und Reaktionszeit entwickelt, aber sie sind für den Heimanwender unerschwinglich geblieben und bewohnen immer noch Orte wie Regierungs- und Unternehmensforschungs- und Schulungseinrichtungen. Das Militär, die Automobilindustrie, das Raumfahrtprogramm und die Medizin, um nur einige zu nennen, nutzen VR auf die eine oder andere Weise, außerhalb der Sicht der allgemeinen Bevölkerung.

Aber die Technologie entwickelt sich ständig weiter, und die kleinen und leistungsstarken Komponenten, die unsere Mobiltelefone und Spielsysteme so viel besser gemacht haben, haben der VR-Technologie jetzt ein neues Leben eingehaucht, indem sie Geräte wie die Oculus Rift möglich gemacht haben. Es ist das erste von mehreren Headsets, die bereit sind, realistische VR für den durchschnittlichen Benutzer in den Bereich der Möglichkeiten zu bringen.

Man würde erwarten, dass ein solches Wunderwerk von einem bekannten Elektronikhersteller kommt, aber Oculus Rift hatte einen bescheideneren Anfang. Palmer Luckey, ein Gaming- und Elektronik-Enthusiast im Teenageralter mit einer Leidenschaft für VR, begann alte Headsets zu sammeln und zu basteln, um zu versuchen, etwas zu schaffen, das mit modernen Spielen funktioniert. Irgendwann wurde ihm klar, dass es nichts Lebendiges gab und er sein eigenes Gerät von Grund auf neu bauen musste.

1. Öffnen des Risses
2. Technische Daten: Cracking Open the Rift
3. System Anforderungen
4. Open-Source-Software und -Hardware
5. Was der Riss kann
6. Welche Arten von Spielen funktionieren mit dem Rift?
7. Bekämpfung der Simulatorkrankheit
8. Bewertungen, Verfügbarkeit und Möglichkeiten

Luckey begann mit der Arbeit an dem, was Oculus Rift werden sollte, während er am College Journalismus studierte . Er hat den Prototypen im Jahr 2012 erstellt, als er erst 19 Jahre alt war. Er hatte die Idee, eine Kickstarter-Kampagne durchzuführen, um die Entwicklung von VR-Headset-Kits für vielleicht ein paar Dutzend hingebungsvolle VR-Hobbyisten zu finanzieren, und er kommunizierte online mit vielen Leuten darüber, einschließlich John Carmack, dem Spieleentwickler, der für die Entwicklung von „Doom“ berühmt ist “ und „Quake“ und Gründer von Id Software. Carmack arbeitete an einem VR-Projekt und forderte einen Prototyp an. Er nutzte den Rift-Prototyp mit seiner eigenen Firmware, um sein VR-Spiel „Doom 3 BFG“ auf der E3 2012 vorzuführen, und das löste den Hype um die Oculus Rift aus.

Luckey gründete das Unternehmen Oculus VR und holte sich die Hilfe mehrerer Brancheninsider, darunter Brendan Iribe und Michael Antonov, Mitbegründer des Spiele-UI-Anbieters Scaleform. Die Kickstarter-Kampagne begann mit einem Finanzierungsziel von 250.000 US-Dollar, ein Ziel, das sie innerhalb des ersten Tages erreichte. Am Ende erreichte es fast das 10-fache an Zusagen – insgesamt 2.437.429 $ [Quellen: Kickstarter , Eurogamer ].

Das Unternehmen hat seitdem weitere Millionen von Investoren erhalten und ist mit Mitarbeitern angewachsen. Es hat sich unter anderem mit Valve, Epic Games und Unity zusammengetan, um hochwertige und kostengünstige VR-Spiele zu verwirklichen.

Seit Anfang 2014 ist die Oculus Rift derzeit in einer Developer's Kit-Version erhältlich, mit dem Ziel, die Erstellung von Inhalten für das Gerät zu fördern, bevor eine verbesserte Verbraucherversion auf den Markt kommt. Die Verbraucherversion ist noch in Arbeit, und Facebook gab bekannt, dass es Oculus VR im März 2014 für 2 Milliarden US-Dollar erwerben würde.

Das Gerät ist ein leichtes Virtual-Reality-Headset, das Ihre Sicht auf Ihre Umgebung blockiert und Sie vollständig in eine virtuelle Welt eintauchen lässt. Mit The Rift können Sie in ein Spiel einsteigen, sich in alle Richtungen umsehen und die Spielumgebung um sich herum sehen, anstatt auf einem Flachbildschirm, der von Ihrer Wohnzimmerdekoration umgeben ist. Und Sie sehen es in 3D. Nicht ganz das Holodeck oder die Matrix, aber ein guter Schritt in diese Richtung.

Die Köpfe von Oculus VR

Oculus VR entwickelte sich schnell von einem Ein-Mann-Unternehmen zu einem Multi-Millionen-Dollar-Unternehmen, das bereit ist, den Verbraucher-VR-Markt zu erobern. Zum jetzigen Zeitpunkt wird es von den folgenden Führungskräften geleitet: Palmer Luckey (Gründer), Brendan Iribe (Chief Executive Officer), Michael Antonov (Chief Software Architect), John Carmack (Chief Technology Officer), Laird M. Malamed (Chief Operating Officer), Jack McCauley (Vice President Engineering), Nate Mitchell (Vice President Product) und Marshall Cline (Vice President Platform). Mitbegründer Andrew Scott Reisse wurde 2013 auf tragische Weise getötet, als er von einem rasenden Auto angefahren wurde, das in eine Verfolgungsjagd der Polizei verwickelt war.

Das Oculus Rift Development Kit, Version 1.1, enthält das Oculus Rift-Headset, das vage einer schwarzen Skibrille mit einer rechteckigen Box am vorderen Ende ähnelt. Das Kit wird außerdem mit einer Steuerbox geliefert, die über ein 1,8 Meter langes Kabel dauerhaft mit dem Headset verbunden ist, einem abnehmbaren Kopfband für zusätzlichen Komfort und Stabilität, drei Paar Sichtlinsen mit unterschiedlichen Brennweiten, ein HDMI-Kabel, ein USB-Kabel, ein DVI-Kabel, ein HDMI-zu-DVI-Adapter und ein 5-Volt-Schaltnetzteil nach US-Standard sowie internationale Netzteile. All dies kommt in einem Hartschalenkoffer untergebracht. Die Oculus Rift-Dev-Kit-Brille wiegt weniger als ein Pfund – nur 369 Gramm – und das zukünftige Verbrauchermodell könnte sogar noch leichter sein.

Die Steuerbox wird verwendet, um das Headset an Ihren Computer anzuschließen und grundlegende Steuerfunktionen auszuführen. Es umfasst HDMI- , DVI-, Mini-USB- und DC-Stromanschlüsse sowie fünf Tasten zur Steuerung von Kontrast, Helligkeit und Stromversorgung. Eine blaue LED oben zeigt Ihnen an, ob das Gerät ein- oder ausgeschaltet ist.

Das Entwickler-Headset ermöglicht Head-Tracking mit 3 Freiheitsgraden (DOF), ultraniedriger Latenz und einem Sichtfeld (FOV) von 110 Grad diagonal und 90 Grad horizontal für eine überzeugende Immersion.

Der Rift verfügt über einen flachen 7-Zoll (17,8 Zentimeter) 60-Hz- LCD - Bildschirm mit einer Auflösung von 1280 x 800 Pixel (ca. 720p HD-Auflösung). Der Bildschirm ist in 640 x 800 Pixel pro Auge unterteilt, mit einem festen Abstand von 2,5 Zoll (64 Millimeter) zwischen den Linsenmitten. Der Benutzer betrachtet den Bildschirm durch zwei Linsenschalen. Es gibt Pläne, die Auflösung des Verbrauchermodells auf mindestens 1080p zu erhöhen, und das Unternehmen hat bereits zwei 1080p-Prototypen (die HD- und Crystal Cove-Modelle) vorgeführt. Die Display-Eingänge umfassen DVI-D Single Link, HDMI 1.3+ und USB 2.0 Full Speed+, die alle über das einzelne Kabel der Steuerbox zugeführt werden.

Das Gerät verfügt über eine speziell angefertigte Bewegungs- und Orientierungssensoreinheit mit einer Abtastrate von bis zu 1000 Hz. Die Sensoreinheit umfasst ein Gyroskop, einen Beschleunigungsmesser und einen Magnetometer sowie einen ARM Cortex-M3-Mikrocontroller. Die Daten aller drei Sensoren werden durch einen Prozess namens Sensorfusion kombiniert, um eine schnelle und genaue Verfolgung Ihrer Kopfausrichtung und Synchronisierung mit dem, was Sie sehen, zu ermöglichen. Dies ermöglicht es Ihnen, Ihren Kopf in jede Richtung zu drehen und sich in Echtzeit in der virtuellen Umgebung umzusehen, aber es ermöglicht keine Positionsverfolgung.

Ein neuer Prototyp namens Crystal Cove wurde auf der CES 2014 vorgestellt. Er verfügt über einen 1080p-AMOLED-Bildschirm (Active Matrix Organic Light Emitting Diode) mit höherer Auflösung, eine geringere Latenz, eine höhere Bildwiederholfrequenz und eine viel geringere Bildnachleuchtzeit, was bedeutet, dass die Bilder, die Sie sehen, sichtbar sind Der Bildschirm ändert sich so schnell, wie Sie sich bewegen, anstatt lange genug auf dem Bildschirm zu bleiben, um eine Menge Bewegungsunschärfe zu verursachen. Crystal Cove kann mit Hilfe von IR-LEDs (die wie kleine quadratische weiße Punkte aussehen) über das gesamte Headset, die von einer externen Kamera überwacht werden, auch die Position und nicht nur die Ausrichtung verfolgen, wodurch Sie 6 Freiheitsgrade statt nur 3 erhalten. Sie können sich zu Dingen neigen, um einen genaueren Blick zu bekommen, oder sich um die Ecke schauen, während Sie mit dem Entwicklerkit Ihren Kopf in verschiedene Richtungen drehen können, um die Kameraansicht zu ändern. Sie müssen jedoch einen separaten Controller verwenden, um alle Bewegungen auf Dinge zu, von ihnen weg oder um sie herum zu steuern. Dieser Prototyp kommt Berichten zufolge der Vision von Oculus VR für die Verbraucherversion näher.

Das Oculus Rift-Gerät und das Software Development Kit (SDK) unterstützen die Betriebssysteme Linux , Mac OS und Windows. Um das Gerät mit Ihrem Computer zu verwenden, muss es entweder über einen HDMI-Anschluss oder einen DVI-Videoausgang verfügen. VGA wird nicht unterstützt.

Es gibt keine spezifischen Mindestsystemanforderungen, einige empfohlene Richtlinien beinhalten jedoch:

Die Leistung sollte auf einem Computer, der mit Hochleistungsspielen umgehen kann, besser sein. Laut der SDK-Dokumentation hat das Oculus-Team herausgefunden, dass ein MacBook Pro Retina mit einer Nvidia 650M-Grafikkarte als tragbare VR-Workstation funktioniert.

Das SDK umfasst auch Unterstützung für einige Gamecontroller, darunter den kabelgebundenen Xbox 360-Controller für Windows , das Logitech F710 Wireless Gamepad für Windows und Mac und den Sony PlayStation DUALSHOCK3 Controller für Mac.

Um das Headset zu verwenden, verbinden Sie Ihren Computer über den USB-Anschluss und einen (aber nicht beide) der Videoeingangsanschlüsse (entweder HDMI oder DVI) mit der Steuerbox. Stecken Sie dann das Netzkabel in die Box und eine Steckdose. Wenn alle drei erforderlichen Kabel angeschlossen sind, wird der Bildschirm aktiviert. Ihr Computer sieht den Rift im Wesentlichen als ein weiteres Display, und Sie können die Einstellungen des Displays über die Display-Bedienfelder Ihres Computers anpassen.

Es funktioniert derzeit nur mit PCs, aber die Unterstützung für mobile Geräte ist in Arbeit, und Spielsysteme könnten als nächstes folgen.

Das Oculus SDK ist öffentlich verfügbar und Open Source , was bedeutet, dass jeder den Code erhalten, verwenden und sogar modifizieren und verteilen kann. In ihrer Lizenzvereinbarung sind einige Vorbehalte aufgeführt, darunter, dass alle Änderungen mit Oculus VR geteilt werden müssen, dass die Software nicht als Schnittstelle mit anderen kommerziellen VR-Headsets verwendet werden darf, die nicht von Oculus VR genehmigt wurden, und dass der Code muss als Ganzes verteilt werden, nicht in Teilen. Sie können Ihnen auch Ihre Rechte zur Nutzung des SDK entziehen, wenn Sie eine Anwendung erstellen, die Gesundheits- oder Sicherheitsprobleme verursacht.

Das SDK umfasst C++-Quellcode, Bibliotheken, Header, Firmware, Beispiele, Tutorials und Dokumentation sowie das Unreal Development Kit, die Unreal Engine 4 und die Spieleentwicklungssoftware Unity.

Einige der Proben beinhalten:

Entwickler können auf das Oculus VR Developer Center zugreifen , um die neuesten Versionen der SDK-Komponenten abzurufen und Online-Support zu erhalten. Diese Ressourcen sollten bei der Entwicklung oder Portierung von mehr Spielen und anderen Inhalten für Oculus Rift sehr hilfreich sein.

Das Unternehmen hat auch einen Oculus Latency Tester herausgebracht, dessen Hardware und Software beide Open Source sind. Seine Firmware steht unter der Apache 2.0-Lizenz und sein Schaltplan, Platinenlayout und Gehäuse sind unter Creative Commons Attribution 4.0 lizenziert. Sie können den Latency Tester auf der Oculus VR-Website kaufen und jeden Teil des Testers und seines Codes verwenden, ändern oder verteilen. Oder wenn Sie ein Bastler sind, können Sie Ihre eigenen mit den frei verfügbaren Dateien erstellen.

Eine physische Modifikation der Oculus Rift-Einheit selbst wird jedoch nicht empfohlen, da das Unternehmen möglicherweise nicht in der Lage ist, das modifizierte Gerät zu unterstützen. Aber sein Quellcode ist Freiwild.

Aus irgendeinem Grund wird der Rift mit Google Glass verglichen , aber abgesehen davon, dass es sich bei beiden um Technologien handelt, die Sie auf Ihrem Gesicht tragen, sind die beiden Geräte völlig unterschiedliche Tiere. Google Glass ist ein winziges Smartphone in Form einer Brille mit einem klaren rechteckigen durchsichtigen Bildschirm über einem Auge. Sie haben jederzeit Ihre reale Umgebung im Blick, können aber auch per Sprachbefehl Informationen abrufen, die auf dem Bildschirm erscheinen, überlagert von dem, was wirklich vor Ihnen liegt. Es ist mehr im Bereich der erweiterten Realität als der virtuellen Realität.

The Oculus Rift, on the other hand, is true virtual reality . You are completely blocking your view of the real world and seeing a new digital, virtual world in its place. The Rift uses stereoscopic 3-D rendering, a high-resolution display, a field of view 110 degrees wide and ultra-low latency head tracking to immerse you in a virtual world that should prove to be more believable than any VR most of us have witnessed before.

The Rift achieves stereoscopic 3-D by feeding a slightly different image to each eye, which is more or less how we see in 3-D in the real world, where each eye is seeing everything from a slightly different vantage point and the differences are used to perceive depth. The110-degree field of view extends into your peripheral vision area and, in conjunction with the lenses, is intended to help immerse you into a game. The low latency means that what you see tracks with your head movements in real-time rather than being on a delay where the image has to catch up to your eyes.

Once you've acquired the developer's Rift and downloaded the SDK and any firmware updates from the Oculus VR site, you need to calibrate the device. This includes measuring and setting your height and your IPD (interpupillary distance, or the distance between your pupils) and running the magnetometer calibration, which involves rotating the headset as instructed. Once your device is calibrated, you can use it to test or play whatever games you find or create.

Although at the time of this writing the consumer version of Oculus Rift isn't out yet, there are already some games from major developers that have been created or ported to work with the device. These include:

These may not all be available to the public in Rift-ready form, but there are non-VR versions of all but "Eve: Valkyrie" in the wild. "Doom 3 BFG Edition" was given out with the development kits purchased through the Kickstarter campaign, and "Eve: Valkyrie" has been demonstrated with the newer Rift prototypes and is slated to come out sometime in 2014.

Lots of existing games are already being adapted to work with the Rift. And there is a spot on the Oculus VR Web site here for developers to share their games, mods, demos, simulations and the like. There are more than 100 titles available on the share site already, including "Minecrift," a VR conversion of the popular game "Minecraft" (a paid copy of "Minecraft" is required for it to work); and "VR Cinema," a simulation of a movie theater within which you can actually watch videos.

Unfortunately, not just any 3-D game can be played with the device just yet. Due to the unique properties of the Rift, including its wide field of vision and head-tracking abilities, games and other applications will have to be specifically made to work with the device. The main things that have to be integrated are motion tracking and 3-D rendering along with distortion adjustment to produce the stereoscopic images (a slightly different one for each eye).

As of early 2014, around 50,000 units have been shipped [sources: Edwards, Perton]. With so many in the hands of developers, there are no doubt many games in the works. But although the Rift was designed primarily with gaming in mind, that doesn't mean that's all it will be good for. We might one day don our headsets to watch 360-degree videos, sit in virtual classrooms, view live entertainment or sporting events and move through simulated environments paired with exercise equipment for fitness.

Some higher-end players are already exploring the possibilities of the Rift. The NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) has experimented with an Oculus Rift in conjunction with an Xbox Kinect 2 to control a robotic arm -- a possible step toward controlling robots remotely in outer space. The JPL has also used a Rift with a Virtuix Omni treadmill and panoramic images captured by the Curiosity rover to simulate walking on Mars. A myriad of companies have reportedly already bought the developer kits for their own purposes, and there's even been talk of using them for lower-cost military training. The possible applications for a lightweight, inexpensive VR headset are truly endless.

Even a static screen can cause eyestrain and motion sickness under certain circumstances, but VR is particularly prone to such issues. The term "simulator sickness" has been coined to describe the headaches, disorientation and nausea sometimes brought on by virtual reality and other simulation techniques. The biggest culprit is lag time between the user moving and the video image keeping up, which is mostly a hardware problem. Nonetheless, the Oculus VR team has come up with a Best Practices Guide for software developers to help prevent these problems, as well as to create enjoyable games that are well suited to VR. The document includes advice on how to best handle image rendering, user perspective, degree of stereoscopic 3-D depth, camera movement in relation to head movement, in-game speed and change of motion, placement of user interface and objects, audio, user control, visual design and other technical and design considerations.

The guide suggests a few baselines for comfort, like a simulated walking speed of 4.5 feet (1.4 meters) per second, a minimum frame rate of 60 frames per second (fps), an ideal latency of 20 milliseconds or less and virtual placement of static objects no closer than 1.6 feet (50 centimeters) away from the user. There are also references in the guide to specific Oculus VR software features like distortion shaders, predictive tracking and the Oculus head model that developers can use to improve gamer comfort without having to reinvent the wheel.

It suggests performing user testing with outside users to make sure the game (or other application) is comfortable for a variety of people, not just developers accustomed to the content. The guide also advises developers to include optional user settings, including the ability to change speed, acceleration size, field of view and the effect of collisions, as well as inclusion of a monoscopic display mode that makes the image the same for both eyes (which is supposed to decrease simulator sickness).

Although it's a danger when running around in any virtual world , in part due to the disconnect between what your mind is seeing and what your body is doing, sound design can help decrease the likelihood of simulator sickness. The new Crystal Cove prototype's greatly reduced motion blurring should reduce the possibility of motion sickness still further. There's even some evidence that you can just get used to VR and not get as sick as your experience with it increases.

The Oculus VR team claims that viewing through the Rift may be a little better than staring at a standard flat screen when it comes to eyestrain, since it makes your eyes focus in the distance, which is their natural resting position.

Early impressions of the developer model have been largely positive. Many people think the Rift is incredibly cool, including one early adopter's 90-year-old grandmother [source: Kooser]. It has been called a game changer for, well, gaming.

There have been the expected complaints about nausea and dizziness, and some concern about using glasses with the Rift. You can actually use the headset with most eyeglasses, depending upon their size and shape. To accommodate glasses , you adjust the distance of the lenses to your face by turning two screws on either side of the headset -- the closer the better so that you're getting the maximum field of view. Using it with glasses is not recommended, however, due to the risk of scratching your eyeglass lenses and the certainty of reducing your field of view. They do recommend swapping out the Rift's lenses to see if any of them will work for you without glasses. The longest set (A) was made for people with 20/20 or farsighted vision, the mid-length set (B) was made for people with moderate nearsightedness and the shortest set (C) was made for people with more severe nearsightedness . The Oculus team is planning to make the consumer version a little more eyeglasses-friendly.

Die positiven Reaktionen auf den neueren Crystal Cove-Prototyp waren aufgrund der höheren Auflösung, der reduzierten Bewegungsunschärfe und der Positionsverfolgung noch überschwänglicher. Beide Iterationen des Geräts wurden 2013 bzw. 2014 als „Best of CES“ ausgezeichnet.

Ab Anfang 2014 können Sie die Entwicklerversion direkt auf der Oculus VR-Website für 300 US-Dollar kaufen, aber das Veröffentlichungsdatum und der Preis für die Verbraucherversion müssen noch offiziell bekannt gegeben werden. Aber mit so vielen Entwicklungskits und noch besseren Prototypen da draußen wird es hoffentlich nicht lange dauern, bis VR-Spaß in unseren Wohnzimmern kommt – insbesondere mit der finanziellen Unterstützung von Facebook.

Anmerkung des Autors: So funktioniert Oculus Rift

Ich sehne mich seit „Tron“, dem „Star Trek: The Next Generation“-Holodeck, „The Lawnmower Man“ und „The Matrix“ (die Horroraspekte von allen bis auf einen beiseite) nach Virtual Reality. Es ist nicht so, als hätte ich die virtuelle Realität nicht erlebt. Ich habe meinen fairen Anteil an Simulatorfahrten gemacht und die Headset-Arcade-Spiele ein- oder zweimal ausprobiert, aber ich erinnere mich, dass sie teuer, extrem niedrig aufgelöst, ungenau und nicht allzu fesselnd waren.

Wie immer hat sich die Technologie sprunghaft verbessert, die Grafik ist besser geworden, und jetzt mit dem Oculus Rift klingt es so, als ob eine unterhaltsamere und glaubwürdigere VR zum Greifen nah wäre. Es ist immer noch nicht das Holodeck, aber ich kann es kaum erwarten, das 1080p-Consumer-Modell auszuprobieren, sobald es verfügbar ist.

Und ich könnte in naher Zukunft einfach zusammenbrechen und das Entwicklermodell bekommen. Ich bin schließlich ein Entwickler (obwohl ich mich noch nicht mit der Spieleentwicklung beschäftigt habe). Oder ich könnte einfach Sachen in „Minecraft“ bauen, wie ich es jetzt im normalen 2-D „Minecraft“ tue. In 3-D VR kann es noch befriedigender sein, zufällige Burgen zu bauen, Schafe zu scheren und Ozelots und Wölfe zu zähmen. Mit dem Gesicht voran in eine Schlingpflanze in einer immersiven Realität zu rennen, könnte der Stoff für Alpträume sein.

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