Radosław Stanisławski | 9 maja 2016, 17:00

Wirtualna rzeczywistość ze smartfona – test cardboardów i uniwersalnych zestawów VR

Przedsmak wirtualnej rzeczywistości

Wirtualna rzeczywistość nadchodzi wielkimi krokami. Testując równocześnie HTC Vive i Oculus Rifta, postanowiliśmy sprawdzić w działaniu znacznie tańsze rozwiązania, czyli okulary VR współpracujące ze smartfonem. Czy są one zdolne zapewnić choćby odrobinę tego, co oferują HTC Vive i Oculus? Jaki cardboard wybrać? Czy każdy telefon nadaje się do VR? Odpowiedź na te pytania znajdziecie w naszym teście kilku najpopularniejszych cardboardów i okularów VR. 

Od pism i powieści science fiction poprzez nieudane pomysły w rodzaju Virtual Boya aż po HTC Vive i Oculus Rifta – nikt chyba nie ma wątpliwości, że rok 2016 będzie rokiem wirtualnej rzeczywistości, a przynajmniej początkiem jej nowego wydania. Medialny i marketingowy walec został nakręcony tak bardzo, że niedługo nie będzie przed nim ucieczki. I nie jest to wcale zła wiadomość, bo od kilku dni w redakcji dość intensywnie testujemy zarówno HTC Vive, jak i Oculus Rifta w wersjach konsumenckich i możemy powiedzieć jedno: to naprawdę jest całkowicie nowy wymiar rozrywki. Niestety – już na początku bardzo drogiej. 

Tymczasem od mniej więcej 2 lat podstawami VR mogli się cieszyć posiadacze smartfonów. Telefon będący mózgiem wirtualnej rzeczywistości i oknem na nią to niedrogi sposób na to, by zapewnić sobie takie wrażenia. Najtańsze zestawy VR do telefonów, tak zwane cardboardy, kosztują kilkanaście złotych i choć jakością przedstawionego świata nie dorównują plastikowym rozwiązaniom, a co dopiero markowym, takim jak Samsung Gear VR, zapewniają niezłą próbkę tego, co za kilka lat stanie się standardem w arsenale gracza. To również okazja dla tych, którzy czytają kolejne newsy o kolejnych wirtualnych okularach za setki dolarów i chcieliby sprawdzić, o co w tym całym „wi-arze” chodzi i dlaczego jest tak ważny dla całej branży cyfrowej rozrywki. 

Na czym polega wirtualna rzeczywistość?

Zamknijcie na chwilę oczy i wyobraźcie sobie, że to, co widzicie przed oczami, to film. Możecie się dowolnie w nim rozglądać, a gdy zajdzie taka potrzeba – zatrzymać i cofnąć. Albo że podczas gry w Project CARS monitor rusza się wraz z kierunkiem ruchu głowy i przedstawia obraz tak, że można rozglądać się po całej kabinie – zupełnie tak, jakbyście właśnie w niej siedzieli, tyle że nie mogli niczego dotknąć. Jeśli dalej trudno Wam zrozumieć, o co chodzi, to... bardzo dobrze! Po przeczytaniu tego tekstu i kupieniu któregoś z niedrogich, polecanych przez nas zestawów VR będziecie mogli sprawdzić to w praktyce z użyciem własnego smartfona. Bo opis słowny to tylko licha próba ukazania tego, co może zapewnić wirtualna rzeczywistość.

A to wszystko możliwe jest dzięki...

...mikroukładom elektromechanicznym (ang. MEMS – microelectromechanical system) zamontowanym w każdym współczesnym smartfonie. W istocie są to maleńkie (mówimy tu o wielkości od kilku do kilkudziesięciu mikrometrów) mechaniczne układy połączone w pary z ich elektronicznymi braćmi. Mają one bardzo zróżnicowane struktury i mogą tworzyć mikrokonstrukcje typowo mechaniczne (np. miniaturowy zegarek składający się z szeregu kół zębatych) lub być składową innych elementów, takich jak miniaturowe akcelerometry, żyroskopy, magnetometry czy barometry. A to tylko wierzchołek góry lodowej, bo naukowcy i inżynierowie nauczyli się przenosić do mikrometrowego świata niezliczone ilości innych urządzeń, które jeszcze kilkanaście lat temu zajmowały zdecydowanie więcej miejsca. Współczesne smartfony, drony, smartwatche i liczne inne urządzenia codziennego (i nieco mniej codziennego) użytku wykorzystują te miniaturowe elementy. 

Do zabawy w wirtualnej rzeczywistości potrzebne są dwa rodzaje tych czujników: trójosiowy żyroskop i trójosiowy akcelerometr. Ten pierwszy odpowiada za wykrywanie przyspieszeń kątowych i orientację urządzenia w przestrzeni, a ten drugi wykorzystywany jest do mierzenia przyspieszeń liniowych i korekcji pomiarów żyroskopu. Czasami przyda się jeszcze magnetometr, który odczytuje działanie przycisku magnetycznego, a w niektórych narzędziach jest używany do pomiaru na przykład kierunku magnetycznego. Zestaw takich podstawowych czujników tworzy moduł IMU (ang. inertial measurement unit – inercyjna jednostka pomiarowa) o określonej liczbie stopni swobody. Jeśli telefon ma trójosiowy akcelerometr, mówimy o IMU o trzech stopniach swobody (3 DoF), gdy dochodzi do tego trójosiowy żyroskop – o sześciu stopniach itd.

Czego potrzebuje Twój telefon, żeby umożliwił zabawę w VR

Konieczność stosowania tych sensorów powoduje, że nie każdy współczesny smartfon poradzi sobie z generowaniem obrazu wirtualnej rzeczywistości. Niezbędnym wyposażeniem jest tutaj trójosiowy akcelerometr i żyroskop. Bez tych dwóch czujników sprzęt nie będzie umiał wykryć swojego położenia w przestrzeni, więc niemożliwa będzie zabawa w VR. 

Osobną kwestią jest działanie przycisku magnetycznego. Niektóre cardboardy i okulary plastikowe do wykrywania przycisku akcji wykorzystują wbudowany magnetometr telefonu. Przesunięcie silnego magnesu po krawędzi okularów zmienia natężenie pola magnetycznego i wykrywane jest przez magnetometr właśnie jako wciśnięcie przycisku akcji. Brzmi to prosto; niestety, nie każdy telefon z magnetometrem zadziała z magnetycznym przyciskiem poprawnie. Niektóre urządzenia mają w dolnej części płyty głównej (w okolicach złącza ładowania) czujnik pola magnetycznego, przez co słabo reagują – lub wcale nie reagują – na przesunięcie magnesu, a więc nie spełniają swojej funkcji. Jak to wygląda w praktyce? Mniej więcej 2 lata temu redakcja „Komputer Świata” sprawdziła działanie magnetycznego przycisku w 17 popularnych modelach (różnej klasy). W zaledwie ośmiu przycisk magnetyczny działał w pełni sprawnie. Dziś wygląda to nieco lepiej, bo magnetometry coraz częściej trafiają nawet do tańszych telefonów, a w dodatku coraz częściej są umiejscowione blisko górnej krawędzi, co umożliwia im poprawne działanie. Między innymi z tego powodu firma Google zdecydowała się postawić w drugiej odmianie swojego cardboardu na znacznie prostsze, dotykowe rozwiązanie. 

Żeby się przekonać, czy dany telefon poradzi sobie z uruchomieniem infrastruktury Google Cardboard (a więc czy ma żyroskop, akcelerometr i opcjonalnie magnetometr), można skorzystać z narzędzia do testowania czujników (np. Sensor test) dostępnego w sklepie Google.

Innym parametrem istotnym w tworzeniu zestawu VR jest odpowiednia wielkość i rozdzielczość ekranu w telefonie. O ile ta pierwsza zwykle nie jest problemem (współczesne smartfony w zdecydowanej większości mają ekrany o przekątnej 4,7 cala i więcej), o tyle rozdzielczość – owszem. Po powiększeniu i rozciągnięciu obrazu w soczewkach często niewidoczne gołym okiem piksele stają się o wiele większe. Nie bez znaczenia jest tu również to, że ekran w trybie VR jest rozdzielony na dwie identyczne części, które często otoczone są dodatkową czarną ramką. To wszystko zabiera cenne piksele, które w powiększeniu znacznie się rozrastają. 

Jaka rozdzielczość jest więc optymalna do wirtualnej rzeczywistości z telefonu? Na to pytanie odpowie inny parametr: gęstość pikseli, ale nie na cal (ppi), ale na stopień (ppd). Gdy użytkownik siedzi w odległości około 80 cm od tradycyjnego monitora Full HD o wielkości 24 cali, kąt widzenia wynosi około 52 pikseli na stopień (52 ppd). Telefon z ekranem o tej samej rozdzielczości (a więc na każde oko przypada połowa całkowitej liczby pikseli) i przekątnej 5,7 cala w odległości 5 cm (mniej więcej tyle wynosi odległość od soczewki do ekranu w przeciętnym cardboardzie) daje zaledwie 8,7 piksela na jeden stopień (8,7 ppd).


W praktyce wygląda to tak, że rozsądnym minimum zapewniającym dobrą zabawę jest tutaj rozdzielczość Full HD (1920 × 1080). Jeszcze lepiej obraz wygląda w QHD (2560 × 1440). Sprawdziliśmy w tej roli również pierwszy smartfon z ekranem o rozdzielczości 4K (Sony Xperia Z5 Premium), ale jego ultraostry wyświetlacz nie pomógł, bo taką rozdzielczość, jak zauważył Mieszko Krzykowski, zapewnia jedynie w trakcie przeglądania zdjęć i filmów. Jeśli telefon ma rozdzielczość mniejszą niż 1920 × 1080, można się spodziewać sporej „pikselozy”. 

W tym miejscu warto wspomnieć jeszcze o jednym istotnym aspekcie. Otóż okulary wirtualnej rzeczywistości bardzo szybko zużywają energię akumulatora w telefonie, a to ze względu na stale włączone podświetlenie, szybkie taktowanie układu graficznego i procesora w trybie 3D oraz aktywność niemal wszystkich czujników IMU naraz. Nasz testowy Samsung Galaxy S6 edge+ pozwalał średnio na 3–4 godziny takiej zabawy. Telefony działające w takich warunkach bardzo łatwo się przegrzewają, co tym bardziej oznacza konieczność ich schłodzenia, a spadająca częstotliwość taktowania potrafi wyraźnie spowolnić wirtualną animację, na przykład w grach 3D.

Czy VR z telefonu powoduje problemy zdrowotne?

Odpowiedź na to pytanie zależy od indywidualnych zdolności każdego organizmu. Autor niniejszego tekstu nie odczuwał żadnych skutków ubocznych, ale w naszej redakcji znalazły się osoby, które po kilkunastu minutach obcowania z zawartością VR miały pewne problemy (nudności, wymioty, zawroty głowy). Z naszych obserwacji wynika, że takie osoby zazwyczaj mają inne przypadłości o podobnej naturze, na przykład skłonność do choroby lokomocyjnej, powietrznej czy morskiej. Nie oznacza to jednak, że jeśli cierpisz na jedną z nich, możesz zapomnieć o wirtualnej rzeczywistości: być może w trakcie zabawy po prostu będą potrzebne częstsze przerwy.