Słownik pojęć przydatnych w VR (wirtualnej rzeczywistości)

VR (Virtual Reality) – to technologia, która umożliwia użytkownikowi interaktywny, zmysłowy i immersyjny dostęp do wirtualnego świata, który jest symulowany przez komputer. VR często wykorzystuje specjalne urządzenia, takie jak gogle VR lub HMD (Head-Mounted Display), które pozwalają użytkownikowi na oglądanie i interakcję z wirtualnym światem. Wirtualne środowiska VR mogą być generowane za pomocą różnych technik, takich jak renderowanie w czasie rzeczywistym, skanowanie 3D, grafika generowana przez komputer i fotogrametria. VR często wykorzystywane jest w szeregu zastosowań, takich jak edukacja, rozrywka, szkolenia, symulacje i medycyna.

AR (Augmented Reality) – to technologia, która łączy rzeczywistość z wirtualnymi obiektami, aby stworzyć hybrydowe środowisko. W przeciwieństwie do VR, AR nie wyłącza użytkownika z rzeczywistego świata, ale dodaje do niego wirtualne elementy. W przypadku AR, wirtualne obiekty wyświetlane są na topie widoku rzeczywistości, często za pomocą specjalnych urządzeń, takich jak gogle AR lub smartfony. AR umożliwia użytkownikom wzbogacenie rzeczywistości o wirtualne elementy, które mogą być interaktywne i zintegrowane z rzeczywistym otoczeniem. AR wykorzystywane jest w szeregu zastosowań, takich jak marketing, gry, edukacja, szkolenia, medycyna i wojskowość.

MR (Mixed Reality) – to technologia, która łączy elementy VR i AR, aby stworzyć nowy rodzaj interaktywnego środowiska. W MR, wirtualne obiekty są zintegrowane z rzeczywistym światem w taki sposób, że użytkownik może z nimi interagować, a jednocześnie zachować połączenie z rzeczywistością. MR wykorzystuje zaawansowane algorytmy, sensory i procesory, aby w czasie rzeczywistym obliczać położenie i orientację użytkownika, a także obliczać interakcje z obiektami wirtualnymi. W MR, użytkownik może widzieć, słyszeć i czuć wirtualne obiekty tak, jakby były one częścią rzeczywistego świata. MR jest stosowany w wielu dziedzinach, takich jak projektowanie, medycyna, edukacja, rozrywka, produkcja i szkolenia.

HMD (Head-Mounted Display) – to specjalne urządzenie, które nosi się na głowie, aby oglądać wirtualny świat w VR lub AR. HMD składa się zwykle z gogli lub hełmu, które wyposażone są w wyświetlacze, głośniki, kamery i sensory pozycjonujące. HMD zazwyczaj zawiera dwa wyświetlacze, jeden dla każdego oka, co pozwala na uzyskanie wrażenia trójwymiarowości. W przypadku VR, HMD izoluje użytkownika od rzeczywistego świata, umożliwiając mu wchodzenie i interakcję z wirtualnymi światami. W przypadku AR, HMD wyświetla wirtualne obiekty na topie rzeczywistości. HMD są często wykorzystywane w grach, edukacji, szkoleniach, projektowaniu, produkcji i medycynie.

Gogle VR (Virtual Reality goggles) – to specjalne urządzenie, które umożliwia użytkownikom oglądanie wirtualnego świata w technologii VR. Gogle VR to rodzaj HMD, które zwykle składają się z dwóch soczewek i zacisków lub pasków do mocowania na głowie. Soczewki są zaprojektowane w taki sposób, aby symulować efekt trójwymiarowości i zapewnić optymalne wrażenia wizualne użytkownikowi. W goglach VR są zazwyczaj zainstalowane specjalne ekrany, które wyświetlają obrazy w trzech wymiarach. W celu uzyskania pełnych wrażeń VR, gogle VR muszą być połączone z odpowiednim oprogramowaniem i sprzętem, takim jak komputery, konsole gier lub smartfony. Gogle VR wykorzystywane są w wielu dziedzinach, takich jak rozrywka, edukacja, szkolenia, medycyna, projektowanie i produkcja.

Typy soczewek VR to różne rodzaje soczewek stosowanych w goglach VR, które mają na celu zapewnić jak najlepszą jakość obrazu dla użytkowników. Istnieją trzy główne typy soczewek VR: soczewki fresnela, soczewki hybrydowe, soczewki asferyczne i soczewki Pancake.

Soczewki fresnela są cienkimi soczewkami, które pozwalają na uzyskanie większej powierzchni obrazu przy mniejszej masie i objętości. Dzięki temu gogle VR z soczewkami fresnela są lżejsze i bardziej poręczne niż te z tradycyjnymi soczewkami.

Soczewki hybrydowe łączą w sobie zalety soczewek fresnela i asferycznych. Pozwalają na uzyskanie szerokiego pola widzenia i minimalizują efekt „screen door”, czyli widoczne przerwy między pikselami w obrazie.

Soczewki asferyczne są zaprojektowane tak, aby minimalizować zniekształcenia obrazu. Zapewniają one również szerokie pole widzenia i redukują efekt „screen door”. Soczewki te są jednak cięższe i droższe niż soczewki fresnela.

Soczewki Pancake to specjalny rodzaj soczewek stosowany w goglach VR, które zapewniają szerokie pole widzenia, a jednocześnie zmniejszają rozmiar i wagę gogli. Soczewki Pancake są bardzo cienkie i lekkie, co pozwala na zminimalizowanie efektu „fatygowania oczu”, który może wystąpić podczas dłuższego użytkowania gogli VR. Ponadto, dzięki soczewkom Pancake możliwe jest uzyskanie lepszej ostrości i wyraźniejszych obrazów w porównaniu do innych soczewek stosowanych w goglach VR.

Przestrzenne śledzenie ruchu (Spatial tracking) – to technologia umożliwiająca dokładne śledzenie ruchu użytkownika w przestrzeni trójwymiarowej. Jest to kluczowy element w technologiach VR, AR i MR, ponieważ pozwala na interakcję z wirtualnym światem, poruszanie się i wykonywanie działań w trójwymiarowej przestrzeni.

Dobre przestrzenne śledzenie ruchu umożliwia użytkownikom swobodne poruszanie się w wirtualnym świecie, interakcję z obiektami, a także pozwala na włączenie elementów rzeczywistego świata do wirtualnego. Technologia ta jest kluczowa dla uzyskania wrażeń immersyjnych w VR, AR i MR. Przestrzenne śledzenie ruchu może być realizowane za pomocą różnych metod, w tym za pomocą oznaczeń punktów referencyjnych, śledzenia wzrokowego, światłomierzy lub sygnałów radiowych.

Inside-out i outside-in tracking – to dwie metody śledzenia pozycji urządzenia VR w przestrzeni. W przypadku inside-out trackingu, kamery umieszczone na samym urządzeniu (np. na goglach VR) śledzą ruch w otoczeniu, co pozwala na dokładne określenie pozycji urządzenia bez potrzeby zewnętrznych czujników. Metoda ta ma wiele zalet, w tym większą swobodę użytkowania oraz brak potrzeby konfiguracji zewnętrznych czujników. Z drugiej strony, outside-in tracking wykorzystuje zewnętrzne czujniki, takie jak kamery lub sensory, do śledzenia pozycji urządzenia VR w przestrzeni. Dzięki temu dokładność śledzenia jest jeszcze większa, a użytkownik może przemieszczać się w większej przestrzeni. Metoda ta ma jednak swoje wady, takie jak konieczność ustawiania czujników i umiejscowienia urządzenia w ich zasięgu, co może być czasochłonne i uciążliwe dla użytkownika.

3DoF (Three Degrees of Freedom) – to określenie poziomu swobody ruchu urządzenia śledzącego ruch głowy lub kontrolera w przestrzeni trójwymiarowej. Oznacza to, że urządzenie może śledzić ruch użytkownika tylko w trzech kierunkach: przód-tył, lewo-prawo i góra-dół, ale nie może śledzić ruchu użytkownika w pozostałych trzech kierunkach: ruch wzdłuż osi poziomej, ruch wokół osi pionowej oraz ruch wokół osi poprzecznej.

W technologiach VR, AR i MR, 3DoF może być stosowane do prostych zadań, takich jak poruszanie się w wirtualnym świecie, przeglądanie obiektów czy oglądanie filmów VR. Jednakże, urządzenia z 3DoF są ograniczone w możliwościach interakcji z otoczeniem, przez co nie są w stanie zapewnić takiej immersji, jaką zapewniają urządzenia z większą liczbą stopni swobody, takie jak 6DoF.

Urządzenia 3DoF są zwykle tańsze i mniej skomplikowane w użyciu niż te z większą liczbą stopni swobody, dzięki czemu są bardziej dostępne dla użytkowników, którzy chcą spróbować VR, AR lub MR bez konieczności zakupu drogich urządzeń z większą ilością stopni swobody.

6DoF (Six Degrees of Freedom) – to określenie poziomu swobody ruchu urządzenia śledzącego ruch głowy lub kontrolera w przestrzeni trójwymiarowej. Oznacza to, że urządzenie może śledzić ruch użytkownika w sześciu kierunkach: przód-tył, lewo-prawo, góra-dół, ruch wzdłuż osi poziomej, ruch wokół osi pionowej oraz ruch wokół osi poprzecznej. Dzięki temu użytkownik może poruszać się po wirtualnym świecie z większą swobodą i bardziej naturalnie interagować z otoczeniem, co pozwala na bardziej realistyczne i immersyjne doświadczenia VR, AR i MR.

Urządzenia z 6DoF zazwyczaj są wyposażone w czujniki takie jak akcelerometry, żyroskopy, kamery lub lasery, które pozwalają na śledzenie ruchu użytkownika w czasie rzeczywistym. Dzięki temu użytkownik może poruszać się po wirtualnym świecie tak, jakby był w nim fizycznie obecny, co pozwala na znacznie bardziej zaangażowanie w doświadczenie VR, AR lub MR.

Urządzenia z 6DoF są zazwyczaj droższe i bardziej skomplikowane w użyciu niż urządzenia z mniejszą liczbą stopni swobody, ale pozwalają na bardziej zaawansowane i realistyczne doświadczenia. Wśród urządzeń z 6DoF znajdują się między innymi headsety VR i AR, kontrolery oraz specjalne kamery śledzące ruch.

Immersja (Immersion) – to stan, w którym użytkownik czuje się całkowicie zanurzony w wirtualnym świecie i traci poczucie rzeczywistości zewnętrznej. W technologiach VR, AR i MR, immersja jest kluczowa dla uzyskania pełnych wrażeń i umożliwia użytkownikowi doświadczanie wirtualnej rzeczywistości w sposób, który jest zbliżony do rzeczywistej. Immersja osiągana jest dzięki wykorzystaniu różnych technologii, takich jak ekranów wysokiej rozdzielczości, dźwięku przestrzennego, efektów haptycznych oraz zaawansowanych technologii śledzenia ruchu i pozycji.

W pełni zanurzeni użytkownicy mogą swobodnie poruszać się po wirtualnym świecie, interaktywnie działać w przestrzeni oraz odczuwać różne stany emocjonalne. Immersja jest kluczowa dla uzyskania pełnego doświadczenia w technologiach VR, AR i MR, a jednocześnie wymaga od użytkownika większej uwagi i skupienia, aby uniknąć dezorientacji i problemy z percepcją rzeczywistości zewnętrznej.

Typy poruszania się w VR to sposoby, w jakie użytkownik może przemieszczać się w wirtualnej rzeczywistości. Najczęściej stosowane typy to:

• Teleportacja: gracz wybiera miejsce docelowe i przenosi się tam natychmiastowo.
• Chodzenie na miejscu: gracz porusza się po wirtualnym świecie poprzez chodzenie w miejscu np. ruszając rękoma jakby naprawdę chodzili.
• Ścieżka: gracz porusza się wzdłuż wyznaczonej ścieżki lub trasy wyznaczonej przez grę.
• Lot: gracz porusza się w przestrzeni trójwymiarowej, przemieszczając się w górę lub w dół oraz w przód lub w tył.
• Swobodne przemieszczanie się: gracz może poruszać się swobodnie po wirtualnym świecie, podobnie jak w rzeczywistości, przy użyciu kontrolera lub joysticka.

Wybór odpowiedniego typu poruszania się w VR jest ważny, ponieważ ma wpływ na komfort i immersję użytkownika, a także na zapobieganie chorobom lokomocyjnym.

Śledzenie dłoni (Hand tracking) – to proces, w którym urządzenie VR lub AR jest w stanie rozpoznać ruchy użytkowników i pozycję ich dłoni w czasie rzeczywistym, bez konieczności korzystania z kontrolerów lub innych urządzeń zewnętrznych. Dzięki temu użytkownicy mogą naturalnie interagować z wirtualnym światem, używając swoich dłoni i palców.

Technologia śledzenia dłoni może być realizowana za pomocą różnych metod, takich jak kamery, sensory dotykowe lub sensory ruchu. Kamery mogą śledzić ruchy dłoni za pomocą rozpoznawania gestów lub skanowania obrazu, a sensory ruchu mogą wykrywać pozycję dłoni na podstawie ruchów lub przyspieszeń.

Śledzenie dłoni pozwala na bardziej naturalną i intuicyjną interakcję z wirtualnym światem, co jest szczególnie ważne w aplikacjach VR i AR, gdzie użytkownicy mogą korzystać z różnych narzędzi i manipulować obiektami w trójwymiarowej przestrzeni. Wymaga to jednak zaawansowanej technologii i dokładnego śledzenia ruchów dłoni, co stanowi wyzwanie dla producentów urządzeń VR i AR.

Room-scale VR – to technologia, która umożliwia użytkownikom poruszanie się po wirtualnej przestrzeni w sposób naturalny, wykorzystując całą dostępną przestrzeń pomieszczenia. W tym przypadku urządzenie VR jest w stanie śledzić ruch użytkownika i dostosowywać wirtualną przestrzeń do rzeczywistej przestrzeni, w której znajduje się użytkownik.

Room-scale VR jest szczególnie ważne dla gier i aplikacji, które wymagają większej swobody ruchów, np. takich jak wspinaczka lub walka. Dzięki temu użytkownik może poruszać się po wirtualnym świecie, wykonując różne czynności i korzystając z różnych narzędzi, bez ograniczeń wynikających z małej przestrzeni.

Do uzyskania efektu room-scale VR konieczne jest zastosowanie odpowiedniej technologii śledzenia pozycji, takiej jak systemy optyczne lub magnetometryczne, które są w stanie dokładnie śledzić ruchy użytkownika w przestrzeni. Wymaga to także odpowiednio dużej przestrzeni, aby użytkownik miał wystarczająco dużo miejsca do poruszania się i korzystania z funkcjonalności VR.

Guardian to system zabezpieczający użytkownika przed wychodzeniem poza bezpieczny obszar wirtualny podczas korzystania z urządzeń VR. Dzięki temu użytkownik ma pewność, że nie uderzy w ścianę, mebel czy inny przedmiot w rzeczywistości, kiedy porusza się w wirtualnej rzeczywistości. System Guardian działa dzięki sensorom, kamery lub innym urządzeniom, które śledzą ruch użytkownika i wyświetlają na ekranie urządzenia VR widok z rzeczywistości mieszczącej się wokół niego, tak aby użytkownik wiedział, kiedy zbliża się do granicy bezpiecznego obszaru.

Passthrough – to technologia, która umożliwia użytkownikowi zobaczenie rzeczywistego świata bez konieczności zdejmowania gogli VR lub opuszczania trybu VR. Passthrough może być realizowany na różne sposoby, ale zwykle polega na wykorzystaniu wbudowanych kamer na goglach VR, które transmitują obraz z rzeczywistego świata do użytkownika poprzez ekrany umieszczone przed oczami. W ten sposób użytkownik może zobaczyć otoczenie bezpośrednio przed sobą, co może być przydatne np. do szybkiej zmiany ustawień, do poszukiwania przedmiotów lub do zapewnienia bezpieczeństwa w przypadku poruszania się w przestrzeni. Passthrough może również pomóc w złagodzeniu objawów choroby ruchowej u niektórych użytkowników, którzy muszą regularnie wracać do rzeczywistości, aby uniknąć dezorientacji i nudności.

IPD (ang. Interpupillary Distance) – to odległość między źrenicami oczu użytkownika, wyrażana w milimetrach. IPD jest ważnym parametrem w urządzeniach VR, ponieważ wpływa na jakość i komfort wizualizacji. Nieprawidłowe ustawienie IPD może prowadzić do obniżenia jakości obrazu, zmniejszenia pola widzenia, zniekształceń perspektywicznych lub nawet do bólu głowy i nudności. Dlatego też większość urządzeń VR pozwala na regulację IPD, co umożliwia dostosowanie urządzenia do indywidualnych potrzeb użytkownika. W niektórych urządzeniach VR regulacja IPD jest możliwa poprzez ruchome soczewki lub przesuwanie obrazu, podczas gdy w innych jest to realizowane przez przesuwanie samego wyświetlacza lub optykę urządzenia.

God rays – to efekt wizualny występujący w technologii VR, który polega na pojawianiu się promieni światła oświetlających przestrzeń wirtualną. Te promienie światła mogą wyglądać jak słoneczne promienie przecinające mgłę, a dlatego są nazywane „promieniami bóstw”. Efekt ten jest często spotykany w grach i aplikacjach VR, które korzystają z techniki obsługi światła zwanej „ray tracingiem”, która generuje realistyczne odbicia światła. Jednak czasami może to prowadzić do pojawienia się artefaktów w postaci jaskrawych i rozmytych linii światła, które rozpraszają się wokół źródła światła. W niektórych przypadkach efekt god rays może wpłynąć negatywnie na jakość wizualną i komfort użytkowania urządzeń VR, dlatego projektanci aplikacji VR starają się minimalizować ten efekt poprzez odpowiednie doboru oświetlenia i technik renderowania.

Screen door effect to efekt wizualny, który występuje w urządzeniach VR, w którym użytkownik widzi siatkę czarnych linii, przypominającą drzwi ekranowe, między sobą a wirtualną rzeczywistością. Siatka ta jest wynikiem ograniczeń technologicznych ekranów wykorzystywanych w urządzeniach VR, które składają się z pojedynczych pikseli, oddzielonych czarnymi przerwami. Przerwy te są zauważalne dla użytkownika i tworzą wrażenie oglądania wirtualnej rzeczywistości przez drzwi ekranowe. Dzięki postępującej technologii i innowacjom, producenci urządzeń VR dążą do minimalizacji efektu siatki, aby zapewnić bardziej realistyczne i immersyjne doświadczenia VR.

Sweet spot – termin używany w kontekście urządzeń VR, takich jak gogle VR, odnoszący się do idealnego punktu obserwacji, w którym obraz jest najwyraźniejszy i najbardziej spójny. Sweet spot jest zazwyczaj małym obszarem w centralnej części soczewki, gdzie odległość między oczami a soczewką jest największa, co powoduje, że obraz jest wyraźny i ostro skoncentrowany. W przypadku, gdy użytkownik nie znajduje się w sweet spot, obraz może stać się rozmyty lub zdeformowany, co wpłynie na jakość doświadczenia VR. W niektórych urządzeniach VR można regulować położenie soczewek, aby dopasować je do indywidualnych potrzeb użytkownika i znaleźć sweet spot.

Ghosting – efekt uboczny występujący w urządzeniach VR, w którym widoczne są zniekształcenia lub podwójne obrazy obiektów, które się poruszają. Ghosting występuje zwykle w przypadku, gdy część poprzedniego klatki obrazu wciąż jest widoczna w kolejnej klatce, co powoduje efekt widma. Ten efekt jest szczególnie uciążliwy w grach VR, gdzie szybkie ruchy i poruszające się obiekty są częste. Aby zapobiec ghostingowi, producenci urządzeń VR stosują różne technologie, takie jak zwiększanie częstotliwości odświeżania ekranu lub ulepszanie czasu odpowiedzi pikseli.

Mura – to niejednorodność wyświetlanego obrazu, która manifestuje się w postaci nierównomiernych plam, smug lub zacieków na ekranie. Mura może powstać na skutek różnic w jasności, kontraście i barwie między pikselami ekranu lub na skutek niedoskonałości procesu produkcji ekranu. Mura może powodować negatywny wpływ na jakość wizualizacji w urządzeniach VR, ponieważ zakłóca ona wrażenie głębi i spójności obrazu, a także może prowadzić do zmęczenia oczu. Istnieją różne techniki eliminacji lub redukcji Mury, takie jak kalibracja ekranu, użycie specjalnych matryc korekcyjnych lub wykorzystanie specjalnych algorytmów programowych.

Foveated rendering – to technologia, która pozwala na bardziej efektywne wykorzystanie zasobów graficznych w systemach VR poprzez skupienie większej liczby pikseli na obszarach widzenia użytkownika, gdzie występuje największe zapotrzebowanie na szczegółowość obrazu. Technologia ta działa poprzez śledzenie ruchów gałek ocznych użytkownika, aby określić obszar, na którym skupia on najwięcej uwagi, a następnie renderowanie tej części obrazu w wyższej jakości niż pozostałych obszarów, które są mniej istotne z punktu widzenia percepcji użytkownika.

Dzięki foveated rendering możliwe jest uzyskanie wyższej jakości obrazu w rejonach, na które skupia się uwaga użytkownika, przy jednoczesnym zmniejszeniu ilości przetwarzanych pikseli na obszarach, które są poza polem widzenia użytkownika, co przekłada się na znaczący wzrost wydajności systemów VR.

Technologia ta wymaga jednak stosowania specjalnych narzędzi i oprogramowania, takich jak odpowiednie sensory lub kamery, które są w stanie dokładnie śledzić ruchy oczu użytkownika, a także algorytmów renderujących, które są w stanie dostosować jakość obrazu do obszaru skupienia uwagi użytkownika.

Śledzenie gałek ocznych – to technologia, która pozwala na śledzenie ruchów gałek ocznych użytkownika i rejestrowanie kierunku, w którym patrzy on w danym momencie. Technologia ta wykorzystuje specjalne kamery lub sensory, które są w stanie dokładnie śledzić ruchy gałek ocznych i przekazywać te informacje do systemu VR.

Śledzenie gałek ocznych jest ważnym elementem w systemach VR, ponieważ pozwala na bardziej naturalne i intuicyjne interakcje z wirtualnym światem. Dzięki tej technologii możliwe jest na przykład precyzyjne sterowanie kursorami czy interakcja z przedmiotami za pomocą ruchów oczu. Ponadto, śledzenie gałek ocznych pozwala na bardziej efektywne wykorzystanie zasobów graficznych w systemach VR poprzez zastosowanie technologii foveated rendering.

Śledzenie gałek ocznych wymaga stosowania specjalnych kamer lub sensorów, które są w stanie dokładnie rejestrować ruchy gałek ocznych użytkownika, a także odpowiedniego oprogramowania, które potrafi interpretować te informacje i przekładać je na działania w wirtualnym świecie.

VR legs – termin stosowany w kontekście użytkowania technologii VR. Odnosi się do zdolności osoby do utrzymywania równowagi i unikania choroby lokomocyjnej podczas użytkowania urządzeń VR, takich jak gogle VR. Użytkownicy, którzy korzystają z VR przez dłuższy czas, mogą doświadczyć odczuć choroby lokomocyjnej, takiej jak nudności, zawroty głowy i osłabienie, które są spowodowane niezgodnością między ruchem wirtualnym a ruchem rzeczywistym. Jednak osoby, które regularnie korzystają z VR, mogą z czasem rozwinąć swoją tolerancję na ten efekt i zyskać tzw. „VR legs”, co oznacza, że ​​ich organizm dostosował się do przestrzeni wirtualnej i nie doświadcza już tak silnych objawów choroby lokomocyjnej. Osoby, które nie mają „VR legs”, powinny korzystać z urządzeń VR z umiarem i przerwać korzystanie z nich, jeśli zaczną odczuwać nieprzyjemne objawy.

Motion sickness to termin odnoszący się do uczucia choroby, które może wystąpić podczas korzystania z urządzeń VR, AR lub MR. Objawia się ono m.in. nudnościami, zawrotami głowy i ogólnym złym samopoczuciem. Może ono być spowodowane niezgodnością między ruchami ciała a obrazem wyświetlanym w goglach VR lub innym urządzeniu, co wprowadza dezorientację u użytkownika. Często jest to spowodowane niską częstotliwością odświeżania, niedoskonałościami w śledzeniu pozycji i ruchu, a także niewłaściwym dopasowaniem IPD.