Портативные очки виртуальной реальности и некоторые мысли
Под катом всего навсего очередные очки виртуальной реальности (далее ВР), основанные на телефоне, но умещающиеся в сумке и даже кармане. И ещё немного мыслей по поводу нынешней ВР.
Прошло уже три года с моей предыдущей и первой публикации, в которой описывал свои очки ВР, сделанные из маски для плавания и планшета. С тех пор вышло уже много всяких версий и очередными очками ВР мало кого можно удивить. Но вот одно не понимаю: если есть очки под мобильные устройства, то почему сами очки всегда такие большие? Данная мысль (и не только данная) подтолкнула меня к созданию очередных данных очков ВР.
Сразу хочу извиниться за не очень технический язык, путаницу в некоторых моментах, нескладную речь. Многие мысли приходят именно во время написания, всё заранее не продумать.
А начну пожалуй с истории о том, как пришёл к данным очкам. Если кому-то это неинтересно, то можете пропустить данный спойлер.
В этих очках побаловался с Minecraft’ом через стрим через Wi-Fi, писал свои совсем мелкие приложения, используя гироскоп, акселерометр. Изображение прыгало, скакало, задерживалось при поворотах, но работало. Пожалуй, самые вау-ощущения получил от этих очков, ибо первые.
Через какое-то время всё поутихло, очки забросил, но товарищ с геймдева воодушевил на новые подвиги. Он подсказал, что у наших узкоглазых соседей можно заказать все комплектующие для создания компьютерной версии очков ВР. Я заказ только дисплей 7» 1280×720 IPS. Со всякими гироскопами, акселерометрами заморачиваться не стал.
Склепал очки. К большому сожалению они получились очень неудобные и давили на нос. Но дальнейшие планы всё равно были наполеоновскими.
Когда ещё не было Oculus Rift DK2, а я не хотел заморачиваться с гироскопами и акселерометрами, запланировал повороты головы сделать через вебку. Тем более вебка дала бы не только повороты, но и перемещения головы в пространстве. Тогда я ещё не понимал, что даже самые мельчайшие задержки при поворотах очень сильно убивают чувство погруженности. Когда-то потом я пробовал Oculus Rift DK2 и ощущения были непревзойдённые. Вся работа над каждой мелочью (отсутствие задержек, отсутствие тянущегося изображения с краёв, движение головой в пространстве, качественный дисплей и т.д.) давала шикарный результат ощущения себя внутри. Я конечно понимал, что стою посреди торгового центра, но и погруженность в горки среди замка была отличной. Больше всего почему-то запомнилась даль. Горы вдали чувствовались именно там — вдали. Любовался бы ими и любовался.
Планы были планами, но всё опять застопорилось. Обычно стараюсь себя не мучить всякими мотивационными штуками. Если дело не прёт, значит что-то в нём не так. Очки опять забросились, но мысли продолжались крутиться.
Тогда подкрались подозрения, что все нынешние варианты очков не оправдают себя. Они не будут использоваться повсеместно. Только истинные фаны будут с головой погружены в иной мир, в мир ВР. И вот почему:
Я делю ВР на активную и пассивную. Активная ВР — это вся та, что мейнстримна сейчас. В ней тело человека используется для повторения движений внутри ВР. Это легко и просто. Но это же и убивает повсеместное использование такой ВР. Пассивная ВР — это, грубо говоря, матрица из одноимённого фильма. В такой ВР тело остаётся неподвижно, устройство ВР работает с мозгом.
Почему активная ВР не будет использоваться повсеместно, как например клавиатура+мышь+монитор? Ещё Зулин (обзорщик инди игр) как-то сказал про Nintendo Wii, что палкой в Зельде махать, конечно, прикольно и есть некий вау-эффект, но это, во-первых, быстро надоедает, во-вторых, устаёшь. Под «устаёшь» я понимаю то, что для погружения в игру вовсе не требуется махать палкой, достаточны минимальные движения пальцами на геймпаде. Вот и Зулин сказал, что как только палка-махалка надоедает, берёшь геймпад и с не меньшим удовольствием продолжаешь играть так. Активная ВР конечно даёт мощный вау-эффект, но это временно, и если интересна сама игра, то продолжать в неё играть будут скорее всего на мониторе. Активная ВР это всего навсего аттракцион.
Можно рассмотреть ещё один пример — чтение книги. Читаю художественную литературу нечасто, но один интересный момент подметил. Чтение, в отличии от телевизора и компьютерных игр, даёт наибольшее ощущение погруженности. Подозреваю, что это связано с большей концентрацией. Мозгу нужно принять информацию в виде букв, обработать и построить картинку. И вот тут важный момент, который я осознал, — для такой концентрации мозгу приходится отключаться от внешнего мира (наверняка многие из вас или ваши знакомые погружались в чтение так, что не замечали вокруг себя ничего, пока не подойдут и не ткнут пальцем). Отсюда можно проследить, что важный момент для ВР — это качественное отключение от внешнего мира. Нужно изолировать себя так, чтобы осталось лишь воздействие от устройства ВР. Когда мозг будет получать лишь то, что должен получать, а не все внешние воздействия, тогда он и будет верить только в поступающую информацию. Пассивная ВР, в которой применяется подобный принцип, — вот истинная будущая ВР, которой будут пользоваться повсеместно. Конечно я понимал, что до матрицы далеко и что в этой жизни мне её не видать, но делать же что-то надо. С этими мыслями началось строительство нового устройства ВР.
Я не хотел делать очки, а хотел что-то типа кресла ВР. Мне хотелось комфорта, ибо все эти провода только мешаются. Хотелось просто сесть, опустить на себя крышку и юзать. Плюс такое кресло обеспечивало бы не только готовый комфорт, но и изоляцию от внешнего мира. Начались поиски иных путей получения погружения в ВР. Одним из таких вариантов было наложением сетки на экран — так называемый барьерный параллакс, который применяется в Nintendo 3DS.
Для реализации данной идеи были куплены прозрачные листы, предназначенные для печати на лазерном принтере. Но от данной идеи быстро отказался, ибо: поймать нужное расстояние между линиями сетки очень сложно; голова при просмотреть должна быть в определённой точке от монитора; на близких расстояниях к монитору эффект выливается в радугу. Я ещё много думал, но ничего так и не придумал. Поэтому уговорил себя вернуться к очкам.
На этот раз делал упор на комфорт. Были предварительные версии из картона.
И даже сделал зеркальную вставку, которая симулировала обзор на всё поле зрения глаз. В принципе это работает, если сильно не обращаться внимания на края, ибо там изображение движется в обратную сторону.
Данное обновление решил использовать и далее.
И вот наконец соорудил новые очки. Они облепляли всё лицо и даже сделал заход на лоб. И о да, они получились удобными.
Идея использования таких очков заключалась в максимальном отключении тела и концентрации на происходящем на экране. Для этого дела не пожалел денег на наушники Razer c пассивным шумоподавлением. Шум они конечно давят, но всё равно не так хорошо, как ожидалось. Кстати, один раз я даже провёл эксперимент, когда при помощи затычек для ушей, строительных наушников, плавательных очках, закрашенных черным, погрузил себя в «пустоту». Пролежал так часа два, не шевелясь и не получая информации извне. Ожидал, что мозг начнёт моделировать всяческие образы и картинки, но была пустота и тревога. В общем долго в таком не просидеть и в итоге результаты были отрицательны. Но отрицательные результаты — тоже результаты.
Но вернёмся к очкам. Юзать их я старался в ночное время, когда нет посторонних шумов, света, движений. Обычно лежал на диване просто бегал в свои демки, используя для этого геймпад. Хотелось достичь некого эффекта сна, чтобы тело реально отключилось, а мозг верил в картинку на экране, как в сон. В идеале геймпад хотелось бы заменить на управление мыслями, чтобы совсем обездвижить все части тела. Это всё трудно. Лишь один раз мне удалось достичь эффекта, что я смотрю не в потолок, а параллельно полу. Я реально чувствовал, что смотрю параллельно полу. Это значило, что идея работает, но для её достижения нужны большие усилия. Именно из-за этого забросились и эти очки.
Я был разочарован. Жизнь опять текла своей обыденностью. Ведь так хотелось именно качественного погружения. Чтобы не просто вау-эффект, а чтобы чуть ли не жить там и творить свой мир, как во сне фильма «Начало». На данный момент активная ВР создаёт хорошее погружение, но в силу своих особенностей не может дать того, чего хочу я. Погружение в ВР должно быть, как лечь и уснуть, а не прыганием по всей комнате с палками в руках.
Спустя опять какое-то время я подумал, что раз не удаётся создать хорошее погружение, то нужно хотя бы сделать что-нить портативное, чтобы всегда было с собой. Маленький мирок, который всегда с собой. Эти мысли также были вызваны тем, что я работаю на заводе, куда, кроме как телефонов, ничего нельзя проносить. Ну и конечно не понимаю, почему очки под мобильные устройства такие громоздкие. На новые очки уже не возлагались какие-то надежны и ожидания. Они скорее делались ради фана, чтобы просто сделать такую конструкцию.
Размышления над конструкцией заняли примерно месяца два. Каждый день голова выдавала какие-то новые идеи и браковала старые. Изначально вообще планировалось отдать всё на 3D печать, но цена бы вылилась примерно в 6000 р и какие-либо доработки пришлось бы снова отдавать на печать. А я ленивый и заморачиваться с этим всем не захотел. Да и первоначальный вариант вообще включал в себя шестерёнки и был намного сложнее имеющегося, так что отказ от 3D печати спровоцировал мозговую активность продумывать более простую конструкцию.
Описывать процесс изготовления буду не как инструкцию, а как историю, ибо были изменения, не согласующиеся с предыдущими действиями.
В комплектующие входят:
1. Пластик из вспененного пвх толщиной 5 мм (на фотке нет).
Такой пластик повсеместно применяется в рекламе. Купил в магазине по продаже материалов для рекламы. Отлично режется, обрабатывается и при этом достаточно прочен. Квадратный метр мне обошелся рублей в 700. Хотя для очков требуется гораздо меньше, взял на будущее. До этого пробовал всякие разные пластики, но этот единственный, с которым работать комфортно.
2. Антенны для радио.
За штуку отдал 120 р, а нужно их 4 штуки. Дорого я считаю. Они будут выступать в роли выдвижного механизма.
3. Линзы из луп NoName Made In China.
На них даже не указана кратность, но я выбираю эмпирическим путём. Или если сказать другими словами, путём примерки. Беру лупу в магазине, подношу к глазу и смотрю сквозь линзу на ладонь. Примеряю, сколько площади входит в обзор, и примерное расстояние от линзы до ладони. За штуку 70 р.
4. Скрепки. Диаметром в сечении примерно 1 мм
Будут служить осями.
5. Ткань из микрофибры.
Её хочу использовать, как внешний корпус. Поскольку очки будут складываться, то корпус должен быть эластичным. И при этом не пропускать свет. Микрофибра для протирки оптики подходит на эту роль почти идеально. Она тонка и при этом плотна. Свет почти не пропускает. Тряпочка размером 25×25 см обошлась мне в 120 р. По моим расчётам её должно хватить.
6. Ну и конечно самое главное — телефон.
Это самое дорогое из всех комплектующих и сердце очков. ZTE Grand S2 за 14500 р. Критерии, по которым выбирал девайс, это экран — 5,5» и FullHD (1920×1080). Денег конечно жалко, но, если что, не пропадёт.
Подробнее хотел бы поговорить о телефоне. До этого, на предыдущих очках, размеры дисплеев составляли 7». Как-то сильно не задумывался о выборе такого размера, но только при выборе телефона пришла простая истина — 5,5» это идеально для моего межзрачкового расстояния в 61 мм. Ширина 5,5» экрана составляет 122 мм, что ровно вдвое меньше межзрачкового расстояния. Почему раньше об этом не задумывался, не знаю. FullHD данного телефона вполне хватает для сносной картинки, а промежутков между пикселями и вовсе не видно.
И ещё хотел бы рассказать о придуманном способе точного определения межзрачкового расстояния. Хотя скорее всего этот способ не знал лишь один я, но всё же. До этого я либо сам перед зеркалом, либо просил кого-нить померить расстояние между зрачками линейкой. Конечно тут будет большая погрешность. Во-первых, взгляд не параллелен, во-вторых, меряющий человек тоже не может точно приметиться. Иногда бывало, что расстояние доходило до 65 мм. Мой метод заключается в следующем: нужно взять листок бумаги (желательно пожестче); наметить на нём несколько пар точек, удалённых друг от друга на 58, 59, 60, 61, 62 мм и т.д.; проделать иголкой отверстия в намеченных местах; смотреть на удалённый объект через каждую пару отверстий. Пара, в которой удалённый объект находится в центрах отверстий, является вашей.
Как и любая разработка новых очков, эта началась с постройки 3D модели.
3D модель не содержит всех элементов, а строится для того, чтобы определить основную работоспособность конструкции, общий внешний вид и нет ли где пересечений материала. Ну и ещё потом не придётся париться с прочерчивание размеров деталей, а можно просто распечатать в масштабе 1:1 проекции этих деталей, вырезать и перенести на пластик.
Как видно, конструкция в основном состоит из рамки для телефона, рамки для линз, двух дужек, боковинок для рамки, боковинок для дужек и четырёх телескопических элементов. Предполагалось, что форма в виде реальных очков позволит использовать их даже не снимая шапки (если таковая имеется).
Я не буду давать размеры деталей. Оставлю лишь в конце публикации ссылку на 3D модель, открыть которую можно CAD программой «Компас 3D» версии не ниже 12. Там же будет прилагаться чертежный файл всё для того же Компаса, который можно распечатать 1:1 и получить то, о чём говорил выше.
Стоит ещё отметить, что размеры конструкции будут меняться в зависимости от используемых линз (фокусного расстояния), межзрачкового расстояния, размера головы.
Как уже повторил несколько раз, распечатал я эскизы и перенёс на пластик. Тут нужно отметить одну особенность пластика. По идее по своей структуре он должен быть изотропен, но на деле он имеет некоторые волокна. Получается, что в одну сторону пластик жесткий, а в другую достаточно легко гнётся. Эту особенность надо учитывать для продольных элементов конструкции.
При помощи канцелярского ножа всё легко вырезается.
Вырезать идеально, как обычно, не удалось, поэтому до нужных размеров всё подогнал надфилями и наждачкой. Делал это не сразу со всеми деталями, а постепенно по мере соединения их между собой.
Суперклеем приклеил боковинки к рамке под телефон и дужкам.
От всей телескопической антенны требуется лишь два колена. Одно из них должно быть диаметром 5 мм в сечении под толщину пластика. При помощи гравёра с отрезным диском срезал зад антенны и переднюю ненужную часть. Через зад вытащил нужные колена.
И так на всех четырёх штуках.
Получившиеся короткие антенны пока что отложил и приступил к выточке на дужках круглым и полукруглым надфилями пазов для этих самых антенн.
Затем на суперклей приклеил укороченные антенны в пазы. Но клей держит это всё дело не очень хорошо, поэтому перемотал ещё и скотчем.
Теперь нужно соединить дужки с рамкой под линзы. Для этого при помощи всё того же гравера с диском сделал пазы в боковинках дужек.
Вставил оси в только что сделанные пазы, закапал суперклеем и прижал под радиус одну из сторон. Радиус нужен, чтобы уголок не мешал повороту дужек. В качестве осей удачно подошли самые верхние элементы антенн.
В рамке под линзы сделал ответные пазы. Гравёром и надфилями.
Соединил дужки с рамкой, вставив оси в пазы, закапал суперклеем и, пока клей не высох, заткнул сверху кусочками пластика. Можно не бояться, что оси приклеются намертво. Всё в итоге подвижно.
Видно, что на правой дужке приклеены пару кусочков пластика. Это сделано для того, чтобы при открытии дужка не уходила дальше положенного, т.е. чтобы открывалась ровно на 90 градусов. На левой дужке такого не требуется, т.к. это, так сказать, обеспечивается в автомате из-за того, что эта дужка находится ближе к рамке (в закрытом состоянии).
Теперь нужно как-то соединить получившуюся конструкцию с рамкой для телефона. В этом на помогут скрепки, которые я согнул, как на фотке. Волнистые концы должны будут вставляться в концы антенн.
Перед вставкой скрепок на концах антенн гравером с диском прорезал пазы, чтобы скрепка выходила как бы из цилиндрической части. Это нужно для того, чтобы концы антенн упирались в торцы боковинок рамки для телефона. После прорези пазов вставил скрепки в концы антенн и внутри залил всё пистолетным термоклеем. Лучше конечно залить какой нить клей и прождать сутки, но ждать я не хотел. Термоклей не очень хотел туда лезть, быстро остывал, закупоривал проход и все последующие порции выходили через прорезанный паз антенны. Пришлось доставать утюг, разогревать антенны и проталкивать термоклей далее.
Поскольку руки у меня растут не оттуда, дужки получились немного дальше друг от друга. И пазы в боковинках рамки для телефона пришлось делать сбоку, а не на торцах. Если пазы делать на торцах, то дужки при сборке всех конструкции встанут не параллельно друг другу, что очень плохо.
Вставил скрепки в пазы и заклеил на суперклей сверху пластиком.
Долго думал, как зафиксировать линзы, и в итоге решил использовать самый простой вариант, а именно — прорезать гравером с диском пазы и вдавить линзы в эти пазы.
В итоге предварительно получилась такая конструкция. Ещё немножко пластика для крепления телефона и можно юзать.
Но всё оказалось не так радужно, как планировалось. Телефон хоть весит всего 150 грамм, но вот на нос давит сильно. И с ушей дужки соскальзывают. Решил применять материал силикованного шарика, чтобы смягчить давление на нос и устранить скольжение с ушей.
При этом для силикона под нос пришлось вырезать паз в дужке для нормального закрывания конструкции. Всё тем же гравером с диском.
Соскальзывать с ушей дужки действительно перестали, но вот нос до сих пор терпел невыносимое давление. Пришлось отказаться от идеи делать очки, как очки, и применить резинку через голову. Для этого отрезал часть дужек, прорезал пазы, в рамке для линз сделал отверстие и всё между собой связал резинкой для трусов.
К моему удивлению, получившаяся конструкция стала в разы удобней и удобней всех предыдущих очков.
Осталось сшить из ткани светонепроницаемый эластичный корпус. Для этого мой кусок размером 25×25 см разрезал напополам, сшил в ленту и отрезал лишнее, придав форму под лицо.
Как ни странно, длина идеально подошла под периметр рамок. К рамкам клеил на обычный момент и выдерживал сутки. Пришлось подшивать кусочки под нижнюю часть лица, ибо поторопился, но в целом всё отлично. Далее к ткани пришил наушники и в принципе это всё. Окончательный вариант можно увидеть в следующем видео.
Ну вот и всё. Теперь можно носить с собой свой маленький мирок, где захочется. Главное, чтобы розетки были поблизости, если вы понимаете о чём я. В принципе на эти очки у меня есть планы и даже уже пришел геймпад для мобильных устройств. Если будет нужда, то и лень пересилится. Но пока не буду забегать вперёд.
И, как обещал, ссылка на файл с 3D моделью.
И ещё небольшая информация из любопытства: на подготовку материалов к данной статье и на её написание ушло около 12 часов. Очень много.
