Come funziona Oculus Rift

La realtà virtuale (VR) non è stata solo roba da romanzi e film di fantascienza per decenni, ma è stata anche una cosa reale, più o meno. I primi visori VR furono prodotti negli anni '60. A quel tempo, la tecnologia occupava molto spazio e costava enormi quantità di denaro. Tra la fine degli anni '80 e gli anni '90, VRdivenne accessibile al grande pubblico nelle sale giochi e in altri luoghi di divertimento tramite cuffie pesanti e controller usati per giocare a giochi piuttosto semplici, come brandire una spada finta contro nemici virtuali, con tutta la precisione che i sistemi informatici dell'epoca potevano raccogliere. Il tracciamento della testa era lento, il campo visivo era ristretto e la grafica era a bassa risoluzione per gli standard moderni. L'esperienza spesso provocava mal di testa e cinetosi, e non era poi così coinvolgente. Tuttavia, è stato un passo avanti nei giochi ed era destinato a migliorare, ma in quel momento non ha preso piede e l'industria è andata in fumo. La tecnologia necessaria non era ancora disponibile per renderlo interessante per le masse.

Da allora sono stati sviluppati visori VR di fascia alta con risoluzione e tempo di risposta migliori, ma sono rimasti proibitivi per l'utente domestico e tendono ancora ad abitare luoghi come strutture di ricerca e formazione governative e aziendali. I settori militare, automobilistico, dei programmi spaziali e della medicina, solo per citarne alcuni, utilizzano tutti la realtà virtuale in un modo o nell'altro, fuori dalla vista della popolazione generale.

Ma la tecnologia è in continua evoluzione e i componenti piccoli e potenti che hanno reso i nostri telefoni cellulari e sistemi di gioco molto migliori hanno ora dato alla tecnologia VR una nuova prospettiva di vita, rendendo possibili dispositivi come Oculus Rift. È il primo di numerosi visori pronti a portare la realtà virtuale realistica nel regno delle possibilità per l'utente medio.

Ti aspetteresti che una tale meraviglia provenisse da un noto produttore di elettronica, ma Oculus Rift ha avuto un inizio più umile. Palmer Luckey, un adolescente appassionato di giochi ed elettronica con la passione per la realtà virtuale, ha iniziato a collezionare vecchie cuffie e ad armeggiare per cercare di creare qualcosa che funzionasse con i giochi moderni. Alla fine si rese conto che non esisteva nulla di fattibile e avrebbe dovuto creare il proprio dispositivo da zero.

1. Apertura della spaccatura
2. Specifiche tecniche: Cracking Open the Rift
3. Requisiti di sistema
4. Software e hardware open source
5. Cosa può fare la spaccatura
6. Che tipo di giochi funzionano con Rift?
7. Lotta contro la malattia del simulatore
8. Recensioni, disponibilità e possibilità

Luckey iniziò a lavorare su quello che sarebbe diventato l'Oculus Rift mentre era al college per studiare giornalismo . Ha creato il prototipo nel 2012, quando aveva solo 19 anni. Aveva l'idea di fare una campagna Kickstarter per finanziare la creazione di kit di cuffie VR per forse alcune dozzine di devoti appassionati di VR, e stava comunicando con molte persone online a riguardo, incluso John Carmack, lo sviluppatore di giochi famoso per aver creato "Doom " e "Quake" e fondatore di Id Software. Carmack stava lavorando a un progetto VR e ha richiesto un prototipo. Ha usato il prototipo Rift con il suo firmware per dimostrare il suo gioco VR "Doom 3 BFG" all'E3 2012, e questo ha dato il via al clamore per Oculus Rift.

Luckey ha fondato la società Oculus VR e si è avvalso dell'aiuto di diversi addetti ai lavori del settore, tra cui Brendan Iribe e Michael Antonov, cofondatori del fornitore di interfacce utente di gioco Scaleform. La campagna Kickstarter è iniziata con un obiettivo di finanziamento di $ 250.000, obiettivo raggiunto nel primo giorno. Alla fine, ha raggiunto quasi 10 volte tale importo in promesse: $ 2.437.429 in totale [fonti: Kickstarter , Eurogamer ].

Da allora la società ha ottenuto milioni in più dagli investitori e si è riempita di dipendenti. Ha collaborato con Valve, Epic Games e Unity, tra gli altri, per realizzare giochi VR di alta qualità e a basso costo.

A partire dall'inizio del 2014, Oculus Rift è attualmente disponibile in una versione kit per sviluppatori con l'obiettivo di incoraggiare la creazione di contenuti per il dispositivo prima che una versione consumer migliorata venga immessa sul mercato. La versione consumer è ancora in lavorazione e Facebook ha annunciato l'acquisizione di Oculus VR per 2 miliardi di dollari a marzo 2014.

Il dispositivo è un leggero visore per realtà virtuale che blocca la visuale dell'ambiente circostante e ti immerge completamente in un mondo virtuale. The Rift ti consente di entrare in un gioco, guardarti intorno in qualsiasi direzione e vedere l'ambiente di gioco intorno a te piuttosto che su uno schermo piatto circondato dall'arredamento del tuo soggiorno. E lo vedi in 3D. Non proprio il ponte ologrammi o la matrice, ma un buon passo in quella direzione.

I capi di Oculus VR

Oculus VR è passato rapidamente da un'operazione individuale a un'azienda multimilionaria pronta a conquistare il mercato della realtà virtuale di consumo. Al momento della stesura di questo articolo, è guidato dai seguenti dirigenti: Palmer Luckey (fondatore), Brendan Iribe (amministratore delegato), Michael Antonov (Chief Software Architect), John Carmack (Chief Technology Officer), Laird M. Malamed (Chief Operating Ufficiale), Jack McCauley (Vice President Engineering), Nate Mitchell (Vice President Product) e Marshall Cline (Vice President Platform). Il co-fondatore Andrew Scott Reisse è stato tragicamente ucciso nel 2013 quando è stato colpito da un'auto in corsa coinvolta in un inseguimento della polizia.

L'Oculus Rift Development Kit versione 1.1 include il set di cuffie Oculus Rift, che ricorda vagamente un paio di maschere da sci nere con una scatola rettangolare che copre l'estremità anteriore. Il kit viene inoltre fornito con una scatola di controllo collegata in modo permanente all'auricolare tramite un cavo da 6 piedi (1,8 metri), una cinghia sopra la testa rimovibile per maggiore comfort e stabilità, tre paia di lenti visive di diverse lunghezze focali, un cavo HDMI, un cavo USB, un cavo DVI, un adattatore da HDMI a DVI e un alimentatore switching da 5 Volt standard statunitense insieme ad adattatori di alimentazione internazionali. Tutto questo viene alloggiato in una custodia rigida. Gli occhiali del kit di sviluppo Oculus Rift pesano meno di un chilo, solo 369 grammi, e il futuro modello di consumo potrebbe essere ancora più leggero.

La scatola di controllo viene utilizzata per collegare l'auricolare al computer ed eseguire le funzioni di controllo di base. Include porte di connessione HDMI , DVI, mini-USB e alimentazione CC, oltre a cinque pulsanti per il controllo del contrasto, della luminosità e dell'alimentazione. Un LED blu in alto mostra se il dispositivo è acceso o spento.

L'auricolare per sviluppatori consente il rilevamento della testa con 3 gradi di libertà (DOF), latenza ultra bassa e un campo visivo (FOV) di 110 gradi in diagonale e 90 gradi in orizzontale per un'immersione convincente.

Il Rift incorpora uno schermo LCD piatto da 7 pollici (17,8 centimetri) a 60 Hz con una risoluzione di 1280 x 800 pixel (circa 720p di risoluzione ad alta definizione). Lo schermo è diviso in 640 per 800 pixel per occhio, con una distanza fissa di 2,5 pollici (64 millimetri) tra i centri dell'obiettivo. L'utente visualizza lo schermo attraverso due coppe per lenti. Ci sono piani per rendere la risoluzione del modello consumer almeno 1080p e l'azienda ha già dimostrato due prototipi 1080p (i modelli HD e Crystal Cove). Gli ingressi del display includono DVI-D Single Link, HDMI 1.3+ e USB 2.0 Full Speed+, tutti alimentati tramite il cavo della scatola di controllo.

Il dispositivo ha un'unità sensore di movimento e orientamento personalizzata con una frequenza di campionamento fino a 1000 Hz. L'unità sensore include un giroscopio, un accelerometro e un magnetometro, insieme a un microcontrollore ARM Cortex-M3. I dati di tutti e tre i sensori vengono combinati attraverso un processo chiamato fusione dei sensori per consentire un tracciamento rapido e accurato dell'orientamento della testa e la sincronizzazione con ciò che stai visualizzando. Ciò ti consente di girare la testa in qualsiasi direzione e guardare l'ambiente virtuale in tempo reale, ma non consente il rilevamento della posizione.

Un nuovo prototipo, soprannominato Crystal Cove, ha debuttato al CES 2014. Ha uno schermo AMOLED (diodo organico a emissione di luce a matrice attiva) 1080p a risoluzione più elevata, una latenza inferiore, una frequenza di aggiornamento più elevata e una persistenza dell'immagine molto più bassa, il che significa che le immagini che vedi su lo schermo cambia rapidamente mentre ti muovi piuttosto che persistere sullo schermo abbastanza a lungo da causare molta sfocatura del movimento. Crystal Cove può anche tracciare la posizione, anziché solo l'orientamento, con l'aiuto di LED IR (che sembrano piccoli punti bianchi quadrati) su tutto il visore monitorati da una telecamera esterna, offrendoti 6 gradi di libertà anziché solo 3. Puoi sporgerti verso le cose per dare un'occhiata più da vicino o inclinarti per guardare dietro gli angoli, mentre con il kit per sviluppatori puoi girare la testa in varie direzioni per cambiare la visuale della telecamera, ma devi usare un controller separato per gestire tutti i movimenti verso, lontano da o intorno alle cose. Secondo quanto riferito, questo prototipo è più vicino alla visione di Oculus VR per la versione consumer.

Il dispositivo Oculus Rift e il Software Development Kit (SDK) supportano i sistemi operativi Linux , Mac OS e Windows. Per utilizzare il dispositivo con il computer, è necessario che disponga di una porta HDMI o di una porta di uscita video DVI. VGA non è supportato.

Non ci sono requisiti minimi di sistema specifici, tuttavia alcune linee guida consigliate includono:

Le prestazioni dovrebbero essere migliori su un computer in grado di gestire giochi pesanti. Secondo la documentazione dell'SDK, il team di Oculus ha scoperto che un MacBook Pro Retina con una scheda grafica Nvidia 650M funzionerà come una workstation VR portatile.

L'SDK include anche il supporto per alcuni controller di gioco, tra cui il controller cablato Xbox 360 per Windows , il gamepad wireless Logitech F710 per Windows e Mac e il controller Sony PlayStation DUALSHOCK3 per Mac.

Per utilizzare l'auricolare, collegare il computer alla scatola di controllo tramite la porta USB e una (ma non entrambe) delle porte di ingresso video (HDMI o DVI). Quindi collegare il cavo di alimentazione alla scatola e una presa elettrica. Quando tutti e tre i cavi necessari sono collegati, lo schermo si attiverà. Il tuo computer vedrà essenzialmente il Rift come un altro display e puoi regolare le impostazioni del display tramite i pannelli di controllo del display del tuo computer.

Attualmente funziona solo con i personal computer, ma il supporto per i dispositivi mobili è in lavorazione e i sistemi di gioco potrebbero essere i prossimi.

Oculus SDK è disponibile pubblicamente e open source , il che significa che chiunque può ottenere, utilizzare e persino modificare e distribuire il codice. Ci sono alcuni avvertimenti esplicitati nel loro contratto di licenza, incluso che eventuali modifiche devono essere condivise con Oculus VR, che il software non può essere utilizzato per interfacciarsi con altri visori VR commerciali che non sono approvati da Oculus VR e che il codice deve essere distribuito in tutto, non in parte. Possono anche revocare i tuoi diritti di utilizzo dell'SDK se crei un'applicazione che causa problemi di salute o sicurezza.

L'SDK include codice sorgente C++, librerie, intestazioni, firmware, esempi, tutorial e documentazione, insieme a Unreal Development Kit, Unreal Engine 4 e software di sviluppo di giochi Unity.

Alcuni dei campioni includono:

Gli sviluppatori possono accedere al Centro per sviluppatori di Oculus VR per recuperare le versioni più recenti dei componenti dell'SDK e per il supporto online. Queste risorse dovrebbero essere di grande aiuto nello sviluppo o nel porting di più giochi e altri contenuti in Oculus Rift.

La società ha anche rilasciato un tester di latenza Oculus il cui hardware e software sono entrambi open source. Il suo firmware è sotto la licenza Apache 2.0 e lo schema, il layout della scheda e l'enclosure sono sotto licenza Creative Commons Attribution 4.0. Puoi acquistare il tester di latenza dal sito di Oculus VR e puoi utilizzare, modificare o distribuire qualsiasi parte del tester e del relativo codice. Oppure, se sei un riparatore, puoi crearne uno tuo utilizzando i file disponibili gratuitamente.

La modifica fisica dell'unità Oculus Rift stessa non è tuttavia consigliata, poiché l'azienda potrebbe non essere in grado di supportare il dispositivo modificato. Ma il suo codice sorgente è un gioco leale.

Per qualche motivo il Rift viene paragonato a Google Glass , ma a parte il fatto che sono entrambi pezzi di tecnologia che indossi sul viso, i due dispositivi sono animali completamente diversi. Google Glass è un minuscolo smartphone a forma di occhiali con uno schermo trasparente rettangolare trasparente su un occhio. Puoi vedere l'ambiente circostante in ogni momento, ma puoi anche richiamare informazioni tramite comandi vocali e queste appariranno sullo schermo, sovrapposte a ciò che hai davvero di fronte. È più nel regno della realtà aumentata che della realtà virtuale.

L'Oculus Rift, invece, è la vera realtà virtuale . Stai bloccando completamente la tua visione del mondo reale e vedi un nuovo mondo virtuale e digitale al suo posto. The Rift utilizza il rendering 3-D stereoscopico, un display ad alta risoluzione, un campo visivo di 110 gradi di larghezza e un rilevamento della testa a latenza ultra bassa per immergerti in un mondo virtuale che dovrebbe rivelarsi più credibile di qualsiasi VR che molti di noi hanno visto prima.

The Rift ottiene il 3-D stereoscopico alimentando un'immagine leggermente diversa per ciascun occhio, che è più o meno come vediamo in 3-D nel mondo reale, dove ogni occhio vede tutto da un punto di vista leggermente diverso e le differenze sono utilizzato per percepire la profondità. Il campo visivo di 110 gradi si estende nella tua area di visione periferica e, insieme alle lenti, ha lo scopo di aiutarti a immergerti nel gioco. La bassa latenza significa che ciò che vedi segue i movimenti della testa in tempo reale anziché essere in ritardo in cui l'immagine deve raggiungere i tuoi occhi.

Dopo aver acquisito Rift dello sviluppatore e scaricato l'SDK e gli eventuali aggiornamenti del firmware dal sito di Oculus VR, è necessario calibrare il dispositivo. Ciò include la misurazione e l'impostazione dell'altezza e dell'IPD (distanza interpupillare o distanza tra le pupille) e l'esecuzione della calibrazione del magnetometro, che prevede la rotazione dell'auricolare come indicato. Una volta che il tuo dispositivo è calibrato, puoi usarlo per testare o giocare a qualsiasi gioco trovi o crei.

Sebbene al momento della stesura di questo articolo la versione consumer di Oculus Rift non sia ancora disponibile, ci sono già alcuni giochi di importanti sviluppatori che sono stati creati o portati per funzionare con il dispositivo. Questi includono:

Questi potrebbero non essere tutti disponibili al pubblico in forma pronta per Rift, ma ci sono versioni non VR di tutti tranne "Eve: Valkyrie" in natura. "Doom 3 BFG Edition" è stato distribuito con i kit di sviluppo acquistati durante la campagna Kickstarter e "Eve: Valkyrie" è stato dimostrato con i nuovi prototipi di Rift ed è previsto che uscirà nel 2014.

Molti giochi esistenti sono già stati adattati per funzionare con Rift. E c'è un punto sul sito Web di Oculus VR qui per gli sviluppatori per condividere i loro giochi, mod, demo, simulazioni e simili. Ci sono già più di 100 titoli disponibili sul sito di condivisione, incluso "Minecrift", una conversione VR del popolare gioco "Minecraft" (per funzionare è necessaria una copia a pagamento di "Minecraft"); e "VR Cinema", una simulazione di un cinema all'interno del quale puoi effettivamente guardare video.

Sfortunatamente, non è ancora possibile giocare con il dispositivo a tutti i giochi 3D . A causa delle proprietà uniche del Rift, incluso il suo ampio campo visivo e le capacità di rilevamento della testa, i giochi e altre applicazioni dovranno essere realizzati appositamente per funzionare con il dispositivo. Le cose principali che devono essere integrate sono il rilevamento del movimento e il rendering 3D insieme alla regolazione della distorsione per produrre le immagini stereoscopiche (leggermente diverse per ciascun occhio).

All'inizio del 2014, sono state spedite circa 50.000 unità [fonti: Edwards , Perton ]. Con così tanti nelle mani degli sviluppatori, ci sono senza dubbio molti giochi in lavorazione. Ma sebbene il Rift sia stato progettato principalmente pensando ai giochi, ciò non significa che sia tutto ciò per cui andrà bene. Un giorno potremmo indossare le nostre cuffie per guardare video a 360 gradi, sederci in aule virtuali, assistere a spettacoli dal vivo o eventi sportivi e muoverci attraverso ambienti simulati abbinati ad attrezzature per il fitness.

Alcuni giocatori di fascia alta stanno già esplorando le possibilità della Landa. Il Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA ha sperimentato un Oculus Rift in combinazione con una Xbox Kinect 2 per controllare un braccio robotico, un possibile passo verso il controllo dei robot a distanza nello spazio. Il JPL ha anche utilizzato un Rift con un tapis roulant Virtuix Omni e immagini panoramiche catturate dal rover Curiosity per simulare la camminata su Marte. Secondo quanto riferito, una miriade di aziende ha già acquistato i kit di sviluppo per i propri scopi e si è persino parlato di usarli per l'addestramento militare a basso costo. Le possibili applicazioni per un visore VR leggero ed economico sono davvero infinite.

Anche uno schermo statico può causare affaticamento degli occhi e cinetosi in determinate circostanze, ma la realtà virtuale è particolarmente soggetta a tali problemi. Il termine "malattia del simulatore" è stato coniato per descrivere il mal di testa, il disorientamento e la nausea a volte causati dalla realtà virtuale e da altre tecniche di simulazione. Il più grande colpevole è il tempo di ritardo tra lo spostamento dell'utente e il mantenimento dell'immagine video, che è principalmente un problema hardware. Tuttavia, il team di Oculus VR ha elaborato una guida alle best practiceper gli sviluppatori di software per aiutare a prevenire questi problemi, nonché per creare giochi divertenti che ben si adattano alla realtà virtuale. Il documento include consigli su come gestire al meglio il rendering delle immagini, la prospettiva dell'utente, il grado di profondità 3D stereoscopica, il movimento della telecamera in relazione al movimento della testa, la velocità di gioco e il cambio di movimento, il posizionamento dell'interfaccia utente e degli oggetti, l'audio, l'utente controllo, progettazione visiva e altre considerazioni tecniche e di progettazione.

La guida suggerisce alcune linee di base per il comfort, come una velocità di camminata simulata di 4,5 piedi (1,4 metri) al secondo, una frequenza fotogrammi minima di 60 fotogrammi al secondo (fps), una latenza ideale di 20 millisecondi o meno e posizionamento virtuale di immagini statiche oggetti a una distanza non inferiore a 50 centimetri dall'utente. Ci sono anche riferimenti nella guida a specifiche funzionalità del software Oculus VR come gli shader di distorsione, il tracciamento predittivo e il modello della testa di Oculus che gli sviluppatori possono utilizzare per migliorare il comfort del giocatore senza dover reinventare la ruota.

Suggerisce di eseguire test utente con utenti esterni per assicurarsi che il gioco (o un'altra applicazione) sia comodo per una varietà di persone, non solo per gli sviluppatori abituati al contenuto. La guida consiglia inoltre agli sviluppatori di includere impostazioni utente opzionali, inclusa la possibilità di modificare la velocità, la dimensione dell'accelerazione, il campo visivo e l'effetto delle collisioni, nonché l'inclusione di una modalità di visualizzazione monoscopica che rende l'immagine uguale per entrambi gli occhi (che dovrebbe ridurre la malattia del simulatore).

Sebbene sia un pericolo quando si corre in qualsiasi mondo virtuale , in parte a causa della disconnessione tra ciò che la tua mente sta vedendo e ciò che il tuo corpo sta facendo, il sound design può aiutare a ridurre la probabilità di malattia del simulatore. La sfocatura del movimento notevolmente ridotta del nuovo prototipo di Crystal Cove dovrebbe ridurre ulteriormente la possibilità di cinetosi. Ci sono anche alcune prove del fatto che puoi semplicemente abituarti alla realtà virtuale e non ammalarti così tanto quanto la tua esperienza aumenta.

Il team di Oculus VR afferma che guardare attraverso il Rift potrebbe essere un po' meglio che fissare uno schermo piatto standard quando si tratta di affaticare gli occhi, poiché mette a fuoco gli occhi in lontananza, che è la loro posizione di riposo naturale.

Le prime impressioni sul modello sviluppatore sono state ampiamente positive. Molte persone pensano che il Rift sia incredibilmente bello, inclusa la nonna di 90 anni di uno dei primi utenti [fonte: Kooser ]. È stato chiamato un punto di svolta per, beh, i giochi.

Ci sono state le attese lamentele su nausea e vertigini e qualche preoccupazione sull'uso degli occhiali con il Rift. Puoi effettivamente utilizzare l'auricolare con la maggior parte degli occhiali, a seconda delle loro dimensioni e forma. Per ospitare i bicchieri , 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.

Le reazioni positive al nuovo prototipo di Crystal Cove sono state ancora più espansive a causa della risoluzione più elevata, della sfocatura del movimento ridotta e del tracciamento della posizione. Entrambe le versioni del dispositivo hanno ricevuto i riconoscimenti Best of CES rispettivamente nel 2013 e nel 2014.

A partire dall'inizio del 2014, puoi acquistare la versione per sviluppatori direttamente dal sito di Oculus VR per $ 300, ma la data di rilascio e il prezzo per la versione consumer devono ancora essere annunciati ufficialmente. Ma con così tanti kit di sviluppo e prototipi ancora migliori là fuori, si spera, specialmente con il sostegno finanziario di Facebook, l'attesa non sarà lunga per il divertimento VR nei nostri salotti.

Nota dell'autore: come funziona Oculus Rift

Ho desiderato ardentemente la realtà virtuale dai tempi di "Tron", il ponte ologrammi "Star Trek: The Next Generation", "The Lawnmower Man" e "The Matrix" (gli aspetti horror di tutti tranne uno a parte). Non è che non ho sperimentato la realtà virtuale. Ho fatto la mia giusta quota di giri al simulatore e ho provato i giochi arcade con cuffie una o due volte, ma ricordo che erano costosi, a risoluzione estremamente bassa, imprecisi e non così coinvolgenti.

Come sempre, la tecnologia è migliorata a passi da gigante, la grafica è migliorata e ora con Oculus Rift sembra che la VR sia più divertente e credibile alla nostra portata. Non è ancora il ponte ologrammi, ma non vedo l'ora di provare il modello consumer a 1080p ogni volta che sarà disponibile.

E potrei semplicemente abbattere e ottenere il modello dello sviluppatore nel prossimo futuro. Dopotutto, sono uno sviluppatore (anche se non ho ancora approfondito lo sviluppo di giochi). Oppure potrei semplicemente costruire cose in "Minecraft" come faccio ora in "Minecraft" 2-D normale. Costruire castelli casuali, tosare pecore e domare ocelot e lupi può essere ancora più soddisfacente in 3-D VR. Anche se correre prima faccia a faccia in un creeper in una realtà immersiva potrebbe essere roba da incubi.

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