S3D و WibbleWobble

لللاعب الفضولي
وصف على مستوى شعبي للتكنولوجيا، وكيفية بنائها وكيفية عملها. إذا لم تكن مهتمًا، فلا داعي لقراءته - إنها مادة جافة.

كيف ترسم اللعبة ثلاثي الأبعاد
الطريقة المعتادة لإنتاج صورة ثلاثية الأبعاد في اللعبة هي عرض المشهد مرتين - بشكل منفصل للعين اليسرى واليمنى، مع تحويل الكاميرا افتراضيًا بالنسبة لمركز المشهد. هذا مكلف من حيث الموارد ويتطلب دعمًا مدمجًا من محرك اللعبة. ليست كل لعبة قادرة على فعل ذلك. يقدم WibbleWobble مسارين مختلفين، والفرق بينهما أساسي - فهو يحدد جودة الصورة ومجموعة القطع الأثرية للصورة.

المسار الأول: عميل ReShade - تركيب ستيريو من إطار مسطح
تقوم اللعبة بعرض منظر عادي واحد. يأخذ تأثير SuperDepth3D ReShade هذا الإطار مع مخزن العمق للمشهد ويعيد بناء وجهة نظر ثانية منه عن طريق إزاحة البكسل وفقًا للعمق. لا يعرف محرك اللعبة شيئًا عن الاستريو. هذا رخيص من حيث الأداء ويعمل مع أي لعبة DX11/DX12 تقريبًا. الثمن هو القطع الأثرية المتأصلة في الطريقة نفسها. تم وصفها أدناه، في أقسام "العيوب".

المسار الثاني: عميل OpenVR - عرض ثلاثي الأبعاد حقيقي
يسجل WibbleWobble نفسه في SteamVR كسماعة واقع افتراضي افتراضية. لعبة متوافقة مع الواقع الافتراضي، أو تلك التي تحتوي على تعديل واقع افتراضي، تقوم بعرض المشهد مرتين من كاميرتين مفصولتين بمسافة بين الحدقتين، تمامًا كما تفعل السماعة الحقيقية. يتم ضبط IPD والدقة لكل عين والبعد البؤري في VR Config. هنا لا يقوم WibbleWobble بتركيب أي شيء: فهو يأخذ الزوج الاستريو الجاهز ويخرجه إلى الشاشة بشكل تسلسلي للإطارات، مع مزامنة نظارات الغالق. هذا يكلف أكثر من حيث الأداء، لكن الهندسة ثلاثية الأبعاد صحيحة تمامًا. لا توجد ثقوب على طول الخطوط، ولا تأثير "الكرتون"، تحصل كل عين على انعكاساتها وإبرازاتها الخاصة. في جوهره، هذه طريقة للعب ألعاب الواقع الافتراضي على شاشة عادية مع نظارات ثلاثية الأبعاد ولكن بدون سماعة رأس.

إعادة الإسقاط - آلية توسيع مجال الرؤية
تعمل إعادة الإسقاط في كلا الوضعين، بما في ذلك أحادي العين. يأخذ شادر عالي الأداء إطار اللعبة ويرسمه على هندسة مساحة العمل الخاصة بك: على شاشة واحدة، أو أربع شاشات، أو شاشة منحنية. من خلال تتبع الرأس (OpenTrack) تتحرك الصورة لتتبع رأسك، وتبدأ الشاشات في العمل كنافذة على عالم افتراضي - تأثير "حوض السمك VR". الغرض من إعادة الإسقاط هو الحصول على مقياس العالم الصحيح ومجال الرؤية الصحيح (FOV) لاستخدام الشاشات المتعددة. يمكن إيقاف تشغيل إعادة الإسقاط تمامًا (Client Config -> Reprojection: Disabled) ويمكنك استخدام فقط مخرج الاستريو، BFI، والمكبر - السيناريو المعتاد لشاشة واحدة.
* يجب القول أن مؤلف المشروع كان متفائلاً بشكل مفرط بشأن فكرة "توسيع العالم" عبر عدة لوحات. حتى بطاقات الرسومات القوية لا تملك أداءً كافيًا لهذا. ستكون محظوظًا إذا كانت السرعة كافية لشاشة 4K واحدة. لن تعمل مع شاشات متعددة...

FOV (مجال الرؤية): زاوية الرؤية. تحدد أي قطاع من العالم تلتقطه الكاميرا الافتراضية في الإطار. تقاس بالدرجات، بشكل منفصل للرأسي والأفقي. مجال رؤية صغير (40-50 درجة) يبدو مثل عدسة مقربة: قطاع ضيق بأشياء كبيرة. مجال رؤية كبير (100-120 درجة) هو زاوية واسعة، مثل كاميرا الحركة. ترى الكثير على الجوانب، لكن الحواف مشدودة والأشياء تبدو أبعد وأصغر. هذه معلمة رئيسية في WibbleWobble. يجب أن يعرف البرنامج الزاوية التي رسمت بها اللعبة الإطار من أجل إسقاطها بشكل صحيح على شاشتك الفعلية. لهذا السبب يحتوي Game Config على حقلين، FOV الرأسي و FOV الأفقي، مع شرط واحد: يجب أن تتطابق القيمة مع تلك المحددة في اللعبة نفسها. قم بتغيير قيمة واحدة ويتم إعادة حساب الأخرى تلقائيًا لتتناسب مع نسبة العرض إلى الارتفاع للنافذة.

إذا كان FOV:
كبيرًا جدًا يبدو العالم كاللعبة ويتشوه مقياس الأشياء
منخفضًا جدًا يبدو العالم عملاقًا وكل شيء يلوح فوقك
في الوضع ثلاثي الأبعاد، ينكسر العمق مع المقياس، ويحدث إجهاد للعين

تتبع الرأس كـ "نافذة على العالم"
باستخدام طريقة OpenTrack، يتتبع معالج التطبيق موضع الرأس ويغير الإسقاط بحيث تعرض الشاشة نافذة افتراضية على المشهد ثلاثي الأبعاد. هذا يخلق تأثير اختلاف المنظر. عندما تحرك رأسك، تتغير الصورة قليلاً، كما لو كنت تنظر حقًا من خلال نافذة.

مخرج ستيريو تسلسلي للإطارات
يتلقى التطبيق الإطارات من اللعبة بمعدل متغير كما تصبح جاهزة، "بأي طريقة تأتي." يقوم العميل بعد ذلك بضبط معدل الإطارات للتشغيل عند 60 هرتز. يمكن أن يكون مصدر الزوج الاستريو SuperDepth3D، أو تعديل VR، أو محتوى ثلاثي الأبعاد جاهز. يقبله WibbleWobble بتنسيق جنبًا إلى جنب أو رقعة الشطرنج (Client Config -> Source Format) ويقوم بفك تشفيره في FrameBufferDecode. ثم يقوم العارض بتحويله إلى دفق تسلسلي للإطارات بمعدل 120 هرتز أثناء مزامنة نظارات الغالق. يتم دعم الباعثات التالية: NVIDIA 3D Vision، Open3DOLED، أجهزة عرض DLP، 3D Ready، وباعث Arduino/VESA IR محلي الصنع.

مكافحة ضبابية الحركة والتداخل البصري
ضبابية الحركة هي ضبابية ينتجها الشاشة. تحافظ لوحات LCD و OLED الحديثة على إضاءة البكسل طوال مدة الإطار - وضع العينة والاحتفاظ. بينما يظل البكسل مضاءً وثابتًا في موضع واحد، تستمر العيون بشكل غريزي في متابعة الجسم المتحرك. نتيجة لذلك، "تتلطخ" الصورة على شبكية العين نفسها، حتى لو كان كل إطار فردي على الشاشة حادًا تمامًا. كلما طالت مدة إضاءة البكسل، كان التلطخ أقوى. يخفي الخلل التفاصيل الدقيقة ويؤدي أيضًا إلى تدهور الصورة في الوضع ثلاثي الأبعاد.

لتقليل وقت إضاءة البكسل، يوفر WibbleWobble أداتين:
إدراج الإطار الأسود - إدراج إطار أسود بين الإطارات المفيدة (معلمة Black Frame Insertion Interval في Client Config).
محاكي شعاع CRT من Blur Busters - شادر يقلد المسح لشعاع الإلكترون لشاشة CRT: يقوم بتعتيم الصورة سطرًا بسطر بدلاً من إطار كامل. يعطي نتيجة أفضل ولكنه يتطلب شاشة: يحتاج إلى جاما 2.2 أو 2.4، تعطيل ABL/APL، و OLED في وضع SDR. على لوحات FALD و MiniLED يعمل بشكل سيء بسبب قصور الإضاءة الخلفية.

يجب عدم تمكين هذين الوضعين في نفس الوقت. عند استخدام CRT Sim، يجب أن تكون معلمة Black Frame Insertion Interval في Client Config صفرًا. يجدر التأكيد بشكل منفصل على أن اللعبة قد تعمل بمعدل أقل من معدل إطارات الشاشة، ويقوم البرنامج بملء الإطارات المفقودة حتى معدل الشاشة. لكن هذا ليس توليد صور وسيطة جديدة - إنه تكرار للإطارات الجاهزة. بعبارة أخرى، لا توجد أي من النعومة التي توفرها طريقة إعادة التشكيل.

التداخل البصري هو التأثير الذي تصل فيه الصورة المخصصة لعين واحدة جزئيًا إلى العين الأخرى. نتيجة لذلك، يرى المشاهد خطوطًا مزدوجة أو "أشباحًا" شبه شفافة بجانب الأشياء. هذا يقلل من جودة الصورة ثلاثية الأبعاد ويقلل من الإحساس بالعمق. لمكافحة هذا، تم دمج دعم إدراج الإطار الأسود ومحاكي شعاع CRT من Blur Busters. لقمع التداخل البصري الشامل، يتم استخدام وضع ذكي: يتم رسم صورة اللعبة بمعدل 60 هرتز، تتلقى النظارات المزامنة بمعدل 120 هرتز، ويتم الإخراج إلى الشاشة بمعدل 240 هرتز مع تكرار الإطار.

على الرغم من مزاياه، فإن لهذه الطريقة قيودًا يجب ذكرها بشكل منفصل. إنها تنبع ليس من أي نقص في البرنامج ولكن من مبدأ التشغيل المختار. لا يتم عرض وجهة النظر الاستريو الثانية من نموذج المشهد ولكن يتم إعادة بنائها من إطار مكتمل وخريطة عمق. إذا لم تكن هناك بيانات حول ما هو مخفي خلف الأشياء في المقدمة في الإطار المصدر، فلا يوجد مكان لاستعادتها منه.

ثقوب عند حواف الأشياء - الإزاحة
هذا هو العيب الرئيسي للطريقة. عندما يقوم البرنامج بتحويل وجهة النظر للعين الثانية أو لتحويل الرأس، يجب أن يصبح جزء من الخلفية الذي كان مخفيًا بواسطة حافة جسم في المقدمة في الإطار المصدر مرئيًا. لكن لم يقم أحد بعرض تلك البكسلات - إنها غير موجودة فعليًا. ليس لدى البرنامج ما يملأ به الفجوة، لذلك إما أن يمد بكسلات الحافة، منتجًا هالة "مطاطية" ملطخة على طول الخطوط، أو يستبدلها برقعة "معقولة" ولكنها عادة ما تكون غير صحيحة. كلما كان تحويل وجهة النظر أقوى، كانت نطاقات الهالة أوسع. هذا ليس خطأ في التنفيذ ولكنه قيد للطريقة نفسها: لا يمكنك استخراج من صورة واحدة ما هو مخفي خلف الأشياء وغير مرئي فيها.

حركة الرأس تضخم التشوهات
في الاستريو العادي، المسافة بين وجهات النظر صغيرة وثابتة - تساوي المسافة بين الحدقتين. ولكن مع "نافذة على العالم"، يتحرك الرأس بعشرات السنتيمترات في اتجاهات مختلفة، وبالتالي فإن تحويل وجهة النظر النسبي أكبر بعدة مرات من الطبيعي، وتنمو الثقوب والتلطخ بشكل أكبر. يعمل الأمر هكذا: اجلس ساكنًا ولا توجد قطع أثرية تقريبًا، لكن التأثير ثلاثي الأبعاد ضعيف أيضًا؛ تحرك كثيرًا ويكون التأثير موجودًا، لكن كل شيء على طول حواف الأشياء ملطخ وعائم.

تعتمد الرسومات على خريطة العمق
يحتاج البرنامج إلى معلومات صحيحة حول المسافة إلى كل نقطة في المشهد. لا توفرها اللعبة دائمًا، أو لا توفرها كلها. الأسطح الشفافة - الماء، الزجاج، الدخان، النار، أوراق الشجر - عادة لا تحتوي على عمق مفصل، أو لا ينشئه المحرك على الإطلاق. نتيجة لذلك، تنتهي الأشياء على مسافة خاطئة: يلتصق الماء في المكان الخطأ، يتضاعف الدخان، تعلق الجسيمات في الهواء في نقاط مختلفة. علاوة على ذلك، لا تخرج كل لعبة مخزن عمق متوافق على الإطلاق - في بعض يكون مقلوبًا، وفي البعض الآخر يكون محميًا ولا يمكن قراءته.

الانعكاسات والإبرازات تنكسر أكثر
المرايا، الماء، الأسفلت الرطب، والمعدن يتم تعريفها بعمق سطحها الخاص، وليس بالصورة المنعكسة فيه. عندما تتحول وجهة النظر، ينجرف الانعكاس إلى لا أحد يعرف أين. إذا تم "رسم" إبراز على السطح، فإنه لا يتصرف بالطريقة التي يجب أن يتصرف بها في العالم الحقيقي. إنه المحتوى اللامع الأكثر لفتًا للانتباه الذي يبدو مسطحًا وخاطئًا في الاستريو.

الواجهة، التصويب، و HUD
العناصر ثنائية الأبعاد فوق الإطار - أشرطة الصحة، القوائم، التصويب - يتم رسمها على عمق صفر، لذلك بعد المعالجة تنتهي على مسافة استريو خاطئة. إما أن تلتصق الواجهة في الشاشة أو تتدلى أمام المشهد. التصويب هو صداع خاص به؛ يجب دائمًا ضبط موضع عمقه يدويًا تقريبًا.

إطار واحد لكلتا العينين
ترى كلتا العينين نفس الصورة، فقط منقولة. مع عرض استريو حقيقي، تحصل كل عين على إبرازاتها وظلالها وانكساراتها الصحيحة؛ هنا لن يحدث ذلك. بسبب هذا، تظهر الأشياء كطبقات مسطحة مقطوعة من الخشب الرقائقي ومرتبة حسب العمق، بدلاً من أجسام حجمية. في المواد باللغة الإنجليزية، يسمى هذا التأثير تأثير "القصاصات الكرتونية".

ضبط لكل لعبة على حدة
يتم ضبط مجال الرؤية ونطاق العمق والتقارب يدويًا لكل لعبة على حدة. الخطأ يعطي إما إجهادًا للعين من التقارب المفرط، أو مقياسًا خاطئًا، حيث يبدو العالم كاللعبة أو عملاقًا، أو حتى عمقًا مقلوبًا تمامًا. هذا حل "اضبطه واكتشفه"، وليس "قم بتثبيته والعب".

زمن الوصول والإطارات غير المتساوية
تقوم اللعبة بعرض الإطارات بشكل غير متساوٍ، ويقوم العميل بتكييفها مع معدل الإطارات الثابت للشاشة عن طريق تكرار الإطارات الجاهزة. التكرار في حد ذاته لا يقدم تشويهًا، لكن زمن الوصول بين الإجراء والصورة يتراكم: التقاط الإطار، المعالجة، الإخراج. لتتبع الرأس، يتم الشعور بأي زمن وصول من هذا القبيل على أنه "طفو" للمشهد. يحتوي Game Config على معلمة Frame Capture Delay لهذا الغرض، لضبط لحظة الالتقاط.

التداخل البصري المتبقي ومتطلبات الشاشة العالية
التقنيات البرمجية - إدراج الإطار الأسود ووضع 60/120/240 - تقمع الظلال، لكنها لا تزيله تمامًا، لأن التداخل البصري يتحدد بعوامل عديدة: فيزياء لوحة الشاشة والنظارات نفسها. يعتمد على وقت استجابة البكسل، سرعة التبديل، تباين عدسات النظارات، ومعدل السحب الرأسي للشاشة. بالإضافة إلى ذلك، يتطلب الوضع الأكثر عدوانية لوحة سريعة بمعدل 240 هرتز مع استمرار بكسل قصير، وهو ما لا يمتلكه كل مستخدم. على عكس NVIDIA 3D Vision، لا يعيد ReShade إنتاج حجم جاهز ولكنه يركبه من إطار مسطح. لهذا السبب، فإن الثقوب على طول الخطوط، الانعكاسات غير الصحيحة، والحواف العائمة هي قطع أثرية مستقرة للطريقة، وليست نقصًا مؤقتًا.

الهندسة الاستريو هنا صادقة، ولا توجد أي من القطع الأثرية لتركيب الصورة - الإزاحة، "الكرتون"، الانعكاسات المكسورة - موجودة هنا. لكن لهذه الطريقة تكلفتها الخاصة أيضًا، وهي مختلفة.

يجب أن تدعم اللعبة الواقع الافتراضي
هذا هو القيد الرئيسي. لا تعمل الطريقة مع لعبة عشوائية: فهي تتطلب إما دعمًا مدمجًا للواقع الافتراضي أو تعديل واقع افتراضي. إذا لم يكن هناك تعديل جاهز، فلن يعمل مسار OpenVR، ويبقى فقط ReShade بكل قطعه الأثرية. بعبارة أخرى، التوافق الواسع الذي يوجد من أجله المسار الأول مفقود تمامًا هنا.

ضعف الحمل على بطاقة الرسوميات
يتم عرض المشهد حقًا مرتين، من كاميرتين. لا يوجد أي توفير توفره إعادة إسقاط منظر واحد: ينخفض الأداء تمامًا كما يحدث في الواقع الافتراضي الحقيقي. يتم تعويض هذا جزئيًا بواسطة إعداد Resolution في VR Config - يمكن خفض الدقة لكل عين، وسيقوم WibbleWobble بقياس الصورة إلى دقة الشاشة.

تثبيت معقد
يجب تثبيت SteamVR. يتم تسجيل برنامج التشغيل عبر Install.bat مع صلاحيات المسؤول، وبعد ذلك يجب إضافة سطرين يدويًا إلى ملف config\steamvr.vrsettings: "forcedDriver": "WibbleWobbleVR" و "activateMultipleDrivers": "true". ثم أكمل إعداد الغرفة في وضع STANDING ONLY فقط. خطأ في أي خطوة وبدلاً من الاستريو، تحصل على شاشة سوداء بدون رسالة واضحة حول السبب.

قيود OpenVR نفسها
لا يمكن تغيير بعض الإعدادات أثناء التشغيل. إذا قمت بتغيير الدقة أو معدل الإخراج، فإن إعادة تشغيل SteamVR مطلوبة. هذا قيد منصة، وليس قيد برنامج، لكنه يبطئ بشكل ملحوظ ضبط الألعاب.

تحسين العرض يكسر بعض الألعاب
يحتوي VR Config على معلمة Optimise Single Eye التي تسمح بعرض عين واحدة فقط أو كلتيهما بنصف مجال رؤية. يحذر مؤلف المشروع مباشرة: وضع "Both" هو الأكثر إشكالية - من الممكن حدوث تعتيم في الزوايا وعدم تزامن العينين، وقد "تتغير" الصورة. في بعض الألعاب، سيتعين إيقاف تشغيل التحسين تمامًا.

الصراع على تركيز النافذة
بعض الألعاب لا تعطي التركيز لواجهة WibbleWobble: مجموعة المفاتيح SHIFT + END لا تعمل، أو يتم رسم واجهة المستخدم ولكن لا يمكن التحكم بها. يجب التبديل يدويًا عبر ALT + TAB. مشكلة منفصلة: يجب عدم إغلاق نافذة WibbleWobble - البرنامج لا يتعافى بعد ذلك، وسيتعين إعادة تشغيل اللعبة.

إعادة التمركز عند كل إطلاق
يجب تمركز التتبع يدويًا (SHIFT + .) في كل مرة عند بدء التشغيل، وضبطه تمامًا في مركز منطقة العمل أمام الشاشات. إذا لم يكن الرأس هناك أثناء التمركز، تبدأ إعادة الإسقاط في التصرف بشكل غريب و"ينجرف" المقياس. باعتراف المؤلف نفسه، فإن الوصول إلى الموضع الصحيح يتطلب ممارسة. يمكن إصلاح هذا لاحقًا باستخدام برنامج تتبع أكثر ذكاءً.

خصائص التطبيقات الفردية
بعض البرامج تعمل فقط مع علامات تجارية معينة من سماعات الرأس. بالنسبة لهم، يحتوي VR Config على معلمة Headset Identification التي تجعل WibbleWobble يقدم نفسه كجهاز مختلف - Vive، على سبيل المثال - والتي بدونها لا يعمل تتبع الرأس في DEOVR. بعبارة أخرى، التوافق في بعض الأماكن يعتمد على حلول بديلة مثل هذه.

أرضية مشتركة مع المسار الأول
كل ما يتعلق بالأجهزة ينطبق على كلتا الطريقتين: التداخل البصري المتبقي، متطلبات اللوحة السريعة، الحاجة إلى مزامنة دقيقة للنظارات. مخرج الاستريو، الباعثات، BFI، و CRT Sim تعمل بنفس الطريقة بغض النظر عن مصدر الزوج الاستريو.