Como funciona o Oculus Rift

A realidade virtual (VR) não tem sido apenas o material de romances e filmes de ficção científica por décadas, mas também tem sido uma coisa real – mais ou menos. Os primeiros fones de ouvido VR foram produzidos na década de 1960. Na época, a tecnologia ocupava muito espaço e custava enormes quantias de dinheiro. No final dos anos 1980 a 1990, a RVtornou-se acessível ao público em geral em fliperamas e outros locais de diversão por meio de fones de ouvido e controles pesados ​​usados ​​para jogar jogos bastante simples - como balançar uma espada de mentira em inimigos virtuais, com tanta precisão quanto os sistemas de computação da época podiam reunir. O rastreamento da cabeça era lento, o campo de visão era estreito e os gráficos eram de baixa resolução para os padrões modernos. A experiência muitas vezes induzia dores de cabeça e enjôo, e não era tão imersiva. Ainda assim, foi um passo à frente nos jogos e estava destinado a melhorar, mas não pegou na época e a indústria fracassou. A tecnologia necessária ainda não estava disponível para torná-la atraente para as massas.

Fones de ouvido VR de última geração com melhor resolução e tempo de resposta foram desenvolvidos desde então, mas permaneceram proibitivamente caros para o usuário doméstico e ainda tendem a habitar locais como instalações governamentais e corporativas de pesquisa e treinamento. As forças armadas, a indústria automotiva, o programa espacial e as áreas médicas, para citar alguns, usam VR de uma forma ou de outra, fora da visão da população em geral.

Mas a tecnologia está sempre evoluindo, e os componentes pequenos e poderosos que tornaram nossos telefones celulares e sistemas de jogos muito melhores agora deram à tecnologia VR uma nova vida, tornando possíveis dispositivos como o Oculus Rift. É o primeiro de vários fones de ouvido preparados para trazer VR realista ao campo de possibilidades para o usuário médio.

Você esperaria que tal maravilha viesse de um conhecido fabricante de eletrônicos, mas Oculus Rift teve um começo mais humilde. Palmer Luckey, um adolescente entusiasta de jogos e eletrônicos apaixonado por VR, começou a colecionar fones de ouvido antigos e a mexer para tentar criar algo que funcionasse com jogos modernos. Eventualmente, ele percebeu que não havia nada viável na existência, e ele teria que fazer seu próprio dispositivo do zero.

1. Abrindo a fenda
2. Especificações Técnicas: Abertura da Fenda
3. Requisitos de sistema
4. Software e hardware de código aberto
5. O que o Rift pode fazer
6. Que tipos de jogos funcionam com o Rift?
7. Doença do simulador de combate
8. Comentários, Disponibilidade e Possibilidades

Luckey começou a trabalhar no que se tornaria o Oculus Rift enquanto estava na faculdade estudando jornalismo . Ele criou o protótipo em 2012, quando tinha apenas 19 anos. Ele teve a ideia de fazer uma campanha no Kickstarter para financiar a criação de kits de headset VR para talvez algumas dezenas de entusiastas de VR dedicados, e ele estava se comunicando com muitas pessoas on-line sobre isso, incluindo John Carmack, o desenvolvedor de jogos famoso por criar "Doom " e "Quake" e fundador da Id Software. Carmack estava trabalhando em um projeto de RV e solicitou um protótipo. Ele usou o protótipo do Rift com seu próprio firmware para demonstrar seu jogo VR "Doom 3 BFG" na E3 2012, e isso deu início ao hype para o Oculus Rift.

Luckey fundou a empresa Oculus VR e contou com a ajuda de vários especialistas do setor, incluindo Brendan Iribe e Michael Antonov, cofundadores do provedor de UI de jogos Scaleform. A campanha Kickstarter começou com uma meta de financiamento de US$ 250.000, uma meta atingida no primeiro dia. No final, atingiu quase 10 vezes esse valor em promessas - um total de US$ 2.437.429 [fontes: Kickstarter , Eurogamer ].

Desde então, a empresa recebeu milhões a mais de investidores e cresceu com funcionários. Ela fez parceria com a Valve, Epic Games e Unity, entre outras, para trazer jogos de realidade virtual de alta qualidade e baixo custo.

A partir do início de 2014, o Oculus Rift está atualmente disponível em uma versão de kit de desenvolvedor com o objetivo de incentivar a criação de conteúdo para o dispositivo antes que uma versão melhorada do consumidor chegue ao mercado. A versão do consumidor ainda está em andamento, e o Facebook anunciou que estava adquirindo o Oculus VR por US$ 2 bilhões em março de 2014.

O dispositivo é um fone de ouvido de realidade virtual leve que bloqueia sua visão do ambiente e o mergulha totalmente em um mundo virtual. O Rift permite que você entre em um jogo, olhe em qualquer direção e veja o ambiente do jogo ao seu redor, em vez de uma tela plana cercada pela decoração da sua sala de estar. E você vê isso em 3D. Não exatamente o holodeck ou a matriz, mas um bom passo nessa direção.

Os chefes do Oculus VR

O Oculus VR rapidamente passou de uma operação de um homem só para uma empresa multimilionária pronta para dominar o mercado consumidor de VR. No momento da redação deste artigo, é dirigido pelos seguintes executivos: Palmer Luckey (Fundador), Brendan Iribe (Diretor Executivo), Michael Antonov (Arquiteto de Software Chefe), John Carmack (Diretor de Tecnologia), Laird M. Malamed (Chefe de Operações Officer), Jack McCauley (Vice President Engineering), Nate Mitchell (Vice President Product) e Marshall Cline (Vice President Platform). O cofundador Andrew Scott Reisse foi tragicamente morto em 2013 quando atropelado por um carro em alta velocidade envolvido em uma perseguição policial.

O Oculus Rift Development Kit versão 1.1 inclui o conjunto de cabeça Oculus Rift, que lembra vagamente um par de óculos de esqui pretos com uma caixa retangular cobrindo a parte frontal. O kit também vem com uma caixa de controle permanentemente conectada ao fone de ouvido por meio de um cabo de 1,8 metros, uma alça removível sobre a cabeça para maior conforto e estabilidade, três pares de lentes de visão de diferentes distâncias focais, um cabo HDMI, um cabo USB, um cabo DVI, um adaptador HDMI para DVI e uma fonte de alimentação padrão dos EUA com comutação de 5 volts, juntamente com adaptadores de alimentação internacionais. Tudo isso vem alojado em um estojo rígido. Os óculos do kit de desenvolvimento Oculus Rift pesam menos de meio quilo - meros 369 gramas - e o futuro modelo de consumidor pode ser ainda mais leve.

A caixa de controle é usada para conectar o fone de ouvido ao computador e executar funções básicas de controle. Inclui portas de conexão de energia HDMI , DVI, mini-USB e DC, bem como cinco botões para controlar contraste, brilho e energia. Um LED azul na parte superior mostra se o dispositivo está ligado ou desligado.

O headset do desenvolvedor permite rastreamento de cabeça com 3 graus de liberdade (DOF), latência ultrabaixa e um campo de visão (FOV) de 110 graus na diagonal e 90 graus na horizontal para uma imersão convincente.

O Rift incorpora uma tela plana de 7 polegadas (17,8 centímetros) 60Hz LCD com uma resolução de 1280 por 800 pixels (cerca de 720p de alta definição de resolução). A tela é dividida em 640 por 800 pixels por olho, com uma distância fixa de 2,5 polegadas (64 milímetros) entre os centros das lentes. O usuário visualiza a tela através de dois copos de lente. Há planos para tornar a resolução do modelo de consumo pelo menos 1080p, e a empresa já demonstrou dois protótipos 1080p (os modelos HD e Crystal Cove). As entradas de exibição incluem DVI-D Single Link, HDMI 1.3+ e USB 2.0 Full Speed+, todos alimentados através do cabo da caixa de controle único.

O dispositivo possui uma unidade de sensor de movimento e orientação personalizada com uma taxa de amostragem de até 1000 Hz. A unidade do sensor inclui um giroscópio, um acelerômetro e um magnetômetro, juntamente com um microcontrolador ARM Cortex-M3. Os dados de todos os três sensores são combinados por meio de um processo chamado fusão de sensores para permitir o rastreamento rápido e preciso da orientação da cabeça e sincronização com o que você está visualizando. Isso permite que você vire a cabeça em qualquer direção e olhe ao redor do ambiente virtual em tempo real, mas não permite rastreamento posicional.

Um novo protótipo, apelidado de Crystal Cove, estreou na CES 2014. Ele tem uma tela AMOLED (diodo orgânico emissor de luz de matriz ativa) de resolução mais alta 1080p, menor latência, uma taxa de atualização mais alta e persistência de imagem muito menor, o que significa que as imagens que você vê no a tela muda tão rapidamente quanto você se move, em vez de persistir na tela por tempo suficiente para causar muito desfoque de movimento. O Crystal Cove também pode rastrear a posição, em vez de apenas a orientação, com a ajuda de LEDs IR (que parecem pequenos pontos brancos quadrados) em todo o fone de ouvido monitorado por uma câmera externa, oferecendo 6 graus de liberdade em vez de apenas 3. Você pode se inclinar para as coisas para ver mais de perto ou se inclinar para olhar nos cantos, enquanto com o kit de desenvolvedor você pode virar a cabeça em várias direções para alterar a visão da câmera, mas você precisa usar um controlador separado para lidar com todos os movimentos em direção, para longe ou ao redor das coisas. Este protótipo está supostamente mais próximo da visão do Oculus VR para a versão do consumidor.

O dispositivo Oculus Rift e o Software Development Kit (SDK) são compatíveis com os sistemas operacionais Linux , Mac OS e Windows. Para usar o dispositivo com seu computador, ele deve ter uma porta HDMI ou uma porta de saída de vídeo DVI. VGA não é suportado.

Não há requisitos mínimos de sistema específicos, no entanto, algumas diretrizes recomendadas incluem:

O desempenho deve ser melhor em um computador que possa lidar com jogos pesados. De acordo com a documentação do SDK, a equipe Oculus descobriu que um MacBook Pro Retina com uma placa gráfica Nvidia 650M funcionará como uma estação de trabalho VR portátil.

O SDK também inclui suporte para alguns controladores de jogos, incluindo o controle com fio Xbox 360 para Windows , o Logitech F710 Wireless Gamepad para Windows e Mac e o Sony PlayStation DUALSHOCK3 Controller para Mac.

Para usar o fone de ouvido, conecte seu computador à caixa de controle através da porta USB e uma (mas não ambas) das portas de entrada de vídeo (HDMI ou DVI). Em seguida, conecte o cabo de alimentação na caixa e em uma tomada elétrica. Quando todos os três cabos necessários estiverem conectados, a tela será ativada. Seu computador verá essencialmente o Rift como outro monitor, e você poderá ajustar as configurações do monitor por meio dos painéis de controle do monitor do seu computador.

Atualmente, ele só funciona com computadores pessoais, mas o suporte para dispositivos móveis está em andamento, e os sistemas de jogos podem ser os próximos.

O Oculus SDK está disponível publicamente e é de código aberto , o que significa que qualquer pessoa pode obter, usar e até modificar e distribuir o código. Existem algumas ressalvas no contrato de licença, incluindo que quaisquer modificações devem ser compartilhadas com o Oculus VR, que o software não pode ser usado para fazer interface com outros headsets de VR comerciais que não sejam aprovados pelo Oculus VR e que o código deve ser distribuído no todo, não em parte. Eles também podem revogar seus direitos de usar o SDK se você criar um aplicativo que cause problemas de saúde ou segurança.

The SDK includes C++ source code, libraries, headers, firmware, samples, tutorials and documentation, along with the Unreal Development Kit, Unreal Engine 4 and Unity game development software.

Some of the samples include:

Developers can access the Oculus VR Developer Center to retrieve the latest versions of the SDK components and for online support. These resources should help greatly in developing or porting more games and other content to the Oculus Rift.

The company has also released an Oculus Latency Tester whose hardware and software are both open source. Its firmware is under the Apache 2.0 License and its schematic, board layout and enclosure are licensed under Creative Commons Attribution 4.0. You can buy the Latency Tester from the Oculus VR site, and you can use, alter or distribute any portion of the tester and its code. Or if you're a tinkerer, you can build your own using the freely available files.

Physical modification of the Oculus Rift unit itself is not recommended, however, since the company may not be able to support the modified device. But its source code is fair game.

For some reason the Rift gets compared with Google Glass , but aside from the fact that they are both pieces of technology that you wear on your face, the two devices are entirely different animals. Google Glass is a tiny smartphone in the shape of eyeglasses with a clear rectangular see-through screen over one eye. You can see your real surroundings at all times, but you can also call up information via voice commands, and it will appear on the screen, superimposed over what's really in front of you. It's more in the realm of augmented reality than virtual reality.

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.

Depois de adquirir o Rift do desenvolvedor e baixar o SDK e quaisquer atualizações de firmware do site Oculus VR, você precisa calibrar o dispositivo. Isso inclui medir e definir sua altura e seu IPD (distância interpupilar ou a distância entre suas pupilas) e executar a calibração do magnetômetro, que envolve girar o fone de ouvido conforme as instruções. Depois que seu dispositivo estiver calibrado, você poderá usá-lo para testar ou jogar qualquer jogo que encontrar ou criar.

Embora no momento da redação deste artigo a versão do consumidor do Oculus Rift ainda não tenha sido lançada, já existem alguns jogos de grandes desenvolvedores que foram criados ou portados para funcionar com o dispositivo. Esses incluem:

Eles podem não estar disponíveis ao público em formato pronto para o Rift, mas existem versões não VR de todos, exceto "Eve: Valkyrie" em estado selvagem. "Doom 3 BFG Edition" foi distribuído com os kits de desenvolvimento adquiridos através da campanha Kickstarter , e "Eve: Valkyrie" foi demonstrado com os novos protótipos do Rift e está programado para sair em algum momento de 2014.

Muitos jogos existentes já estão sendo adaptados para funcionar com o Rift. E há um local no site Oculus VR aqui para os desenvolvedores compartilharem seus jogos, mods, demos, simulações e afins. Já existem mais de 100 títulos disponíveis no site de compartilhamento, incluindo "Minecrift", uma conversão VR do popular jogo "Minecraft" (é necessária uma cópia paga de "Minecraft" para que funcione); e "VR Cinema", uma simulação de uma sala de cinema na qual você pode realmente assistir a vídeos.

Infelizmente, não é qualquer jogo 3-D que pode ser jogado com o dispositivo ainda. Devido às propriedades únicas do Rift, incluindo seu amplo campo de visão e habilidades de rastreamento de cabeça, jogos e outros aplicativos terão que ser feitos especificamente para funcionar com o dispositivo. As principais coisas que precisam ser integradas são rastreamento de movimento e renderização 3-D, juntamente com ajuste de distorção para produzir as imagens estereoscópicas (um pouco diferente para cada olho).

No início de 2014, cerca de 50.000 unidades foram enviadas [fontes: Edwards , Perton ]. Com tantos nas mãos dos desenvolvedores, não há dúvida de que muitos jogos estão em andamento. Mas embora o Rift tenha sido projetado principalmente com os jogos em mente, isso não significa que será bom para isso. Podemos um dia usar nossos fones de ouvido para assistir a vídeos em 360 graus, sentar em salas de aula virtuais, assistir entretenimento ao vivo ou eventos esportivos e percorrer ambientes simulados combinados com equipamentos de ginástica.

Alguns jogadores de alto nível já estão explorando as possibilidades do Rift. O Laboratório de Propulsão a Jato da NASA (JPL) experimentou um Oculus Rift em conjunto com um Xbox Kinect 2 para controlar um braço robótico – um possível passo para controlar robôs remotamente no espaço sideral. O JPL também usou um Rift com uma esteira Virtuix Omni e imagens panorâmicas capturadas pelo rover Curiosity para simular uma caminhada em Marte. Uma miríade de empresas já comprou os kits de desenvolvedor para seus próprios propósitos, e até se falou em usá-los para treinamento militar de baixo custo. As aplicações possíveis para um headset VR leve e barato são realmente infinitas.

Mesmo uma tela estática pode causar fadiga ocular e enjoo em determinadas circunstâncias, mas a VR é particularmente propensa a esses problemas. O termo "doença do simulador" foi cunhado para descrever as dores de cabeça, desorientação e náusea às vezes provocadas pela realidade virtual e outras técnicas de simulação. O maior culpado é o tempo de atraso entre a movimentação do usuário e a manutenção da imagem de vídeo, que é principalmente um problema de hardware. No entanto, a equipe do Oculus VR criou um guia de práticas recomendadaspara desenvolvedores de software para ajudar a evitar esses problemas, bem como para criar jogos agradáveis ​​que são adequados para VR. O documento inclui conselhos sobre como lidar melhor com a renderização da imagem, perspectiva do usuário, grau de profundidade 3-D estereoscópica, movimento da câmera em relação ao movimento da cabeça, velocidade no jogo e mudança de movimento, posicionamento da interface do usuário e objetos, áudio, controle, design visual e outras considerações técnicas e de design.

O guia sugere algumas linhas de base para o conforto, como uma velocidade de caminhada simulada de 4,5 pés (1,4 metros) por segundo, uma taxa de quadros mínima de 60 quadros por segundo (fps), uma latência ideal de 20 milissegundos ou menos e colocação virtual de estática objetos a menos de 1,6 pés (50 centímetros) de distância do usuário. Também há referências no guia para recursos específicos do software Oculus VR, como shaders de distorção, rastreamento preditivo e o modelo de cabeça Oculus que os desenvolvedores podem usar para melhorar o conforto do jogador sem precisar reinventar a roda.

Ele sugere realizar testes com usuários externos para garantir que o jogo (ou outro aplicativo) seja confortável para uma variedade de pessoas, não apenas para desenvolvedores acostumados ao conteúdo. O guia também aconselha os desenvolvedores a incluir configurações opcionais do usuário, incluindo a capacidade de alterar a velocidade, o tamanho da aceleração, o campo de visão e o efeito de colisões, bem como a inclusão de um modo de exibição monoscópico que torna a imagem igual para ambos os olhos (o que é suposto diminuir a doença do simulador).

Embora seja um perigo correr em qualquer mundo virtual , em parte devido à desconexão entre o que sua mente está vendo e o que seu corpo está fazendo, o design de som pode ajudar a diminuir a probabilidade de doença do simulador. O desfoque de movimento bastante reduzido do novo protótipo do Crystal Cove deve reduzir ainda mais a possibilidade de enjôo. Há até algumas evidências de que você pode se acostumar com a RV e não ficar tão doente à medida que sua experiência com ela aumenta.

A equipe do Oculus VR afirma que a visualização através do Rift pode ser um pouco melhor do que olhar para uma tela plana padrão quando se trata de fadiga ocular, pois faz com que seus olhos se concentrem à distância, que é sua posição natural de descanso.

As primeiras impressões do modelo de desenvolvedor foram amplamente positivas. Muitas pessoas acham o Rift incrivelmente legal, incluindo a avó de 90 anos de um dos primeiros a adotar [fonte: Kooser ]. Foi chamado de um divisor de águas para, bem, jogos.

Houve as queixas esperadas sobre náuseas e tonturas, e alguma preocupação com o uso de óculos com o Rift. Você pode realmente usar o fone de ouvido com a maioria dos óculos, dependendo do tamanho e da forma. Para acomodar óculos, você ajusta a distância das lentes ao seu rosto girando dois parafusos em cada lado do fone de ouvido - quanto mais próximo, melhor para obter o campo de visão máximo. Não é recomendado usá-lo com óculos, no entanto, devido ao risco de arranhar as lentes dos óculos e a certeza de reduzir seu campo de visão. Eles recomendam trocar as lentes do Rift para ver se alguma delas funcionará para você sem óculos. A série mais longa (A) foi feita para pessoas com visão 20/20 ou míope, a série média (B) foi feita para pessoas com miopia moderada e a série mais curta (C) foi feita para pessoas com miopia mais severa . A equipe da Oculus está planejando tornar a versão do consumidor um pouco mais amigável aos óculos.

As reações positivas ao novo protótipo Crystal Cove foram ainda mais efusivas devido à resolução mais alta, desfoque de movimento reduzido e rastreamento posicional. Ambas as iterações do dispositivo receberam prêmios Best of CES em 2013 e 2014, respectivamente.

A partir do início de 2014, você pode comprar a versão do desenvolvedor diretamente do site Oculus VR por US $ 300, mas a data de lançamento e o preço da versão para o consumidor ainda não foram anunciados oficialmente. Mas com tantos kits de desenvolvimento e protótipos ainda melhores por aí, espero - especialmente com o apoio financeiro do Facebook - a espera não será longa para a diversão de VR em nossas salas de estar.

Nota do autor: Como funciona o Oculus Rift

I have been longing for virtual reality since "Tron," the "Star Trek: The Next Generation" holodeck, "The Lawnmower Man" and "The Matrix" (the horror aspects of all but one of those aside). It's not like I haven't experienced virtual reality. I've done my fair share of simulator rides, and tried the headset arcade games once or twice, but I remember it being expensive, extremely low resolution, imprecise and not all that immersive.

As it always does, technology has improved by leaps and bounds, graphics have gotten better, and now with the Oculus Rift, it sounds like more enjoyable and believable VR is within our grasp. It's still not the holodeck, but I can't wait to try out the 1080p consumer model whenever it becomes available.

E eu poderia simplesmente quebrar e obter o modelo de desenvolvedor em um futuro próximo. Afinal, sou um desenvolvedor (embora ainda não tenha me aprofundado no desenvolvimento de jogos). Ou eu poderia simplesmente construir coisas em "Minecraft" como faço agora em "Minecraft" 2-D normal. Construir castelos aleatórios, tosquiar ovelhas e domar jaguatiricas e lobos pode ser ainda mais satisfatório em 3-D VR. Embora dar de cara com uma trepadeira em uma realidade imersiva possa ser um pesadelo.

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