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 ^[1] и 7” IPS матрицей ^[2].

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 ^[3] (фокусное расстояние — 200 мм) даёт изображение не очень хорошего качества, особенно по периферии экрана;
• значительная хроматическая аберрация ^[4] (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 ^[5].

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 ^[6] «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 ^[6] 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 ^[7] 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 ^[8]. Он довольно старый, уже не поддерживается разработчиком, но со многими играми совместим! Имеет несколько режимов. Мне был необходим — side by side ^[7] и без анаморфного ^[9] 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 Х 800 пикс);
• меньшей диагонали (у меня 7”, 150 Х 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 Х 1120 пикселов (140 Х 16 (ширина) и 70 Х 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 ^[10]. И уже собрал бы, но почта скорректировала мои планы. Жду посылки из Китая с платами и датчиками для треккера.

Автор: SergeNovo

Источник ^[11]