Rok 2016 bude rokem virtuální reality. Na „vlastní oči“ nás o tom přesvědčovala Nvidia

0

S určitou formou virtuální reality se setkáváme v podstatě i při čtení knih a od vzniku prvních počítačů se můžeme bavit i o interaktivní virtuální realitě. Už delší dobu si může i ne zrovna bohatá domácnost pořídit domů speciální brýle, jež ve spolupráci se softwarem počítače umožní laicky řečeno trojrozměrný a přesněji stereoskopický obrazový vjem.

Abychom se ale pořádně přiblížili k definici virtuální reality (dále VR) jejího vynálezce Jarona Laniera („počítačem vytvořené interaktivní trojrozměrné prostřední, do něhož se člověk totálně ponoří“) potřebujeme výrazně více než pouhé polarizační brýle či v lepším případě brýle se zatmívacími skly (v originále shutter glasses). Ještě nejsme tedy tak daleko, jako jste mohli třeba už před 23 lety s údivem sledovat ve filmu Trávníkář, ale přinejmenším možnost rozhlížet se ve virtuálním světě ve všech směrech kolem sebe už tu je a vlastně s trochou snahy (a peněz) i mnohem více.

Zájem o vytvoření vtahujícího virtuálního světa se v posledních letech hodně zvyšuje a tím, jak je viditelně interesováno čím dále více velkých technologických společností, tak rapidně roste i kvalita a možnosti toho, co si můžete nebo v krátkém časovém horizontu budete moci vyzkoušet.

Jako takovou nejlevnější a nejsnáze dostupnou ochutnávku té aspoň trochu vtahující virtuální reality se dá považovat Google Cardboard. Vývojáři Googlu v čase vyhrazeném pro vymýšlení zdánlivě za vlasy přitažených nápadů přišli s myšlenkou na brýle pro VR, resp. v podstatě kompletní VR headset takřka svépomocí. Potřebujete jen levnou a i v ČR za pár stovek sehnatelnou stavebnici obsahující především kartónové skládací brýle, dvě čočky a magnet a potom samozřejmě smartphone s Androidem a na ní nainstalovanou bezplatnou aplikaci CardBoard. Najednou máte namísto pětipalcového mobilu velké prostorové plátno pro videa nebo výrazně záživnější průlety nad zemí s Google Earth.

O Cardboard se však dá skutečně hovořit jen jako o ochutnávce a to, kolem čeho Nvidia v Brně uspořádala důkladné představení, je na nesrovnatelně vyšší úrovni. Však také byly k dispozici dva finální headsety Oculus Rift a dva prototypy HTC Vive. A tady už se bavíme o investicích s pěti nulami jen za headset s ovladači.

Virtuální realita dnes

Technologie a triky

Oculus, HTC… to by bylo jasné. Proč se ale tolik angažuje Nvidia? Důvod je ale také nasnadě – další zatím nenasycený trh pro její grafické čipy. A stejně jako tomu bylo (a je) v případě počítačových her nebo HPC (High Performance Computing – zjednodušeně: pracovní stanice, serverové farmy a superpočítače), tak i tentokrát na to jde přes zajištění co největší části ekosystému. Kromě grafických karet zvládajících vykreslovat 3D prostředí pro displeje brýlí virtuální reality tedy i dodáním práci usnadňujících knihoven pro vývojáře a optimalizacemi směrem k lepší plynulosti a nižšímu zpoždění.

Právě zpoždění (či latence, chcete-li) je asi společně s dostatečným rozlišením tím zásadním atributem. Bylo zjištěno, že aby to s naším mozkem nějak fungovalo, je potřeba, aby odezva na váš pohyb či jinou snímanou činnost byla zhruba do 50 ms. Systémy virtuální reality jsou ale komplikované a pokud si z celkového rozpočtu padesáti milisekund ukousne 5 ms herní engine, 15 ms operační systém, 17 ms grafický čip a jeho ovladače a dalších třeba 13 ms zobrazení na displeji, už se pohybujeme zcela na hraně.

 
 
   

Naštěstí jsme v počítačové grafice a tady je skoro všechno o tom, jak lidský mozek správně ošidit. Nvidia přišla s technikou Asynchronous Warp, která transformuje již vykreslené snímky na základě pohybu, zaregistrovaného až během jejich počítání nebo i po jejich dokončení. Místo vykreslení nového, aktuálnějšího snímku tedy AW vezme snímek „starší“, který už je dokončen, a aplikuje na něj transformace, které simulují zaregistrovaný pohyb uživatele. Výsledek tedy není přesný, zato je ale reakce na pohyb mnohem rychlejší a uživatel není rušen pomalou odezvou.


  

Do jednotlivých displejů headsetů VR není posílána stejná projekce jako pro běžné monitory počítače. Mezi okem a displejem je vždy ještě čočka. Na displej před čočkou tak musí být poslán už obraz, který se zkreslením čočky počítá. Na běžném „plochém“ monitoru takový snímek vypadá jako by scéna byla vyfocena s hodně širokoúhlým objektivem (efekt rybího oka). Kompenzace tohoto zkreslení vyžaduje samozřejmě další práci pixel shaderů grafického čipu. V Nvidii ale využili toho, že v tomto případě potřebujeme perfektně ostrý a detailně prokreslený jen střed snímku, na stranách lze pracovat s menší přesností, resp. rozlišením. Současná generace grafik GeForce (Maxwell) tak umí rozdělit scénu do devíti sekcí a v každé pracovat s jiným rozlišením. Údajně je tím dosaženo od 1,3 do 2násobku výkonu oproti situaci bez použití této technologie zvané Multi-res Shading.

Další podstatnou technologií je Direct Mode. Tou je v podstatě obcházen operační systém a jeho tradiční přístup k vykreslování zažitý už od dob monitorů CRT – tedy způsob ne zrovna vhodný pro headsety VR. Front Buffer Rendering zase, jak název této technologie sám o sobě prozrazuje, zajišťuje vykreslování přímo do jediného bufferu namísto tradičních dvou (rendering do back bufferu a následný swap obsahu do zobrazovaného front bufferu).


Tím, že je potřeba obrazem krmit dva displeje, tak se přímo nabízí využití SLI – tedy dvou nebo více grafických čipů (či celých karet) spřažených jako Multi-GPU na jediném počítači. Tzv. VR SLI samozřejmě obecně pomůže zlepšit výkon, a zase tak přispět k nižší latenci. Jestli je tu ale nějaká daň v podobě zase další latence potřebné k synchronizaci (teoreticky by nemusela být), to jsme se s jistotou nedozvěděli. 

Na poli diskrétních grafických karet jsou samozřejmě pořád ještě dva hráči. AMD sice virtuální realitu tak vehementně jako její rival ze Santa Clary zatím netlačí, nicméně novější Radeony podporují v lečcems (logicky) velice podobnou sadu funkcí sdruženou pod názvem LiquidVR. Na rozdíl od GeForce jsme však zatím neměli příležitost vidět vše v praxi s některým ze současných headsetů pro VR.

Na vlastní oči a ruce

Testovací kolečko přes připravená a v jednom případě i hodně stylizovaná stanoviště v Kybernetickém polygonu CERIT Science Parku jsem začal s předfinálním vzorkem HTC Vive. Ten nemá na rozdíl od Riftu integrovaná sluchátka nebo lépe učesanou změť kabelů. Ale zase dostanete dva ovladače, díky nimž není zase tak velký problém si představit, že držíte třeba pistole nebo horolezecké cepíny.

Důležité jsou dva „majáky“ na stojanech v rozích místnosti. Ty snímají váš pohyb po místnosti, a vy se tak můžete ve virtuální realitě procházet stejně jako v té skutečné. Od Igora Staňka jsme se dozvěděli, že vyladit pozice těchto snímačů tak, aby to fungovalo dle očekávání, není úplně na krátkou chvilku. Kromě pořizovací ceny zařízení (spekuluje se o 2,5násobku ceny Riftu, v přepočtu na koruny tedy snad pod 50 000) by tak bylo záhodno mít vyhrazenu ještě místnost pět krát pět metrů.

První stanoviště nabídlo sérii dem pro Steam VR, s níž se zájemci mohli seznámit třeba už na lednovém CES v Las Vegas. Po krátkém intru, kdy si už ve virtuální realitě seberete ze země ovladače a zjistíte si „mantinely“ vašeho prostoru (ty se zobrazí jako mřížka, blížíte-li se mimo vyhrazený areál), přišlo hned jedno z povedenějších nasazení – TiltBrush aneb skutečně trojrozměrné malování. Změnit si okolí na noc daleko od městského světelného znečištění, pak plamenným písmem něco napsat či nakreslit a hned si to dílo obejít a obhlédnout ze všech stran – to by šlo.


 

Scéna se mění a začíná demo theBlu. Podmořská scenérie je perfektně a pestře vymodelována, pohybujete se po palubě dávno potopené lodi, máchnutím ruky rozháníte hejna zvědavých rybek, těsně vás mine metrová manta a už se blíží plejtvák. Zastaví těsně u vás, vzájemně se prohlížíte a vy si uvědomujete jeho rozměry. Rozloučí se překvapivě hbitým máchnutím ocasní ploutve a vás do skutečné reality vrátí jen chybějící tlaková vlna, která by vás nejspíš narazila na stěžeň či zbytky kajuty.

Střílečka zombíků Arizona Sunshine sice taky nevypadala špatně a střílet nemrtvé z otočky má něco do sebe, nicméně tady už wow efekt jaksi chyběl. Možná kdybych si tyhle hry nezprotivil při nutnosti vymyslet benchmarkování v Left 4 Dead i Dying Light a nebylo všude tolik zombie filmů a seriálů.

Jdeme dál, tohle už vypadá zase zajímavě. Je to Half-Life, není to Half-Life, je to Portal, není to Portal… aha, tady budeme opravovat roboty. Na demu Aperture Robot Repair je podpis Valve od začátku hodně čitelný a vše začíná trochu vlažně. Zkusíte si páčku u dveří, pak pěkně rukou otevírat šuplíky, ve třetím šuplíku můžete dokonce něco dělat s jeho obsahem a bohužel si na plochách s jednoduchou texturou uvědomujete, že rozlišení 1080 × 1200 px pro každé oko zoufale nestačí. Koneckonců i od Nvidie zaznělo, že optimem bude až rozlišení 7k pro každé oko – tedy třeba něco jako 2500 × 2800 px.

Naštěstí už vám vezou robota na opravu a dynamika následujícího dění dává rychle zapomenout na to, že tohle opravdu není doopravdy. Instinktivně uhnete, aby do vás určitě aspoň metrák vážící robot nevrazil a podle instrukcí se pustíte do oprav. Robot rozložený na součástky rotující v prostoru před vámi je silným prostorovým zážitkem, ještě lepší je ale jeho nenadálé zahození do propadnuvší se podlahy před vámi. Myslím, že v tu chvíli jen málokdo neudělá podvědomím řízený úkrok a nezažije aspoň malý náznak závratě.

Po natočení rozhovoru s Českou televizí, z něhož zbyla nakonec jediná věta, a dvakrát moudře tak určitě nevypadám, přecházím možná na hlavní lákadlo celé akce. Umělým sněhem posypaný stan i podlaha, horolezecké náčiní a batoh v rohu – to bude asi to demo Everest, u něhož prý ženy ječí a muži zelenají. Bohužel už samotný přílet na začátek „vlastního výkonu“ ukazuje slabiny současného stavu VR. Přestože vše vznikalo ze 300 000 hi-res fotografií, rozlišení 1K pro každé oko způsobí, že k fotorealističnosti je strašlivě daleko. Na jednolitých plochách ledovce to bohužel strašlivě vynikne.

Vlastní akce je už ale o dost lepší. Když se jen trochu zapomenete, tak přechod přes žebřík položený nad hlubokou průrvou v ledovci přelezete jak se říká se staženýma půlkama a s kolegou horolezcem na druhé straně si máte chuť oslavně plácnout. Lezení na žebřík už je horší, prostě když stojíte nohama na zemi a jen ručkujete ve vzduchu, těžko budete mít pocit, že skutečně lezete a ne že jen žebřík jakoby stahujete k vám dolů. Rozhlížení na horním zastavení je už lepší, přece jen si nepamatuji, kdy jsem takhle zblízka a současně prostorově naposledy Lhotse a Everest viděl. Nakonec přišla i možnost si celou oblast prohlédnout jakoby virtuální glóbus, resp. z ptačí perspektivy a uvědomit si, jak je vlastně celý masiv tvarován a jak se na něj asi tak leze.

Obě stanoviště s už finálním headsetem Oculus Rift obsahovala to samé – ucelenou sadu her či v některých případech spíše hříček. Na rozdíl od HTC Vive mi Oculus Rift tak pohodlně neseděl a také jsem měl pocit, že příliš vnímám dobře zaostřený střed a k tomu mázlé okraje. Ovládání bezdrátovým ovladačem Xboxu, který bohužel ve virtuální realitě nijak nevidíte, mi pak vyloženě nesedělo. Do tohoto se asi úplně neponořím.


 

Vyzkoušel jsem jakousi logickou hru, v níž částečně můžete hýbat předměty „pohledem“, pak opravdu prosťoučký hokej se slušným prostorovým vjemem a trochu déle pak Edge of Nowhere. To výrobci zabili pohledem z třetí osoby, jinak třeba pasáže v ledové jeskyni se mi dost líbily. Jednoznačně nejlepší dojem zanechala Eve: Valkyrie, která bude společně s lišáckou hrou Lucky’s Tale součástí bundle Oculus Rift. Rozhlížet se všude okolo sebe a vidět propracovanou kabinu vašeho vesmírné plavidla a monstrózní flotilu kolem, to bylo opravdu hodně dobré. Tím, jak mi Rift ne úplně seděl, tak přišla brzy i únava a mírná nevolnost z pozorovaných nedokonalostí jako zdvojené a fialové hrany tu nebo moiré tam.

Širší pohled, ceny a proč článek nestačí

Virtuální realita ale nebude jen o hraní her. Dokonce si myslím, že víc užitku nebo i zážitku přinese v trochu jiných směrech. Ano, vesmírný simulátor ve VR je super, střílečky to taky okoření, ale třeba zážitky ve formě virtuálních tour – podívat se tam, kam bych se ve skutečnosti nedostal – by mohly mít navrch. Nebo příklad využití, kdy architekti a designéři dokončí návrh domu a vy si jej místnost po místnosti projdete, podíváte se z libovolného úhlu a zpřipomínkujete – to je něco, co by mohlo VR rychle táhnout dopředu a třeba taky rychle zaplatit.

Když jsme u těch peněz, tak je asi na místě si shrnout, kolik taková sranda bude stát. Finální cena HTC Vive zatím není známa, poslední spekulace hovoří o 1500 USD. Oculus Rift už je v předprodeji a zatímco americká cena 600 USD za kompletní balení včetně ovladače a dvou her nezní tak strašlivě, u nás je to v přepočtu už necelých 19 000 Kč s daní. Nvidia pak uvádí, že pro plynulou VR potřebujete alespoň GeForce GTX 970 (cca 10 000 Kč), lepší je to s GTX 980 (zhruba 14 000 Kč) a ideální je samozřejmě GeForce GTX 980 Ti (kolem 19 000 Kč).

Všechny demo počítače na akci v Brně byly vybaveny kartami GeForce GTX Titan X, jež kromě velikosti paměti zhruba odpovídají zmíněným GTX 980 Ti, takže jsme bohužel nemohli ověřit, jak moc plynulé by všechno bylo i na údajně dostačující GTX 970. Ale věřme, že ano, současné rozlišení 1080 × 1200 (× 2) bodů při obnovovací frekvenci 90 Hz není společně s triky jako Multi-res Shading zase takovou výzvou.

Oculus na svém webu uvádí trochu širší minimální specifikace:

  • grafická karta: NVIDIA GTX 970 / AMD R9 290 či vyšší
  • procesor: Intel i5-4590 či lepší
  • paměť (RAM): alespoň 8 GB
  • videovýstup: HDMI 1.3 kompatibilní
  • porty USB: 3× USB 3.0 + 1× USB 2.0
  • operační systém: Windows 7 SP1 64-bit či novější

Pokud něco takového naházíte do e-shopové kalkulačky (košík na CZC), dostanete se na cenu těsně nad 25 000 Kč včetně daně. Všechna PC na předváděčce měla minimálně Core i7-4790K a 16 GB RAM, takže předpokládejme, že tohle bude větší jistota. S grafikou GTX 980 Ti a trochu lepším chladičem jste pak kousek nad 40 000 Kč za počítač (košík na CZC) bez periferií.


 

Pro tentokrát se s vámi musím rozloučit volným překladem velice pravdivých slov Michaela Ephraima z australské divize Sony Computer Entertainment, která pracuje na vývoji PlayStation VR dříve známé jako Project Morpheus: „Největší výzvou před námi je přimět lidi předvádět VR, protože není způsob jak prodávat VR, dokud si ji lidé nezkusí… Můžete se dívat přes rameno, můžete číst články, ale – a to myslím doopravdy – každý koho znám a vyzkoušel PlayStation VR se při sundávání headsetu usmíval a říkal „wow“. Tedy je skutečně potřeba si to zkusit.“. No a jestli platí jeden obrázek za tisíc slov, tak v případě virtuální reality pak asi platí jedno vyzkoušení za tisíc článků. Takže jakmile budete mít příležitost třeba někde na nějakém veletrhu či roadshow, neváhejte, i delší fronta za to stojí.