優れた AR または VR ヘッドセットの条件と、Apple がこの分野で優位に立つ理由

Apple が開発に取り組んでいる場合、VR または AR ヘッドセット、市場ですでに使用されているさまざまなテクノロジーや概念を、利点や遭遇する可能性のある落とし穴も含めて確実に認識しています。 AppleInsider では、2 つのテクノロジーの現状の概要と、Apple が独自のヘッドセット設計を作成するために考慮する必要があることについて説明します。

編集者注：最近のニュースを踏まえると、2020年の出荷予定のAppleのスマートグラス、優れた AR または VR ヘッドセット、またはスマートグラスを製造するために企業が何を必要としているのかをもう一度見直すことが、これまで以上に重要になっています。

比較的小規模で歴史の浅い業界であるにもかかわらず、仮想現実および拡張現実ベースのデバイスの市場には、すでに多種多様なデザインから選択できるものがあります。価格が変化するとハードウェアや機能も変化し、一般に高価なヘッドセットほど高品質のエクスペリエンスを提供します。

噂と憶測アナリストらは、Apple が今後数年以内に VR または AR 市場に参入すると指摘していますが、いくつかの特許出願を除けば、iPhone メーカーの伝説的なハードウェアに正確に何を期待できるのかは不明です。複数の市場のプレミアムデバイスメーカーとして、市場でより優れた、より人気のあるヘッドセットを調べることで、Apple のバージョンがどのようになるかについてのヒントが得られる可能性があります。

ヘッドセットを作成する際、Apple は、それぞれに独自の良い点と悪い点がある、さまざまなコンポーネントと使用コンセプトを組み合わせて組み立てるという課題に直面しています。

画面

おそらく AR および VR ヘッドセットの最も重要な要素の 1 つである画面は、ユーザーによって一度に数分から数時間見つめられます。高品質のディスプレイは必須のコンポーネントであり、通常はユーザーが個々のピクセルに気づき、VR 効果を損なう可能性を最小限に抑える高解像度のディスプレイです。

ユーザーがフレーム間のジャンプに気付かずに画面を更新できるように、リフレッシュレートも十分に高い必要があります。高速なリフレッシュレートと、ユーザーの移動と画面上での変化との間の遅延が最小限であることも、錯覚を損なわずに維持し、一部の人が乗り物酔いする可能性を最小限に抑えるために不可欠です。

リフレッシュレートに関して、一部の初期のヘッドセットは 2 つの別々の画面に依存してそれぞれの目に個別の画像を表示していましたが、これは使用するには高価なコンセプトでした。最新の VR ヘッドセットのようなオキュラスリフト代わりに、それぞれの目に対して 1 つの大きなスクリーンとレンズを選択し、実質的にスクリーンを半分に分割します。

単一のディスプレイルートは、2 つの小さな高解像度画面を作成する場合に比べてコストを節約できますが、技術が十分に進歩したため、デュアルスクリーンヘッドセットが再び実行可能になりました。マジックリープワンライトウェア AR ヘッドセット。デュアルスクリーンのアプローチでは、1 つの大きなディスプレイパネルの処理に時間がかかるのではなく、2 つの小さな画面を同時に更新するため、リフレッシュレートが速くなる可能性もあります。

単一パネルのアプローチは、多くの人がすでに持っている高解像度ディスプレイ、つまりスマートフォンを使用する安価なヘッドセットの作成にもつながりました。Google カードボード、サムスンのGear VR、そして他の多くの人がこの概念を使用しており、Appleさえもいくつかの点で理解しているようです特許出願、ユーザーの目の前に iPhone を挿入するスペースのあるメガネを示しています。

今ではそれほど問題ではなくなりましたが、初期の最新のヘッドセットでは顕著な問題であった、他の 2 つのディスプレイの落とし穴についても触れておく価値があります。

「スクリーンドア」効果は、ピクセルの間隔がわずかに離れすぎてディスプレイを製造することによって引き起こされる問題で、点灯しているピクセル間の消灯スペースによって暗いグリッドが形成されます。これらのスクリーンは他のデバイスでの使用には問題ないように見えましたが、VR ヘッドセットのクローズアップの性質により隙間がより目立ち、スクリーンドアのメッシュを通して覗いているような効果が得られました。

「スクリーンドア効果」のグリッドを示すモニターのクローズアップショット

Mura は、同じ色を表示する隣接するピクセルが異なる色合いを示したり、わずかに異なる明るさで同じ色合いを示したりする可能性があるという点で、ピクセルの色の精度に問題がある問題です。これにより、特に同じ色の大きなブロックが表示されている場合に、スクリーンドアのような外観が得られることがあります。

「ムラ」の例では、ディスプレイのセクション内のすべてのピクセルが同じ色を表示するように設定されていますが、製造方法によって異なります。

一般に、これら 2 つの問題は VR ヘッドセットメーカーの最新リリースで解決されていますが、古くて安価なデザインでは依然としてこれらの影響が発生します。

VR と AR ハードウェアの主な違いは、主にユーザーに視覚的なイメージを提供する方法です。センサーやその他の領域は VR とほぼ同じですが、AR 画像の表示方法が異なるということは、VR バージョンと比較してまったく異なるヘッドセットを使用できることを意味します。

AR シーンを表示する 1 つの方法は、オンボードカメラからのライブビデオフィードで VR ヘッドセットを効果的に使用することです。ビデオはホストコンピューターに送信され、ホストコンピューターは AR 要素をオーバーレイし、表示するために合成画像をヘッドセットに送り返します。

このシステムは単純で、現実世界のデジタルアイテムに最適な効果を与えることができますが、2 つの欠点があります。まず、VR ヘッドセット全般に関連する問題があります。これには、吐き気を引き起こす可能性のある遅延、動きや範囲の制限などが含まれます。

また、現実世界のビューにデジタルエクストラが追加され、画面に邪魔されないライブビューを見たいというユーザーの期待もあります。人々は、スマートグラスがテレビ番組や映画でどのように使用されているか、つまり Google Glass がそれよりも優れているという方向に沿って物事を考えています。

それは望ましいことですが、拡張現実画像を提供できるそのようなシステムは現在存在していません。 AR ヘッドセットは存在しており、購入できます。マイクロソフトホロレンズ、ただし、映画よりもはるかにかさばります魔法のごっこ遊びは可能です。

複合現実感の HoloLens では、HoloLens が環境とユーザーの動きをマッピングするために必要なすべてのセンサーとコンピューティング能力を備えた大きなヘッドバンドの下に、ユーザーが外の世界を見る透明なパネルが使用されています。次に、投影システムがこれらのパネルに画像を重ねて、世界の景色を重ね合わせます。

目の位置はすべてのユーザーで均一ではないため、AR ヘッドセットは、通常は目の位置を把握する必要もあります。視線追跡システム。いくつかの実装形態では、これは、目に光を照射し、網膜から反射する光の反射を監視することを意味し得る。

目がどこにあるのか、ユーザーがどこを見ているのかを知ることで、仮想オブジェクトと現実世界のビューをより正確に位置合わせするのに役立ちます。

センサーとモーション

ヘッドセットが効果的であるためには、周囲の世界に関する情報が必要です。ユーザーが見ているシーンを正しく生成するために、ホストコンピューティングデバイスは、現在の画像と次の画像の予測の両方について、動きに関するデータを必要とします。

基本レベルでは、これはジャイロスコープや加速度計などのモーションセンサーを使用して、6 つの自由度で頭の動きを分析することで構成されます。加速度計はヘッドがさまざまな方向にどれだけ動いているかを検出するのに役立ち、ジャイロスコープはヘッドセットの傾きの動きを測定するために使用されます。

ヘッドセットを操作するために必要な正確なセットアップによっては、外部に配置されたカメラまたはその他の画像センサーが必要になる場合もあります。これにより、HTC Vive のシャペロンシステムで実証されているように、一部のアプリでヘッドセットを外さずにユーザーが周囲の現実世界を見ることができるなど、ヘッドセットにいくつかの機能が提供されます。

拡張現実の場合、これらのカメラは、仮想オブジェクトが表示される背景となる現実世界のビューを提供したり、オブジェクトを配置できる場所を計算するために使用したりできます。前面に複数のカメラを使用すると、立体的な世界観が得られ、AR 効果が向上します。

一部の VR ヘッドセット、特にルームスケールバージョンでは、戦略的な位置でエミッターを使用して、空間内の相対位置に関するさらに多くのデータをヘッドセットに提供できます。たとえば、次のように使用される「ライトハウス」メソッドSteamVRスペースの対角に少なくとも 2 つのステーションが必要で、通常は高い位置にあるため、遮られることなく部屋のどこからでも見ることができ、ヘッドセットにある画像センサーによって検出されます。

ディスプレイと同様に、センサーもデータの取得と処理のためのホストへの送信の両方において、正確かつ高速に動作する必要があります。データの生成と送信の遅延により、ユーザーの動きに応答する VR シーン全体の遅延が増大します。すでに説明したように、遅延が大きすぎると、VR の錯覚が壊れたり、乗り物酔いを引き起こす可能性があります。ここでは遅延を最小限に抑えることが義務付けられています。

Gear VR、Cardboard、その他のスマートフォンをベースにした製品の場合、既存のオンボードセンサーが VR と AR に使用されます。コンポーネント間のデータ送信によって生じる遅延は最小限に抑えられ、応答時間の遅延の原因として考えられるのは処理能力だけになります。

半透明のスクリーンを使用する AR の場合、外部カメラはユーザーに適切な視界を提供することよりも、計算上の目的で不可欠になります。コンピュータは、オブジェクトを適切に配置できる平らな表面や空気中の空きスペースなどの環境について知り、デジタルアイテムを所定の位置に固定できるように基準点を発見する必要があります。

アイトラッキング用のセンサーは、透明または半透明のディスプレイの配置を決定するためだけでなく、ユーザーが何に焦点を当てているかに応じてデジタルオブジェクトに被写界深度やその他の効果を適用するためにも AR に非常に役立ちます。

規模

一般的に、VR 対応ヘッドセットを製造する際には、2 つのレベルの VR スケールを考慮する必要があります。

1 つ目はルームスケールで、環境内のビーコンに依存して、ヘッドセットがその位置を認識できるようにします。家庭用では、ほとんどの場合、空間の反対側の隅に 2 つのビーコンを備えた前述の「灯台」システムが使用されます。これにより、部屋の境界内に限定されているとはいえ、エリアを歩き回るのに十分なスペースがユーザーに提供されます。

ホームユーザーの場合、VR ヘッドセットからビデオ、オーディオ、データ転送を行うホストコンピューターまでのケーブルの長さによっても移動範囲が制限されます。メーカーはヘッドセットとホスト間でビデオとデータをワイヤレスで送信する方法に取り組んでいるため、将来的にはこの問題は少なくなる可能性があります。

このコンセプトは、次のようにエンターテイメント会場のより大きなスペースにも拡張できます。ゼロレイテンシ広い空間の壁や天井をビーコンで覆うシステム。このため、ユーザーのグループはバックパックにコンピューターを入れてヘッドセットを装着し、環境内をテザーなしでローミングできるようになります。

Zero Latencyの大規模VRシステム

VR は、Google Cardboard、Samsung の Gear VR、Oculus Go など、利用可能なスペースをできるだけ少なくして使用できるように設計された、はるかに小さい規模でも機能します。残りの世界を分析する必要がなく、代わりに動きの測定に依存するため、これらは椅子から簡単に使用できますが、部屋中を歩き回る機能はありません。

AR ヘッドセットは、外部に取り付けられたセンサーを使用する必要がなく、外界の監視に大きく依存しているため、どこでも使用できる可能性があります。 HoloLens スタイルのハードウェアの場合、ユーザーの視界がディスプレイによって妨げられないため、広い環境を歩き回る可能性があります。

共同作業の可能性は、VR と AR の両方でグループセッションを実施する方法に規模が大きな役割を果たすことも意味します。より多くの身体が関与するため、より多くの物理的スペースが必要になるだけでなく、ヘッドセットが互いの位置を考慮する必要があるという問題も生じます。

テザー灯台ベースのシステムの場合、各ヘッドセットは空間内の位置を特定し、それをホストに提供する必要があります。ホストは他のユーザーのホストコンピューターとデータを共有すると同時に、最新の情報を取得します。その他。これは必須のデータです。そうしないと、ユーザーは他のユーザーの位置がわからなくなり、互いに物理的に接触してしまう可能性があります。

現実世界のビューが常に利用可能な HoloLens スタイルの AR では、視覚ベースの安全性の問題がないため、このデータはそれほど緊急ではありませんが、アプリ内の仮想オブジェクトとのインタラクションのためにデータを共有する必要があります。。ローカル環境に関してセンサーから取得したデータは、アプリケーションによっては他の参加者と共有することも可能ですが、最終的に他の参加者と共有する必要があるデータはほとんどありません。

オーディオ

多くの VR および AR アプリケーションでは、ユーザーが何かを聞くことが望ましいです。内蔵ヘッドフォンやスピーカーを使用したり、サードパーティのヘッドフォンをヘッドセットに接続する何らかの方法を組み込んだりすることは、すべてこれを提供する許容可能な方法ですが、考慮する必要があることがまだいくつかあります。

ユーザーの耳を覆うことで、気を散らす要素が最小限に抑えられ、ゲームなどの VR 世界に没頭することができます。それぞれの耳に複数のスピーカーを備えたサラウンドサウンドヘッドフォンを使用するオプションもありますが、これは標準のステレオヘッドフォンを使用してソフトウェアで簡単にシミュレートできます。

同時に、作業の共同作業と安全の両方の観点から、ユーザーが近くの環境を聞くことができるシステムを選択することが望ましいでしょう。さまざまな場所で使用される可能性のある AR ヘッドセットの場合、周囲の音を聞くことはおそらく不可欠であり、短期間使用する場合は、おそらくデバイスを完全にオフにする価値があるでしょう。

さまざまな状況を考慮すると、おそらくヘッドセットメーカーは、基本的なオンデバイスオーディオソリューションを使用しながら、必要に応じてユーザーが独自のオーディオソリューションを接続できるようにするという誤った対応をする可能性があります。

快適

技術的な問題ではありませんが、ヘッドセットを長時間装着できるかどうかは、購入を決定する際の重要な要素となる可能性があります。

最初の質問は、ヘッドセットが着用するように設計されているのか、それとも保持するように設計されているのかということです。 Oculus Rift のようなヘッドセットは、頭に保持することを目的としており、手を他の周辺機器やアクセサリに使えるようにしますが、重すぎると、ユーザーの顔の一部を圧迫したり、首に負担がかかる可能性があります。。

ハンドヘルド版は、グループまたは短期間の使用に適しており、休暇中の都市周辺での AR アプリケーションに最適です。同時に、これらのシステムは使用中にユーザーの片方または両方の手を拘束することになり、ユーザーが仮想環境で達成できることが制限されてしまいます。

重量に関連するもう 1 つの懸念事項は、ホストコンピューターの設置場所です。ハンドヘルド VR と AR の場合、Google Cardboard や Samsung の Gear VR のようにヘッドセット自体にスマートフォンを差し込むことも、Magic Leap Creator One のような腰に装着するユニットに接続することもできます。

長いケーブルでヘッドセットをホストに接続するオプションもあります。これは、現在 HTC Vive と Oculus Rift で使用されているシステムで、処理を近くのコンピューターにオフロードします。これにより、余分な重量がヘッドセットに直接加わるのを防ぎますが、同時に、ケーブルがヘッドセットの装着中に引っ張られたり、使用中に足元で邪魔になったりする可能性があります。

使いやすさ

理想的な世界では、VR または AR ヘッドセットを使用するには、授業料やセットアップがほとんど必要ありません。私たちの現在の現実では、まだその段階には達していませんが、そこには到達しつつあります。

ルームスケールの VR セットアップから始めると、ヘッドセットをケーブルでホストに接続する必要があり、「灯台」の配置や機器のセットアップが必要になるため、決意の弱いユーザーは敬遠される可能性があります。

ハンドヘルドのスマートフォンベースのヘッドセットまたはビューアは、スマートフォンを所定の位置にスライドさせてアプリを実行するだけで済むため、より簡単です。さらに簡単な見通しは、オキュラスゴーは自己完結型でホストの動作を必要とせず、構成が必要な灯台や同様の外部要素を使用せず、シンプルなコントローラーが付属しています。

もちろん、ハードウェアのセットアップは方程式の一部にすぎません。ソフトウェア側のセットアップエクスペリエンスはまったく別の問題であり、アプリケーション自体も問題になります。

VR または AR ヘッドセットの各タイプの複雑さに応じて、ハードウェアを使用するためにアプリ開発者が満たす必要があるさまざまな要件が存在します。同時に、ユーザーが仮想空間やデジタル AR アイテムと対話する方法や動作範囲など、利用可能なリソースに応じてアプリのユーザーエクスペリエンスを調整する必要もあります。

現在使用されているハードウェアとソフトウェアの多様性を考慮すると、ハードウェア側またはソフトウェア側のどちらからでも VR または AR を開始する唯一の方法はありません。

しかし、Apple はどこに参入するのでしょうか?

そうは言っても、すべてのユーザーが、より安い価格で優れたエクスペリエンスが得られるデバイスに多額の現金を投じることを望んでいるわけではありません。 VR 愛好家は、デジタル風景上で実質的に何でもできるルームスケールのセットアップと機器を欲しがるでしょうが、この VR が何なのかを知りたい誰かの叔父または叔母なら、おそらく iPhone を Google Cardboard に 10 分間突っ込んでおけば満足できるでしょう。。

ルームスケール VR 用に自宅に利用可能なスペースが不足しているなど、他にも考慮すべき考慮事項があります。このような場合には、Oculus Goのようなアイテムの方が良い選択肢になるかもしれません。

ヘッドセットベースの AR は利用可能ですが、VR ほど成熟したテクノロジーには程遠いです。 Apple とサードパーティは、ARKit の導入以来、AR がアプリの一般的な機能になることに向けて大きく前進してきましたが、Microsoft の HoloLens とその関連取り組みを除けば、このハードウェアは幅広い商業的実現可能性の点で AR の足元にも及んでいません。

Apple は VR または AR ヘッドセットを開発していますか?おそらく、特許出願そしてAppleの安全性レポート関連テクノロジーが調査されていることを示していますが、これは決してハードウェアの発売が近づいていることを示すものではありません。

Appleはどのような道をたどる可能性があるでしょうか?大量消費者向け製品を作成するという Apple の性質を考慮すると、別個のホストを備えた現在のルームスケールシステムはおそらく問題外です。 Oculus Go に近い使いやすいヘッドセットが登場する可能性が高く、技術的な知識ではなく金融取引までの参入障壁が軽減されます。

Apple には、広範な統合に関する知識と、デバイスのソフトウェア、ファームウェア、および製造パイプライン全体の両方に対する制御という利点もあります。この制御のおかげもあって、一部の分野でライバルよりも基準仕様が名目上低いにもかかわらず、同社が高性能の iPhone を製造できるということは、スタンドアロンの VR または AR ヘッドセットが比類のないレベルに設計されることを意味します。

で2017年10月, Apple CEOのティム・クック氏は、ARは重要だがまだ発展途上の技術であり、「急激な」成長を遂げる可能性があると述べたが、Appleが取り組んでいる可能性のあるものについては詳細を明らかにすることを拒否した。インタビューの中で彼は、「これを質の高い方法で実現する技術自体は存在しないと言える。必要なディスプレイ技術と、顔の周りに十分なものを置くことには、大きな課題がある。」とアドバイスした。

クック氏はまた、アップルは最初に市場に出すのではなく、最高の企業になり、顧客に素晴らしい体験を提供したいと考えていると述べた。「しかし、今、すぐに市場に出回るであろうものは、私たちの誰もが満足できるものではないだろう」とクック氏は示唆した。「また、大多数の人が満足するとは思えません。」

Apple がユーザーエクスペリエンスを重視してきた歴史を考えると、消費者が Apple 製の AR ヘッドセットを試すまでには長い時間がかかる可能性があります。 Loup Ventures のアナリストで Apple の観察者でもある Gene Munster 氏の現在の予測では、そのようなハードウェアが登場する可能性があることが示唆されています。2021年までに。

それまでの間、Apple 主導の AR 体験をしたい人は、iPhone または iPad 上で ARKit を実行するアプリを使用する必要があります。