Google cardboard своими руками

Google Cardboard или создай виртуальную реальность своими руками

Люблю ребят из Google. Молодцы они. Правильно поставленные просветленные мозги и хорошая мотивация иногда способны выжать из человека совершенно гениальные идеи. Простые как 3 копейки и в то же время совершенно сногсшибательные. Примером такой гениальной сногсшибательной идеи несомненно являются очки виртуальной реальности Google Cardboard.

Все гениальное просто — кусок правильно согнутого картона, две копеечные линзы, смартфон с большим экраном и набором датчиков — вот вам и очки виртуальной реальности. Учитывая, что у многих людей такой смартфон уже в кармане, цена вопроса встает всего в 150 рублей и 2 часа свободного времени на сборку-склейку.

Казалось бы — как-то простенько… Но работает! Да еще как! Игры в 3D, фильмы в 3D, обучающие приложения и виртуальные путешествия — пожалуйста! Простотой, гениальностью подхода и ценой вопроса гугловцы заткнули за пояс всех разработчиков всяких там Oculus Rift’ов и прочее. Та же виртуальная реальность, только почти бесплатно. Пусть выглядит неказисто, но зато работает. А внешний вид, при желании, может быть и пластмассово-вылизанным, достаточно посмотреть на знаменитом китайском сайте — вариантов-аналогов масса, ценник от 700 рублей и далее, с разным функционалом, регулировками и дырками для воздуха…

Для очков подойдет любой смартфон на Android 4.1 Jelly Bean и выше, iOS 7 и выше или Windows Phone 7.0 и выше, с диагональю экрана не менее 4,5 дюймов. В смартфоне должны быть следующие датчики: гироскоп, акселерометр, магнитомер (цифровой компас). ВАЖНО! Гироскоп и акселлерометр необходимы для работы большинства приложений, иначе можно будет только смотреть 3D-фильмы. Оценить виртуальную реальность без гироскопа и акселерометра невозможно.

Рекомендую всем, у кого в наличии имеется такой смартфон попробовать эту штуку. Поверьте, это здорово. Для тех, кто не хочет заморачиваться с картоном и ножницами, могу порекомендовать купить готовый Google Cardboard на aliexpress.com. Тем же, кто легких путей не ищет — милости просим сюда, я расскажу как можно сделать такую штуку быстро и без подводных камней.

На текущий момент существует 2 версии Google Cardboard. Как собрать вторую версию я расскажу чуть позже, в отдельном посте, сейчас же речь пойдет о самой простой в изготовлении — первой версии. Google, как настоящая корпорация добра, не поскупилась и выложила в общий доступ всю информацию по этому изобретению.

Итак, что нам понадобится для изготовления сего замечательного устройства:

1. Лист твердого картона. Лучше всего использовать микрогофрокартон, который вовсю применяется для изготовления коробок, тары, упаковок и т.п. Выглядит он так:

Лично я использовал картонку, из которой хитрыми манипуляциями сгибается канцелярский короб для бумаг. Этот короб продается в канцтоварах именно в виде плоского картонного листа (из нее предлагается сгибать короб самостоятельно). Картон хороший, около 2 мм толщиной (толще брать не рекомендую), превосходно режется канцелярским ножом и гнется без особых трудностей. Вот как он выглядит:

Однако можно использовать любую упаковку, хоть от пиццы. Хорошо подходит коробка от материнской платы, например. Главное, чтобы картон был плотный, и не толстый (2-3 мм максимум), иначе начнутся проблемы с размерами.

2. Шаблон для вырезания очков, распечатанный на обычной канцелярской бумаге формата А4 (понадобится 3 листа). Данный шаблон можно найти на просторах интернета, либо скачать здесь: Скачать. Этот pdf-файлик печатается на любом лазерном принтере, детали вырезаются ножницами и наклеиваются на лист гофрокартона. Поскольку несобранный Google Cardboard длиннее листа А4, шаблон разрезан так, что разрезанные части нужно наложить друг на друга при склейке. Эти части отмечены кружком с цифрой. Накладывать надо светлый (незакрашенный) кружок на закрашенный с той же цифрой и следить за совпадением линий.

3. Линзы в количестве 2х штук. Это самый сложный момент. Параметры линз такие: асферические, диаметр 25 мм, фокусное расстояние 45 мм. Сложность момента состоит именно в том, где такие линзы взять. Рассмотрим варианты:

1. aliexpress.com — лучший вариант по цене, но длительный по времени. Для своих вторых очков я заказывал там, пришли через 19 дней, это рекорд скорости, ибо обычно все тянется месяц-два-три. Если этот вариант вас устраивает — ищите там «google cardboard lens»
2. Поиск того же в русском сегменте интернета. По скорости будет быстрее китая, но цена будет выше.
3. Магазины «Оптика» вашего города. Да, там тоже можно поискать. Вероятно, это самый дорогой вариант, не знаю, не пробовал. Продавцы в оптике не поймут, если вы скажете «линзы асферические, диаметр 25 мм, фокусное расстояние 45 мм». Им надо говорить по-другому. Поскольку они все измеряют в диоптриях, вам нужно будет спрашивать именно линзы с диоптриями. Сейчас мы их посчитаем: есть формула F=1/D, где F — фокусное расстояние в метрах, а D — оптическая сила линзы в диоптриях. Таким образом D = 1/F = 1/0,045 = 22,2222. В общем, нужно спрашивать линзы «+22 диоптрий». Если таковые найдутся, то их можно обточить там же до нужного диаметра, либо, диаметром побольше, но тогда и шаблон надо будет слегка изменить.
4. Магазины канцтоваров. В нем ищем подходящие по размеру лупы (т.е. увеличительные стекла), чем выше кратность, тем лучше. 10-кратные линзы должны подойти. Данный вариант самый ненадежный, ибо трудно найти 2 одинаковых лупы да еще так, чтобы они подошли по фокусному расстоянию. Однако, именно этот вариант был первым, который я попробовал
5. Различного рода бинокли, детские игрушки, объективы, подзорные трубы, мужички-старьевщики на рынках, в общем, ищем где можем.

Идеологически верным являются первые 3 варианта, ибо они подразумевают точное совпадение с конструкцией, предложенной Google. Остальные варианты дают линзы неточные, поэтому потребуют изменения конструкции самих очков. Нагляднее показать на рисунке:

Из этой картинки следует, что чем больше фокусное расстояние, тем дальше нужно отодвигать смартфон от линзы. Таким образом, если вам достались не родные линзы, вносите изменения в конструкцию. Именно это мне и пришлось сделать в первый раз, когда я купил линзы в канцтоварах. Это несложно, я опишу подробности в следующем посте, целиком посвященному моему первому варианту Google Cardboard.

Что делать если фокусное расстояние ваших линз неизвестно? Два пути: либо делать конструкцию изначально с регулировкой расстояния от линзы до смартфона, как сделал я в своем первом варианте, либо измерить. Измерить фокусное расстояние можно простым дедовским способом:

Выжигали в детстве стеклышком? Во-во, то же самое. Берем линзу и фокусируем солнце в маленькую точку на поверхности. Расстояние от поверхности до линзы равно фокусному. Поверхность должна быть перпендикулярна оптической оси.

Итак, про линзы пока все.

4. Магнитики. Данный пункт для начала необязательный. В конструкции используется 2 магнита, которые работают как кнопка. Один магнит, круглый плоский, обычный, из ферромагнетика, вставляется внутрь конструкции, второй, кольцеобразный неодимовый, лепится снаружи и удерживается там магнитным полем внутреннего магнита:

Магнитик обведен красным кружком

Для того, чтобы управлять виртуальной реальностью и используется это недокнопка. Когда нам нужно как-то воздействовать на виртуальный мир, мы должны сдвинуть внешний магнитик пальцем вниз и вернуть его назад. Смартфон должен обладать магнитометром (должен быть встроенный компас, грубо говоря), чтобы отловить изменение магнитного поля и воспринять его как нажатие на кнопку.

Сразу говорю — бредовая идея и в самом гугле это поняли, потому вторая версия очков имеет уже механическую кнопку, но об этом — в соответствующем посте. Пока же скажу, что обойтись можно и без этих магнитиков, тем более, что работает эта идея так себе — люди жалуются на то, что не все смартфоны корректно улавливают изменения магнитного поля этой квазикнопки, а у некоторых смартфонов вообще нет магнитометра.

В общем, оставляю это на ваше усмотрение, я себе магнитики не ставил. Когда мой первый вариант заработал, я сделал механическую кнопку.

5. Одежные липучки. Ну, тут все просто — идем в ателье и покупаем там застежку-липучку, продаются в виде ленты, метражом, цена сущие копейки.

6. Канцелярский нож и двусторонний скотч.

Процесс пошел!

Итак, все купили/наковыряли/насобирали. Приступаем.
1. Печатаем шаблон и наклеиваем его на картон.

2. Вырезаем детали, делаем необходимые прорези

3. Собираем. Для облегчения сборки прикладываю видео:

Обзор программной составляющей и моих вариантов смотрите в других постах:

Источник

Google Gardboard — это просто, или сказ о том, как я «это» собирал

Итак, начитался, восхитился, озадачился и решил попробовать собрать свой первый вариант Google Cardboard. Сейчас расскажу свой опыт, глядишь, кому-нибудь пригодится.

Имея при себе Samsung Galaxy S5 глупо было бы не попробовать сделать нечто подобное. В принципе, подойдет любой смартфон на Android 4.1 Jelly Bean и выше, iOS 7 и выше или Windows Phone 7.0 и выше, с диагональю экрана не менее 4,5 дюймов. В смартфоне должны быть следующие датчики: гироскоп, акселерометр, магнитометр (цифровой компас). ВАЖНО! Гироскоп и акселерометр необходимы для работы большинства приложений, иначе можно будет только смотреть 3D-фильмы. Оценить виртуальную реальность без гироскопа и акселерометра невозможно.

Квест 1: Линзы

Самый сложный вопрос в очках виртуальной реальности Google Cardboard — это линзы. Поэтому, прежде чем приступать к очумелым ручкам, решил найти линзы. Для начала определимся с размером. Предложенные гуглом линзы 25 миллиметров в диаметре отмелись сразу же с негодованием — не наш размерчик. Чем больше линза, тем меньше абберации (искажения) по краям изображения. Так что все 10-кратные линзы что были в магазинах для разглядывания мелочевки отпали — они все маленькие.

Далее пошел круг почета по канцтоварам и хозмагам нашего чахлого городка. Канцтовары встречали меня монструозными линзами 50-70 мм в диаметре и 2-4-кратным увеличением. Увеличение маловато, размер великоват. Я хотел линзы 40 мм и кратностью ближе к 10. Ничего, т.е. полное отсутствие присутствия. Хозтовары радовали набором разномастных луп для стариков — квадратные с подсветкой, круглые с подсветкой и радиоприемником, и все огромные и все слабенькие и все не подходят. Магазины «Оптика» — тоже глушняк. +22 диоптрии ставят продавцов втупик.

Уже отчаялся найти линзы и хотел отложить сборку до прихода родных 37-мм линз с aliexpress, но чудом, забежав в один магазинчик канцтоваров нашел там лупы 40 мм в диаметре и кратностью 10х. По смешной цене 70 рублей, выглядит примерно так:

Купил две, радостный побежал на работу. Тут возникла вторая часть квеста — неизвестные линзы с неизвестным фокусным расстоянием. Расстояние можно было либо измерить, либо внести изменения в конструкцию Google Cardboard, сделав возможность регулировать расстояние от плоскости линз до плоскости смартфона. Здравствуй, #Модификация №1 !

Квест 2: Картон

Квест небольшой: сначала взял коробку от материнской платы и хотел уже курочить ее, однако на глаза попалась картонка, из которой хитрыми манипуляциями сгибается канцелярский короб для бумаг. Этот короб продается в канцтоварах именно в виде плоского картонного листа (из нее предлагается сгибать короб самостоятельно). Картон хороший, около 2 мм толщиной, превосходно режется канцелярским ножом и гнется без особых трудностей. Вот как он выглядит:

Порадовало именно то, что продается эта штука не собранной, а в виде плоского картонного листа. Дайте 3!

Квест 3: Регулировка межзрачкового расстояния

Видимо у инженеров Google нет детей. «Она в принципе не знает, что на свете бывают дети. Она уверена, что они появляются на свет взрослыми, согласно штатному расписанию, с должностью и окладом» ((С) «Служебный роман»). Так вот: при изобретении своего изобретения под названием Google Cardboard они руководствовались тем, что детей в природе не существует и люди появляются на свет взрослыми, с расстоянием между центрами зрачков примерно 64 миллиметра.

Меня такая перспектива не радовала, ибо рядом маячила дочка 9 лет, у которой такое расстояние между оптическими центрами линз вызовет синдром «глаза в кучку» с дальнейшим коллапсом мозга. Учитывая детское расстояние, которое может варьироваться начиная от 50 мм, решено было внести изменения в конструкцию Google Cardboard, сделав возможность регулировать расстояние между центрами линз. Здравствуй, #Модификация №2 !

Квест 4: Оригами — харакири

Не понравилась мне идея с вырезанием и сгибанием картона. На сгибах он получается не очень и нужно удержать размеры. Учитывая назревающую #Модификацию №2, та часть, где будут стоять линзы должна будет прибавить в толщине. Кроме того, появится (благодаря #Модификации №1 ) дополнительный модуль со смартфоном. В общем, решено было отойти от оригинала, ничего не сгибать, а вместо этого разрезать чертеж и детали и скрепить их между собой чудо-оружием очумелоручкина — клеевым пистолетом (Здравствуй, #Модификация №3 ! ):

Процесс

Пораскинув мозгами и мозгами чертежной программы, наваял свой чертеж. Начал с #Модификации №2, т.е. с регулировки межзрачкового расстояния. Та часть, куда вставляются линзы приняла следующий вид:

Между двумя плашками с вытянутыми по горизонтали «глазницами» вклеиваются полоски картона: длинная сверху и две коротких снизу (по обе стороны прорези под нос). Линзы вставляются внутрь, между двух больших плашек. Отверстия под глаза сделаны чуть меньше диаметра линз, что не дает им выпасть. При этом, они свободно могут перемещаться в горизонтальной плоскости. Вот так это выглядит:

В дальнейшем, к левой части левой линзы и к правой части правой линзы клеевым пистолетом приклеиваются полоски картона, втягивая/вытягивая которые можно двигать каждую линзу. Это нужно чтобы не пачкать линзы руками. Теперь за ребенка я спокоен — когда даю ей аппарат — сдвигаю линзы ближе к переносице. А для себя — раздвигаю до комфортного восприятия. Модификация №2 завершена.

Продолжаем. Остальные детали я немного видоизменил и разрезал на куски, примерно так, как показано ниже:

Видоизменению подверглись боковины. Были отрезаны части с магнитом, они мне не нужны. Далее, боковины сделаны не сплошными, а с двумя торчащими «рогами» в сторону уха с каждой стороны. Зачем это сделано? Тут снова заведу песнь во славу инженеров гугла. Ибо помимо бездетности, видимо, они еще и самые здоровые люди на земле. Я же, увы, к инженерам Google не отношусь да и не возьмут меня туда, т.к. у меня есть ребенок и я ношу очки! Вот второе отягчающее обстоятельство и послужило причиной боковых вырезов. Моя репа в очках не влезет в штатную конструкцию (Здравствуй, очередная модификация!). Так что пришлось сконструировать Google Cardboard для людей в очках.

Осталось собрать «головное устройство»: поставил на нижнюю часть (она с вырезом под нос) вертикально плашку с линзами и центральной перегородкой- проклеил клеевым пистолетом. Поставил боковинки — проклеил клеевым пистолетом. Дальше верхушку сажаем на термоклей и все. Головная половина готова:

Приступаем к модификации №1 — т.е. делаем вторую часть. Она будет надеваться на головную часть по типу телескопа. Расстояние от линз до смартфона будет регулируемым, что позволит более точно настроить резкость изображения:

Все. Мой окулус рифт готов. Осталось только собрать, вставить смартфон, запустить программу и отрегулировать все. Для регулировки рекомендую использовать программы, в которых можно четко увидеть какой-либо текст. Например, в Google Play есть программа Titans of Space® Cardboard VR, рекомендую ее как одну из достойных программ для ознакомления с виртуальной реальностью. Так вот этой программой удобно настраивать фокусное расстояние — там много четких букв на черном фоне.

В результате настроек выяснилось фокусное расстояние канцелярских линз — около 70 мм.

Все заработало, однако есть одно но. Сравнив потом оригинальную конструкцию с моей я увидел, что чем меньше фокусное расстояние, тем больше размером картинка, соответственно, глубже погружение в виртуальную реальность. Таким образом мои 70 мм фокусного расстояния зрительно отдалили от меня виртуальный экран. Зато в случае расстояния 45 мм более сильно видно межпиксельное расстояние, т.е. изображение становится несколько зернистым, становятся видны отдельные пиксели и чернота между ними. Это и не удивительно — глаз видит только половину дисплея, т.е. при разрешении экрана смартфона 1920х1080 каждому глазу достается только 960 пикселей по-горизонтали. Но, в принципе, сильно в глаза это не бросается. Думаю, годиков эдак через 1-2-3, когда FullHD на смартфонах умрет и у всех будет 4К — тогда мы сможем более полно насладиться картинкой. Пока же будем радоваться тому, что есть.

Урри, Урри где у него кнопка?

Теперь о кнопке. Кнопка у Google Cardboard нужна чтобы воздействовать на виртуальную реальность. В играх, в программах. Некоторые программы управляются просто задержкой взгляда на одном из элементов управления, другие же используют кнопку. Так вот, оригинальный Google Cardboard использует магнит в качестве кнопки и магнитометр смартфона для отслеживания перемещения этого магнита. Система дурацкая, к тому же не все смартфоны имеют цифровой компас. А некоторые, которые имеют, жутко глючат.

Итак я решил эту хрень выкинуть и сделать механическую кнопку. Кнопка примитивно проста: на нижней грани я вырезал круглое отверстие, изнутри в этом месте приклеил кусок изогнутого картона, обклеенного фольгой. Покажу как это выглядит:

Бордовым выделено место где пластинка кнопки приклеена к нижней грани. Клеить надо именно в этом месте, по краю, а не всю пластину кнопки. На цилиндрическом конце кнопки фольга сложена небольшой подушечкой в несколько слоев. Работает кнопка примитивно просто — при нажатии пальцем на толкатель снизу пластина наклоняется и цилиндрический конец с подушечкой из фольги касается дисплея смартфона. Поскольку кнопка обклеена фольгой, емкость человеческого тела по фольге передается на дисплей и смартфон воспринимает это как нажатие пальцем на экран. Вот и все. Идея, кстати, взята из второй версии Google Cardboard, только воплощена не в оригами-стиле, а более колхозно. Зато работает. И в поле зрения, кстати, не попадает.

Почему клеевой пистолет?

Клеевой пистолет вместо оригами-стайл в данном случае решает несколько проблем присущих картону: во-первых, он придает жесткость всей конструкции, ибо я проклеил им абсолютно каждое соединение. Во-вторых, клеевой пистолет не дает картону разлохмачиваться от постоянного использования. Для этого я прошел пистолетом торцы всех деталей, все срезы картона. Клей затекает в дырочки гофры, застывает, получается жесткий край и препятствует разлохмачиванию и заломам. Особенно это касается ободка вокруг носа. В общем, в данном случае клеевой пистолет увеличивает срок службы изделия в разы. Хотя, если нет желания или возможности — вэлкам, оригами-стайл никуда не делся.

Что дальше?

А дальше мне пришли почти родные акриловые линзы из Китая, диаметром 37 мм и фокусным расстоянием 45 мм и я собрал почти оригинальную конструкцию, с регулировкой межзрачкового расстояния. Опять же от сгибаний отказался, использовал клеевой пистолет. Заодно примостырил такую же кнопку. В планах — создать Google Cardboard из пластмассы, для чего (под смех жены) была куплена «емкость для сыпучих продуктов»:

В общем, очумелые ручки не успокаиваются, будем продолжать…

Источник