Mi jellemzi az illatvisszajelzést a virtuális valóságban?

Az illatvisszajelzés integrálása a virtuális valóságba (VR) az egyik legújabb fejlesztés a valósághű élmények fokozása érdekében. Az illatokat, mint érzékszervi visszajelzést, hagyományosan nem alkalmazták széleskörűen a VR rendszerekben, de az utóbbi évek kutatásai és fejlesztései egyre inkább lehetővé teszik a szaglás aktiválását. A legújabb technológiai újítások között szerepelnek az olyan eszközök, mint a ReminiScent és az ION, amelyek különböző módokon alkalmazzák az illatokat a virtuális térben.

A ReminiScent eszköze például egy nyakörv alakú illatvisszajelző, amely modulárisan működik. Az illatmódulok, amelyek rögzíthetők a támogató nyakláncra, könnyű műanyagból készülnek, és egy kis illatkorongot tartalmaznak, amely a szag molekuláris áramlásával hoz létre különböző illatokat. A rendszer összesen 226 gramm súlyú, és akár 10 modult is képes kezelni, így nagyfokú testreszabhatóságot kínál a felhasználónak. Az eszközt először Dr. Rizzo, a virtuális valóság klinikai alkalmazásainak egyik úttörője tesztelte, és bár a ReminiScent hasznos eszközként szolgál, a fogyasztói piacra szánt változatai még mindig fejlődnek.

A másik érdekes újítás az ION, amelyet az OVR Technology fejlesztett ki. Az ION egy olyan olfaktorikus interfész, amely egy HMD (Head-Mounted Display) aljára rögzíthető. Az ION két fő komponensből áll: az egyik a cserélhető illatpatronokkal rendelkező adagoló, míg a másik az irányításhoz szükséges elektronikát, Bluetooth-t és Wi-Fi-t tartalmazza. A patronok különböző vízbázisú illatokat tartalmaznak, és piezo vibrációval juttatják ki őket, ami a hagyományos ventilátorokkal működő rendszerekhez képest sokkal finomabb illatkiadást tesz lehetővé.

A legnagyobb különbség az ION és az előző illatvisszajelző rendszerek között az illatok gyors váltásának képessége. Az ION eszköz képes 0,1 milliszekundumos illatkiadásra, így egyes szagokat akár másodpercenként többször is változtathat. Ez különösen hasznos lehet olyan szimulációkban, ahol dinamikus környezetek és interakciók valósulnak meg, például egy virtuális tábortűz mellett. A felhasználó először a füst szagát érzi, majd a pillecukor égetésének illatát, amint a virtuális pillecukor közel kerül az avatar orrához.

Bár az ION képes nagyon gyorsan váltani az illatok között, és képes rendkívül finom illatokat előállítani, mégis van néhány hátránya, amelyek fontosak lehetnek a felhasználói élmény szempontjából. A hosszabb ideig tartó szimulációk során a kellemetlen szagok, mint például a füst, zavaróak lehetnek. Az ION eszköznél az illatáram gyors eltűnése, amelyet a rendszer képes elérni, segíthet abban, hogy az illatok ne keveredjenek, és új, tiszta szagok jelenjenek meg, de még mindig előfordulhatnak kellemetlen mellékhatások, mint például az illat maradéka, amely még akkor is jelen van, amikor a patronokat lezárják.

Az illatvisszajelzés integrálása a VR rendszerekbe lehetőséget ad arra, hogy az emberi érzékszerveink mindegyikét stimuláljuk, fokozva ezzel az élményt. Az illatok képesek erős érzelmi hatást gyakorolni a felhasználóra, és segítenek mélyebb kapcsolatot kialakítani a virtuális környezettel. Azonban figyelembe kell venni, hogy az illatvisszajelzők még mindig fejlesztés alatt állnak, és az olfaktorikus rendszerek, bár ígéretesek, még nem érik el a tökéletes működést minden szempontból.

A jövőben, ahogy a VR technológiák egyre kifinomultabbá válnak, elérhetjük azt a pontot, amikor az illatokat annyira élethűen és pontosan tudjuk szimulálni, hogy azokat nemcsak szórakoztatásra, hanem különféle alkalmazásokban is felhasználhatjuk. Például, az orvosi rehabilitációban, pszichoterápiás kezelésekben, vagy akár az oktatásban is szerepet kaphatnak. Az illat, mint érzékszervi visszajelzés, hatékonyan javíthatja az élmény valódiságát, ugyanakkor az eszközök komfortja és hatékonysága is kulcsszerepet játszik a fejlődésükben.

Hogyan működik a VR rendszer grafikus teljesítménye és a képek megjelenítése?

A VR rendszerben a felhasználó fejmozgásának adatai az HMD (Head Mounted Display) követő rendszeréből érkeznek a számítógép központi processzorába (CPU), amely az első lépés a grafikus feldolgozási láncban. A következő lépésben a renderelő rendszer kiszámítja a szcenáriót, majd azt továbbítja a végrehajtó programnak, amely újra mintavételezi a fej helyzetét, és a HMD lencsegeometriai torzítása alapján módosítja a képet. Az egész folyamatnak bele kell férnie a HMD 11,1 milliszekundumos vizsgálati időintervallumába, amely alatt a képernyőt frissíteni kell. Amennyiben a renderelő túl hosszú ideig dolgozik (például egy lassú architektúra vagy egy komplex jelenet esetén), előfordulhat, hogy a korábbi képkockát küldi el a végrehajtó programnak, amelyet az új helyzethez illesztve interpolál. Ez ugyan nem egy új képkocka, de javítja a felhasználói élményt, elkerülve a jelenet pillanatnyi lefagyását. Az FCAT-VR szoftver képes nyomon követni az ilyen „elveszett képkockák” számát, jelezve, hogy a renderelő nem tudott megfelelően időben reagálni.

Egy másik fontos mérték, amelyet az FCAT-VR mér, az eltorzított képkockák száma, amely akkor fordul elő, ha a HMD megjelenítése előtt a warping túl hosszú ideig tart. Ebben az esetben a korábbi eltorzított képkocka újra megjelenik, ami szintén hatással van a felhasználói élményre a vizuális szempontból zavaró hatások miatt. A mélytanulásos szuperfelbontás (DLSS) használatával szintetikus képkockák generálhatók, ha új képkockák nem állnak rendelkezésre, de a kívánatos grafikus kártya az, amely magas képkockasebességet biztosít, egyenletes képkocka-időkkel és minimális (ideális esetben nulla) elveszett képkockákkal.

A fent említett grafikus kártyák összehasonlítása csak egy egyszerűsített esetet mutat be, de azt is bemutatja, hogy a magas teljesítményű kártyák biztosítják a stabil és folytonos vizuális élményt a VR rendszerekben. Az alacsonyabb teljesítményű kártyák a késések és szintetikus képkockák létrehozásának szükségességét vonják maguk után, amelyek rontják az élményt. A felhasználói élmény javításához elengedhetetlen, hogy a grafikus kártyák a megfelelő képkockasebességet és a minimális képkocka-idő ugrásokat biztosítsák, hogy elkerüljük a vizuális torzulásokat és a szaggatottságot.

A VR rendszerek teljesítménye nem csak a grafikus kártyák típusától függ, hanem az architektúra típusától is. A modern VR rendszerekben előfordulhat, hogy a képkockák feldolgozása és renderelése egyetlen számítógép erőforrásaival nem elegendő. Különösen magas felbontású képek (például 8K) esetén, vagy ha nagy kijelzőrendszerekre van szükség, a renderelés elosztott rendszerekre is kiterjedhet. A "diszkrét VR" rendszerekben több számítógép dolgozik össze a grafikai feldolgozás során, és az ilyen rendszerek képesek egyidejűleg több felhasználó számára biztosítani az élményt. Ezen túlmenően, a felhőalapú renderelés, ahol a rendszer nem rendelkezik saját grafikai teljesítménnyel, hanem minden renderelési feladatot a felhő végzi, egy új irányt képvisel a VR technológia jövőjében.

A split rendering megvalósítása többféleképpen történhet. Az egyik lehetséges megoldás, amikor az összes számítás a mobil eszköz és egy álló számítógép között történik vezeték nélküli kommunikációval. A VALVE által javasolt split rendering modellben például az összes információt a mobil eszközről egy közeli számítógépre továbbítják, amely aztán kiszámítja a képkockákat, majd visszaküldi őket a HMD-nek. Itt azonban a nagyobb számítási kapacitású álló számítógép képes előre generálni olyan képkockákat is, amelyek nem láthatóak, tehát az eszköz teljes képet generálhat, figyelembe véve a felhasználó mozgásait is. Az ilyen típusú megoldások rendkívül hatékonyak, de mindig kompromisszumot kell kötniük a számítási kapacitás és a kommunikációs sebesség között.