Как устроены очки виртуальной реальности

Самые простые VR-очки представляют собой держатель для смартфона с линзами. С ними достаточно поместить телефон перед собой, чтобы погрузиться в виртуальную реальность. Другие VR-гарнитуры могут подключаться к компьютерам, игровым приставкам или работать автономно.

Изображение в VR-очках выводится на два дисплея, которые сделаны по технологии органических светодиодов (OLED). Такие экраны не нуждаются во внешних источниках света: когда через светодиоды проходит электричество, они подсвечиваются самостоятельно. В результате каждый пиксель генерирует свечение с разной интенсивностью, благодаря чему картинка становится контрастной.

В некоторых моделях VR-очков используются дисплеи micro-OLED, выполненные из кремния. За счёт полупроводниковых свойств материала на небольшой панели помещается больше пикселей, чем на OLED-дисплее, и качество изображения повышается. Устройства с micro-OLED могут выводить до 23 млн пикселей — это больше, чем два телевизора с разрешением 4K.

Если поставить по экрану перед каждым глазом, человеческое зрение соединит части увиденного в единое целое — и картинка станет объёмной. Обзор в VR-очках составляет не меньше 110°, чтобы пользователь мог полностью погрузиться в виртуальный мир. С этой же целью в очки встроены сенсоры, гироскоп, акселерометр, инфракрасные камеры и другие датчики движения. Реагируя на изменения в положении тела, они меняют картинку и «перемещают» человека в виртуальном пространстве.

Управлять контентом в VR-очках можно с помощью контроллеров, внешних кнопок или даже взгляда: такая функция есть в недавно вышедших Apple Vision Pro. Благодаря считыванию движений глаз пользователь может открыть приложение, просто посмотрев на него.

У этих очков есть и много других классных фич. Например, в них можно регулировать степень погружения в виртуальный мир. Смешение реальностей происходит благодаря LiDAR-сканеру. Он определяет расстояние до предметов по времени, за которое лазерные лучи достигают их поверхностей и возвращаются в исходную точку. На основе этих вычислений LiDAR создаёт 3D-карту помещения, на которую накладывается цифровой контент. Чтобы он тоже выглядел объёмно, в очки встроена трёхэлементная линза. Она расширяет угол обзора и позволяет видеть изображение не только прямо перед собой, но и в любой точке пространства с разных углов. За перемещение иконок и вкладок, настройку их размера и уровня яркости отвечает visionOS — первая пространственная операционная система от Apple.

Для чего можно использовать VR-очки

Очки виртуальной реальности часто используют для развлечения. В них действительно круто посмотреть фильм, поиграть на приставке или отправиться в виртуальное путешествие по далёким местам. Но, как мы уже сказали, VR-очки — это ещё и про пользу. Вот какие задачи можно выполнять с их помощью.

Создавать реалистичные 3D-модели. Приложение T-FLEX VR позволяет увидеть конструкции, созданные в T-FLEX CAD, в их настоящем размере и объёме. Можно не только покрутить модель во все стороны, но и оказаться внутри неё — например, на месте пилота самолёта. Приложение даёт пользователям возможность увидеть то, чего пока не существует, а также исправить все ошибки до этапа производства, тем самым сократив расходы.

Готовиться к публичным выступлениям. Если вы переживаете перед сдачей устного экзамена, защитой диплома или отчётом о проделанной работе, надевайте VR-очки и репетируйте своё выступление перед виртуальной публикой. Такую практику использует британская компания Vodafone. Специально для её сотрудников VirtualSpeech разработали виртуальную копию павильона для публичных выступлений. В ней сотрудники отрабатывали навыки презентации и получали обратную связь от программы. По итогам 93% участников порекомендовали бы такой способ обучения своим коллегам.

Контролировать полёт дрона. Обладатели квадрокоптеров Parrot Bebop могут наблюдать за полётом «глазами» устройства. Для этого им нужно поместить смартфон с установленным на него приложением Cloudlight FPV в свои VR-очки. Похожее предложение есть у компании Ehang — их дронами можно управлять с помощью взгляда, а очки виртуальной реальности уже входят в комплект.

Тренироваться перед проведением хирургических операций. Учебная больница Kettering Health Dayton в Огайо, США, использует VR-шлемы Oculus Quest 2 для подготовки студентов-медиков. Они могут отработать навыки на 3D-модели человеческого организма, что позволяет им чувствовать себя увереннее на настоящих операциях. Практика в VR-очках с 2023 года стала обязательной для первокурсников Kettering Health Dayton.

VR-очки могут пригодиться не только до, но и во время операции — как врачам-профессионалам, так и пациентам. Казанские хирурги с помощью дополненной реальности удалили раковую опухоль. Это сложная операция, перед началом которой нужно тщательно изучить результаты компьютерной томографии, но с очками виртуальной реальности вся нужная информация была у врачей перед глазами. Это помогло им успешно и безошибочно завершить операцию. А в Сан-Франциско врачи использовали VR-шлем при родах — предложили пациентке надеть его, чтобы успокоиться. Это действительно помогло женщине обращать меньше внимания на болевые ощущения.

Обустроить рабочее пространство. С помощью очков Apple Vision Pro можно поместить вкладки браузера и приложения в интерьер вашего дома, офиса или любого другого места. Содержимое экрана Макбука выводится через Mac Virtual Display, а VR-гарнитура подключается по блютусу к клавиатуре и трекпаду. Остаётся только настроить размер окон под себя и устроиться поудобнее — и комфортный виртуальный офис готов!

Обучать персонал. C VR-очками сотрудники производств могут самостоятельно изучать технику, на которой им предстоит работать. Такой формат обучения очень удобен: все инструкции находятся перед глазами, а руки остаются свободными. Он также унифицирует процессы на производстве и помогает избежать технических неполадок. Обучение с помощью смешанной реальности применяет Toyota: компания использует очки HoloLens и приложение Dynamics 365 Guides от Microsoft. Также выпускают HoloLens Industrial, которые предназначены для использования в опасных или изолированных местах.

VR-очки могут быть полезны и для обучения офисных работников. Российская компания Prom VR разработала тренажёр по пожарной безопасности. Решение включает в себя обучающую анимацию, симуляцию для отработки навыков и экзамен, в конце которого виртуальный помощник указывает на ошибки.

Усовершенствовать психологическую практику. Специалисты за рубежом активно применяют VR-очки для лечения фобий и посттравматического расстройства. Пациенты оказываются в виртуальной симуляции места, которое вызывает у них неприятные эмоции, и пытаются их преодолеть. Если им становится слишком страшно, они всегда могут снять очки и оказаться в комфортной обстановке — и это большой плюс метода. Согласно исследованию 2022 года, показатель успешности такой терапии — от 66 до 90%.