Oculus Rift

Oculus Rift või lihtsalt Rift on riist- ja tarkvaraplatvorm, mille eesmärk on viia kasutaja tehistõelisusse. Oculus VRis arendatava Rifti peamised komponendid on kuvarprillid, mis kuvavad stereoskoopilist pilti. See pilt seatakse inertsiaalanduri, magnetomeetri ja prillide liikumist jälgiva välise kaameraga vastavusse kasutaja liikumisega ruumis. Ühendus arvutiga toimub seadmedraiveri kaudu.

Rifti eeliseks teiste sarnaste seadmete ees on märkimisväärselt väiksem hind (tarbijaversiooni hinnaks planeeritakse USAs 300 dollarit), suurem vaateväli (horisontaalselt 90° ja rohkem) ja väiksem viivitus kasutaja liigutusest kuni selle liikumise kuvamiseni ekraanil.

Ajalugu 
Rifti looja ja Oculus VRi asutaja on Palmer Luckey, kes hakkas 2009. aastal plaanima vaba juurdepääsuga kuvarprillide ehitamist selle ala entusiastidele. Prillid pidid olema odavamad ja parema vaateväljaga kui saadaolevad võrreldavad tooted. 2012. aastal märkas Rifti projekti id Software'i looja John Carmack. Pärast mõningast kirjavahetust saatis Luckey Carmackile oma ainsa töötava Rifti prototüübi.

Paar kuud hiljem tutvustas Carmack modifitseeritud Luckey prototüüpi Electronic Entertainment Expol avalikkusele, kus see leidis palju vastukaja. Sama aasta 1. augustil avas Luckey vastloodud Oculus VRiga Kickstarteri (ühisrahastusplatvorm, mille mudelil põhineb ka Hooandja) kampaania Rifti esimese arendajaversiooni tootmiseks. Kampaaniat saatis edu: üle 9500 toetajaga koguti veerand miljoni asemel üle 2,4 miljoni USA dollari.

2013. aasta juunis ja detsembris kogus Oculus veel kapitali, seekord riskiinvestoritelt. Sama aasta novembris sai Carmack Oculuses tehnilise juhi koha.

2014. aasta 25. märtsil teatas Facebook Oculus VRi ostmisest. Tehingu koguväärtus oli 2 miljardit USA dollarit.

Arendusprotsess

Arendajaversioon 1 (Oculus Rift) 
Kickstarteri projekti rohkem kui 300 USA dollariga rahastanud toetajad said endale esimese arendajatele mõeldud versiooni seadmest. See Rifti versioon kasutas erinevalt esimestest prototüüpidest (nende hulgas ka prototüüp, mida Carmack Electronic Entertainment Expol demonstreeris) 5,6-tollise (14 cm) ekraani asemel 7-tollist (18 cm) vedelkristallkuvarit Innolux HJ070IA-02D. Viivitus hetkest, millal kasutaja ennast liigutab, kuni muutuse toimumiseni ekraanil on 50 kuni 60 millisekundit. Ekraani värskendussagedus on 60 HZ, resolutsioon 1280×800 pikslit (640×800 ühe silma jaoks) ja kuvasuhe 16:10, värvisügavus 3*8 bitti (RGB) ning alapikslid on asetatud järjestikku.

Ekraan jaotatakse stereoskoopilise pildi saamiseks kaheks: kumbki silm näeb poolt ekraani. Vaateväli on diagonaalselt 110° suurusjärgus ja horisontaalselt ligikaudu 90°. Ekraani kaugust silmadest saab reguleerida seadme külgedel paiknevate kruvidega. Ekraani ees on paar koondavaid läätsesid. Komplektis on kolm paari erineva optilise tugevusega läätsi lühinägelike silmade jaoks. Kaugnägelike ja normaalse nägemisega silmade jaoks on pilt fokuseeritud lõpmatuses. Läätsede kasutamise tõttu on Riftil niivõrd suur vaateväli.

Seade kaalub 379 grammi. Esimene arendajate versioon jälgib liikumisel vaid pöördliikumist, selleks on seadmes güroskoop, aktseleromeeter (koos ühel mikrokiibil Invensense MPU-6000-s) ja magnetomeeter (Honeywell HMC5983). Sensorite andmeid edastatakse arvutisse töötlemiseks kuni 1000 korda sekundis. Kulgliikumist saab ennustada vaid suhtelisel skaalal ja seda tehakse tarkvarasiseselt.

Arvutiga on see ühendatud juhtploki kaudu HDMI- või DVI-liidesega pildi jaoks ja USB 2.0 liidesega sensorite andmete edastamiseks (juhtmetega ühendus).

Arendajatele mõeldud seadet müüdi 65 000 tükki. Septembris 2014 avaldati avalikuks kasutamiseks kõik seadme tehnilised andmed, eskiisid, elektriskeemid ja tarkvara koos lähtekoodiga.

Crystal Cove 
Jaanuaris 2014 demonstreeris Oculus Consumer Electronics Show'l prototüüpi koodnimega Crystal Cove, millest sai teise arendajate versiooni eelkäija. Need versioonid on tehniliste näitajate poolest väga sarnased.

Arendajaversioon 2 (Development kit 2) 
Märtsis 2014 Game Developer Conference'i raames teatas Oculus uue arendajatele mõeldud prototüübi loomisest. Selle hinnaks sai 350 USA dollarit.

Kuvarina kasutatakse Samsung Galaxy Note 3-st pärit 5,7-tollist AMOLED-ekraani. Selle resolutsioon on 1920×1080 pikslit (960×1080 ühe silma jaoks), värskendussagedus kuni 75 Hz, värvisügavus 3*8 bitti (RGB) ja alapikslid on asetatud diagonaalsesse võrepaigutusse. Aeg füüsilisest liikumisest kuni ekraanil toimuva muutuseni on 20 kuni 40 millisekundit. Erinevalt esimesest arendajaversioonist, mille pikslid põlesid kogu aja, võimaldab AMOLED-ekraan need suuremaks osaks ajast välja lülitada (pikslid põlevad vaid 2 või 3 millisekundit). Pilt kuvatakse ainult siis, kui kaader ekraanini jõuab. Kui pikslid põlevad kogu aja, siis määrdub pilt liikumise sihis laiali, sest põlevad pikslid läbivad pikema tee. Komplektis on kaks paari läätsesid.

Teises arendajaversioonis on kuvarprillidesse ehitatud infrapunavalgusdioodid, mida jälgib väline termokaamera. See uuendus võimaldab prillide asukoha absoluutselt määrata (kolm pöördliikumise vabadusastet ja kolm kulgliikumise vabadusastet). Jälgimisandmete uuendussagedus on 60 Hz. Esimeses arendajaversioonis leidunuga sarnast inertsiaalandurit ja magnetomeetrit saab kasutada täpsemaks positsioneerimiseks ja asukohaandmete kiiremaks uuendamiseks.

Seadme kaal on 440 g, arvutiga ühendamisel kasutatakse pildi edastamiseks HDMI-liidest (või kaasa tulevat HDMI-DVI üleminekut, juhtplokk puudub) ja USB 2.0 liidest sensorite andmete edastamiseks. Lisaks on prillidel ka eraldi USB-liides väliste seadmete ühendamiseks, selle kasutamiseks tuleb kasutada eraldi kaablit ja toiteplokki.

2014. aasta septembri alguse seisuga oli teist arendajaversiooni müüdud 70 000 tükki.

Gear VR 
3. septembril 2014 teatas Oculus partnerlusest Samsungiga toote Gear VR Innovatorse Edition. Gear VR on mobiilne virtuaalreaalsuse seade, mis töötab koosluses Samsung Galaxy Note 4-ga. Note jooksutab kogu tarkvara ning on seadme ekraan. Kuvariks on 5,7-tolline 2560×1440 resolutsiooniga (1280×1440 ühe silma jaoks) AMOLED-paneel, mis võimaldab lühikest pikslite põlemisaega. Alapikslid on asetatud diagonaalsesse võrepaigutusse ja seadme vaateväli on 96°. Liikumisel jälgitakse kolme pöördliikumise vabadusastet. Liikumisest ekraani kujutise uuenemiseni kulub vähem kui 20 millisekundit.

Crescent Bay 
Septembris 2014 näidati Oculus Connecti konverentsi raames uut prototüüpi koodnimega Crescent Bay. Sellel on teise arendajaversiooniga võrreldes kõrgema resolutsiooniga ekraan, see on kergem, ergonoomilisem ja seadmele on lisatud kõrgekvaliteedilised kõrvaklapid. Infrapuna-valgusdioodid paiknevad ka prille pea küljes hoidva rihma tagaküljel, mis võimaldab pead täisringi ulatuses pöörata nii, et prillide asukoht on kogu aja määratud. Oculus litsentseeris RealSpace3D helitehnoloogia tarkvara, mis tehakse arendajatele kättesaadavaks.

Laiatarbeversioon 
Laiatarbeversiooniks plaanib Oculus täita vähemalt järgmised nõuded:
 kuus vabadusastet liikumiseks,
 vaba pöördliikumise ulatus (kõik suunad sfääril),
 alla millimeetrise täpsusega kulgliikumise ja veerandkraadise täpsusega pöördliikumise jälgimine,
 üle 90-hertsine ekraani uuendussagedus,
 vähem kui 20 millisekundit pea liigutusest kuni seda liigutust kajastava valguse jõudmiseni kasutaja silmadesse,
 vähemalt 1000×1000 piksline resolutsioon ühe silma jaoks ja pikslid on tihedalt pakitud (nende vahel ei esine tühja ruumi, mis moodustab tumeda võrgu),
 kvaliteetne kalibreeritav optika, mis kasutab läätsesid vaatevälja suurendamiseks,
 110-kraadine vaateulatus.

Nende nõuete täitmine koos adekvaatse tarkvaraga peaksid olema piisavad, et tekitada kohalolemise tunne: seisund, kus inimene peab veenma ennast selles, et ta asub virtuaalses keskkonnas, kuna keha vastuvõetavad signaalid ütlevad vastupidist.

Tarkvara 

Rifti kasutamiseks peab arvutisse olema installeeritud vastav seadmedraiver. Oktoobri alguse seisuga 2014 toetab Rift Microsoft Windowsi, Mac OS Xi ja Linuxi operatsioonisüsteeme.

Arendajatele on kättesaadav tarkvaraarenduskomplekt, mille abil saab seadmelt teha asukohapäringuid ja saata sinna videosignaali. Lisaks sisaldab tarkvara võimekust parandada läätsede tekitatud padjakujulist distorsiooni, selleks rakendatakse renderdatud kujutisele tünnikujulise distorsiooni filter. Läätsedest tingitult esineb pildis ka kromaatiline aberratsioon, mille parandamiseks, kasutatakse selle vastandfiltrit. Vähendamaks viivitust, mis kulub pea liikumise kajastumiseks kuvataval pildil, kasutatakse Oculus VRis välja töötatud Timewarpi tehnoloogiat. See projitseerib renderdatud kaadri pärast renderdamise algust saadud asukohaandmete põhjal uude asendisse.

Tarkvaraarenduskomplekti integratsioonid on sisse ehitatud mängu mootoritesse:
 Unity Engine,
 Unreal Engine.

Vaata ka
Virtuaalreaalsus
Liitreaalsus
Arvutigraafika

Viited

Välislingid

 Oculus Connecti ettekanded videoformaadis
 GDC 2013 Michael Abrashi loenguslaidid teemal: "Miks virtuaalreaalsuse teostamine on raske (ja kuhu virtuaalreaalsus suundub)"
 Esimese ja teise arendajaversiooni võrdlus
 The Verge'i artikkel virtuaalreaalsuse ajaloost
 Viivituse vähendamise strateegiad
 Viivituse vähendamine, kasutades ennetamist

Virtuaalreaalsus