[Из песочницы] Очки виртуальной реальности «бюджетные» (пока без треккера)
Хочу поделиться опытом сборки и регулировки простых и доступных очков для просмотра 3D-контента.
Вначале изготовил FPV очки с линзой Френеля и 7» IPS матрицей.
Вот только треккер на основе инфракрасных светодиодов и web-камеры получился капризными. По крайней мере мне не удалось его толком отладить. Изображение вывел клоном основного монитора с видеокарты стационарного компьютера по шнуру HDMI.
К плюсам данной конструкции можно отнести:
- довольно широкий угол зрения;
- фокусировка в бесконечность не вызывала усталости глаз;
- очень лёгкая оптика (буквально несколько грамм).
К минусам:
- линза Френеля (фокусное расстояние — 200 мм) даёт изображение не очень хорошего качества, особенно по периферии экрана;
- значительная хроматическая аберрация (цветной ореол вокруг объектов на экране);
- очки получились довольно громоздкие по причине большого фокусного расстояния линзы;
- в них нельзя добиться стереоэффекта, так как изображение для обоих глаз общее.
Решил двигаться дальше. Возникла мысль на базе этой же матрицы сделать более короткофокусную конструкцию с возможностью 3D–видения. И, если получится, подключить более совершенный треккер на твёрдотельных гироскопах.
От линз Френеля отказался, в качестве базы выбрал вот такие 3D очки.
Фокусное расстояние их оказалось примерно 80 мм. Линзы плоско — выпуклые, пластиковые. Есть даже регулировка межзрачкового расстояния.
Сборка и регулировка очков
Первым делом разобрал их и задул внутри и снаружи чёрной матовой краской, чтобы избежать излишних бликов. Что в общем то, делать не обязательно. Линзы и ремешки оставил как есть.
Сразу передо мной стал вопрос: на каком расстоянии от линз разместить экран? Определил фокусное расстояние «солнечным тестом». Направил линзы на бесконечно удалённый источник света — Солнце. Измерил, на каком расстоянии световой пучок собрался в минимальное по размерам пятнышко.
Метод не прецизионный, но достаточно точный. Позволяет найти фокусное расстояние линзы.
Если именно на таком расстоянии разместить экран, то расходящийся световой поток от каждого пиксела, пройдя через линзу, будет параллельным. Таким образом, изображение будет как бы в бесконечности, что необходимо для комфортного восприятия. Этот метод регулировки подходит для нормального зрения и с любого расстояния картинка на экране получается чёткая.
Исходная конструкция, не знаю почему, не соответствовала этому критерию. Очки прошлось переделать. Экран разместил чуть дальше — на расстоянии 83 мм.
Плата хорошо расположилась снаружи откидной створки очков.
Задрапировал края чёрным изопленом во избежание боковых засветок и попадания пыли.
Первые просмотры 3D картинок и роликов side by side из сети меня впечатлили. Удивительно, что такая простая, я бы даже сказал примитивная конструкция, может дать такой эффект!
Некоторые особо динамичные сцены способны буквально укатать! Вдоволь насмотревшись на 3D картинки, ролики и фильмы решил двигаться дальше.
Встал вопрос –, а как обстоят дела с 3D эффектами в играх? В частности авто-, авиа- и прочих симуляторах. С помощью чего можно включить этот эффект в них? Решений много, используются всевозможные очки, специализированные мониторы…
Нашёл подходящий драйвер iZ3D. Он довольно старый, уже не поддерживается разработчиком, но со многими играми совместим! Имеет несколько режимов. Мне был необходим — side by side и без анаморфного сжатия. В файле config программы это режим — 2. Режим side by side триальный, на 30 дней.
Программа генерирует два изображения с параллаксом. В ней настраивается, причём прямо из игры, стереобаза и схождение. Есть три пресета, для каждой игры драйвер создаёт профиль. Есть некоторые глюки с тенями, облаками. Где нужно, приходиться их отключать.
Тестировал с играми LockOn 2 и Orbiter 2010. Это симуляторы, авиационный и космический. Пока без треккера.
Игры, я бы сказал, заиграли новыми красками и воспринимаются совсем по новому. Объекты стали выпуклыми, ощущается объём окружающего виртуального пространства. Поле зрения большое.
Моя видеокарта NVidia GTX 275 легко справляется с созданием стеропары. Плата по нынешним меркам не особенно мощная… Изображение основного монитора дублировал на свои очки, добавив яркости.
Что же получилось?
По прежнему можно отнести к плюсам:
- широкое поле обзора;
- фокусировка в бесконечность не вызывает усталости глаз;
- малая, почти не заметная, хроматическая аберрация;
- регулируется межзрачковое расстояние;
- относительная компактность очков, обеспечивает комфорт просмотра 3D.
Обнаружились и недостатки которые, как известно — продолжение достоинств.
К ним отнесу:
- видны сетка из пикселов и малейшие соринки на экране (фланелька в помощь);
- разрешение делится поровну, так что каждому глазу достаётся половина горизонтального разрешения (2K матрицы 6» и выше могут изменить ситуацию к лучшему);
- отсутствие внешних ориентиров в динамичных сценах может и вызывает, по крайней мере у меня, ощутимый вестибулярный дискомфорт;
- для улучшения восприятия пришлось залепить изолентой края матрицы, т.к. она широка даже для моего межзрачкового расстояния (у меня — 70 мм);
- зрительный анализатор человека улавливает параллакс, но необходимой аккомодации не требуется, фокусировка и так в бесконечность, поэтому к такому изображению нужно привыкать.
Матрица моей мечты
Матрицу для такой оптической системы хотелось бы:
- больше разрешением (у меня 1280×800 пикс);
- меньшей диагонали (у меня 7», 150×94 мм).
Ширина должна быть равна удвоенному межзрачковому расстоянию (для меня 140 мм, высота равна межзрачковому — 70 мм). Разрешение экрана как минимум в два раза лучше. У меня 8 пикселов на мм, т.е. нужно 16 пикселов.
Таким образом матрица моей мечты должна иметь следующие характеристики: lиагональ 6 дюймов и разрешение 2240×1120 пикселов (140×16 (ширина) и 70×16 (высота)). И конечно мощная видеокарта!
В итоге
Время, потраченное на изготовление и настройку стереоскопических очков (буквально пара дней) потрачено не зря. 3D эффект присутствует!
Очки не дорогие, позволяют по-новому взглянуть на старые и порядком приевшиеся игры. Осталось только подключить адекватный треккер и уже с ним погрузиться в виртуальную реальность уже на новом, не познанном пока уровне.
Треккер
Хочу собрать такой. И уже собрал бы, но почта скорректировала мои планы. Жду посылки из Китая с платами и датчиками для треккера.
