De protótipos à tecnologia do futuro: como o PS VR2 foi construído

Quando o console PlayStation VR2 foi lançado no começo deste ano, ele ofereceu aos jogadores uma chance de viver em mundos de jogos virtuais cheios de detalhes e recursos imersivos. O PS VR2 foi o resultado de muitos anos de desenvolvimento, que incluem diversos protótipos e métodos de testagem.

Para entender mais, nós perguntamos ao Gerente de Produto do PS VR2, Yasuo Takahashi, sobre o processo de desenvolvimento do headset inovador e do Controle PlayStation VR2 Sense, além de obtermos informações sobre os diversos protótipos criados como parte desse processo.

Yasuo Takahashi, Sony Interactive Entertainment, Departamento Global de Estratégia e Gerenciamento de Produto Seção nº1, Gerente de Produto Principal.

Desenvolvendo o headset PS VR2

PlayStation Blog: Quando o desenvolvimento do headset PS VR2 começou?

Yasuo Takahashi: A pesquisa de tecnologia de realidade virtual do futuro estava sendo conduzida antes mesmo do lançamento do PlayStation VR original, como parte dos nossos esforços de pesquisa e desenvolvimento (P&D). Após o lançamento do PS VR em 2016, a discussão sobre como seria a próxima geração de VR começou para valer. Nós revisamos aquelas descobertas de P&D e começamos a criar protótipos com diversas tecnologias no começo de 2017. Ainda no mesmo ano, começamos debates detalhados sobre quais recursos deviam ser implementados no novo produto e quais tecnologias específicas devíamos explorar mais.

De protótipos à tecnologia do futuro: como o PS VR2 foi construído

Para mais contexto, assista ao vídeo de desmontagem do Headset PS VR2, que se aprofunda nos recursos do headset e seu funcionamento interno.

PSB: Qual recurso ou elemento de design levou mais tempo para ser produzido?

YT: Desde a fase de planejamento de conceito, nós já pensávamos em introduzir novos recursos que representariam um salto geracional comparado ao PS VR. Entre eles, havia rastreamento ocular, feedback do headset e instalação com um único cabo. Nós também precisávamos incluir esses recursos no headset mantendo-o leve e com design compacto. Para alcançar tal objetivo, era importante projetar um sistema que lidasse com todos esses recursos com eficiência. Nossas equipes trabalharam em conjunto desde o começo para produzir estimativas técnicas detalhadas e debateram como seria possível criar um design otimizado. Foi uma parte muito importante dos estágios iniciais do projeto, e, apesar de a pesquisa em si não levar tanto tempo, ficamos otimizando constantemente até mesmo depois de o protótipo ficar pronto.

Além disso, nós dedicamos muito tempo garantindo que o headset fosse confortável para usar e segurar.

PSB: Pensando nesses protótipos de headset iniciais, acredito que o peso foi reduzido significativamente durante o processo de desenvolvimento.

YT: Sim, o protótipo inicial era focado em avaliar a funcionalidade em vez do peso, visto que estávamos considerando como incorporar novos recursos no design do PS VR original. Também exploramos o melhor sistema para rastreamento, e com o nosso primeiro protótipo de rastreio externo/visualização no ambiente, nós estávamos testando simultaneamente a câmera de visualização do ambiente.

Protótipo de rastreio externo/visualização no ambiente: “O primeiro protótipo do que se tornaria o PS VR2 tinha LEDs de IV para rastreio externo e uma câmera de visualização no ambiente na frente e no meio do headset”.

Protótipo de rastreio externo “Um segundo protótipo foi criado paralelamente com o de rastreio externo/visualização no ambiente. Este tinha inúmeros LEDs IV para rastreio externo na frente do headset a fim de testar a capacidade de rastreio. Um segundo protótipo foi criado paralelamente com o de rastreio externo/visualização no ambiente”.

Protótipo de rastreamento interno. “Este protótipo foi equipado com quatro câmeras para rastreamento interno e foi criado a fim de avaliar as novas capacidades de rastreio do headset”.

Depois de realizarmos as avaliações funcionais, nós integramos os componentes no sistema em si. O “protótipo de estudo do sistema de rastreamento” foi criado pouco antes da integração, e, apesar de ser muito grande e pesado, serviu um papel importante para avaliação.

Protótipo de posicionamento da câmera de rastreamento

“Protótipo usado para considerar a posição e os ângulos das quatro câmeras. Usando um controle, a posição e o ângulo de cada câmera puderam ser ajustados delicadamente”.

Protótipo de sistema de rastreamento

“Protótipo para testar as quatro câmeras na frente do headset conectando-as a uma placa de avaliação. Isso foi realizado antes da produção do sistema em chip (SoC), que é responsável por integrar todos os componentes”.

Paralelamente, também avaliamos o conforto e a usabilidade do headset. Como já sabíamos o peso esperado, avaliamos inúmeras configurações de como o headset pode ser usado de acordo com essa estimativa. Nós adicionamos muitos recursos, mas, no fim, pensamos bastante em quais materiais e formato utilizaríamos para que o headset fosse leve. Cada componente foi produzido com menor peso, o design foi o mais simples possível e a espessura do plástico foi a mais fina, mantendo, ao mesmo tempo, sua resistência. Os engenheiros mecânicos trabalharam arduamente para chegar ao equilíbrio ideal entre durabilidade e redução de peso.

PSB: O recurso de rastreamento ocular do PS VR2 é realmente impressionante. Como ele foi desenvolvido?

YT: Nós queríamos forçar os limites dos jogos com o PS VR2, então estávamos explorando o rastreamento ocular como novo recurso de IU. A tecnologia de rastreamento ocular é usada há certo tempo, e nós sabíamos que seria ótima para a RV, então queríamos garantir que a aproveitaríamos corretamente. Nós também pesquisamos a renderização foveada para alcançar uma experiência visual de alta fidelidade, técnica que otimiza a resolução de onde o jogador está olhando enquanto reduz o desempenho de renderização da visão periférica circundante.

PSB: Vocês encontraram dificuldades quando testavam o rastreamento ocular?

YT: Algumas pessoas usam óculos, e todo mundo tem olhos de cores diferentes, então o recurso precisava acomodar todos os tipos de jogadores. Para garantir que o recurso estava rastreando corretamente, passamos um longo tempo testando e otimizando com diversos usuários.

PSB: O feedback do headset é exclusivo do PS VR2. Como isso foi adicionado como novo recurso e como vocês lidaram com o desenvolvimento?

YT: Engenheiros de design mecânico removeram o motor de vibração de um controle sem fio DualShock 4 e inseriram no PS VR para testar. Eles perceberam que na verdade aumentava a imersão e a sensação de realidade, mas havia desafios ao tentar integrar o recurso no headset. Por isso nós criamos o próximo protótipo, o “Protótipo de avaliação de rastreamento ocular parte 2”, com um motor incluso, e testamos como ele afetava o rastreamento ocular e a detecção de movimento da cabeça.

Protótipo de avaliação de rastreamento ocular 2

“Foi instruído a testadores que olhassem para diferentes telas para testar o rastreamento ocular. Os lados do dispositivo podem ser abertos para que os desenvolvedores possam conferir visualmente a distância entre as lentes e os olhos. Isso foi feito porque, sem a confirmação visual, era difícil saber se o dispositivo estava sendo usado com a distância correta das lentes”.

Nós trabalhamos em conjunto com o PlayStation Studios para avaliar que tipo de feedback do headset seria o mais eficaz de acordo com o que aprendemos com os protótipos. Nós compilamos nossas descobertas em um guia de projeto para que outros desenvolvedores possam aprender com ele. Muitos já o usaram como referência.

PSB: Qual feedback do PlayStation Studios a equipe acabou incorporando no headset PS VR2 final?

YT: A localização da câmera de rastreamento foi ajustada com base no feedback deles, além de confirmarem o alcance do movimento das mãos esperado durante um jogo real. Quando os membros do PlayStation Studios se reuniram em San Francisco para um evento, nós trouxemos protótipos do Japão e fizemos ajustes com base no feedback recebido lá.

Protótipo-esqueleto

“Este é um protótipo que permite que a estrutura interna do headset seja visível de fora.“

Desenvolvendo o Controle PS VR2 Sense

Confira a desmontagem do Controle PS VR2 Sense para mais detalhes sobre a estrutura interna do controle.

PSB: Quando o desenvolvimento do Controle PS VR2 Sense começou?

YT: Assim como o headset, nós começamos os debates em 2016 e começamos a criar protótipos em 2017. O método de rastreamento interno é uma tecnologia unida ao headset, então consideramos isso desde as fases iniciais. Também debatemos outros recursos que queríamos adicionar, quantos botões o controle devia ter, e até que ponto nós poderíamos incorporar recursos do controle sem fio DualSense do PlayStation 5.

A equipe incluiu pessoas de design elétrico, design mecânico e P&D. A equipe de design mecânico foi integral para o desenvolvimento e a exploração de diversos formatos para o controle.

PSB: Quais foram os recursos ou aspectos de design que demoraram mais para ser desenvolvidos?

YT: O Controle PS VR2 Sense incorpora recursos do controle sem fio DualSense, como resposta tátil e gatilhos adaptáveis. Também adicionamos um sensor para detecção de toque de dedo e passamos bastante tempo ajustando o controle para ser fácil e leve de segurar. Também conduzimos testes de usuários extensivos. O PlayStation Studios tem uma equipe de testagem por usuários dedicada, e trabalhamos junto a ela na Europa para garantir que o máximo de pessoas possível testasse o controle.

PSB: Como vocês chegaram ao design e formato final do controle Sense?

YT: No protótipo inicial, nós usamos um método de rastreamento diferente e utilizamos a esfera do controle PlayStation Move. Ele também incluía recursos como gatilhos adaptáveis, resposta tátil, detecção de toque do dedo e botões superiores L1/R1. Nós equipamos esses recursos no protótipo para verificar quais eram os mais importantes.

Protótipo 1

“Este é um dos primeiros protótipos. Ele foi feito para testar a eficácia dos gatilhos adaptáveis, resposta tátil e detecção de toque do dedo em controles de RV. O rastreamento foi habilitado usando a esfera de controle de movimento do PlayStation Move“.

O próximo protótipo usou rastreamento interno, e foi assim que determinamos onde os LEDs IV deviam ser colocados. Começamos, então, a testar diferentes formatos para o controle.

Protótipo 2

“Este protótipo foi construído para estudo de desempenho do rastreamento, avaliando o desempenho quando os LEDs IV (para rastreamento) foram colocados separadamente no topo e embaixo do controle“.

Protótipo 3

“Um protótipo para o estudo de desempenho do rastreamento. Este protótipo foi usado para avaliar o desempenho quando os LEDs IV foram colocados em um anel na parte de trás da mão“.

O próximo protótipo é mais parecido com a versão final, mas a principal diferença é o tamanho da empunhadura. O formato é o resultado do acréscimo de diversos recursos, como gatilhos adaptáveis, resposta tátil e, claro, bateria. No entanto, ele era muito grande para segurar durante longas sessões de jogo, então nossos engenheiros mecânicos e elétricos trabalharam arduamente para otimizar a empunhadura, tornando-a mais fina e confortável de segurar.

Protótipo 4

“Outro protótipo para o estudo de desempenho do rastreamento. Este foi criado para avaliar o desempenho quando os LEDs IV foram colocados ao redor do controle com tanto o design quanto os recursos em mente“.

PSB: Por que tipo de processo de avaliação vocês passaram ao acrescentar recursos completamente inéditos, como detecção de toque do dedo?

YT: Nós criamos um protótipo que incorporava recursos como gatilhos adaptáveis, resposta tátil, detecção de toque do dedo e outros elementos que alcançaram uma forte sensação de imersão em experiências de RV. Nós consideramos várias formas de detecção de toque do dedo, inclusive as que dependiam de pressionar um botão.

Toda vez que criamos um protótipo, pedimos feedback do PlayStation Studios e usamos essas informações para testar ainda mais. Perguntamos como eles queriam utilizar os controles nos jogos e determinamos quais recursos queríamos incluir e como fazer isso. O número adequado de botões, por exemplo, é algo que apenas desenvolvedores de jogos podem fornecer feedback apropriado, então ouvimos atentamente as ideias deles durante o desenvolvimento.

PSB: A forma final do controle se encaixa naturalmente na mão do jogador. Por que e como vocês decidiram por esse design final?

YT: Nosso objetivo era equilibrar o peso e o centro da gravidade para fazer o controle mais fácil de segurar por longas sessões de jogo. Conduzimos testes extensos com protótipos e testes de usuários a fim de obter uma forma confortável. Não era suficiente juntar os componentes uns nos outros; precisamos fazer mudanças drásticas na estrutura interna. O próximo protótipo é próximo do produto final, mas a forma ainda não está totalmente otimizada.

Protótipo 5

“Este protótipo está equipado com todos os recursos finais e incorpora o formato “esférico” exclusivo. Ele também foi usado para avaliar o recurso de rastreamento, que estava mais parecido nesta etapa com a versão final. O design da empunhadura e o conforto ainda não haviam sido otimizados”.

PSB: Parece que a equipe se dedicou muito no rastreamento por IV durante o desenvolvimento. Ao criar protótipos, vocês precisaram fazer mudanças drásticas do planejamento inicial?

YT: No começo do projeto, não tínhamos certeza se optaríamos por rastreamento interno ou externo, então exploramos ambas as possibilidades paralelamente. Nos dividimos em duas equipes e produzimos protótipos para ambas. Depois disso, decidimos focar no método interno e continuamos a otimizar o rastreamento. O protótipo produzido para testar a posição da câmera de rastreamento do headset nos permitiu ajustar perfeitamente a posição e os ângulos das quatro câmeras com um controle. Também foi usado para verificar o alcance que as câmeras detectavam.

PSB: Vocês estavam envolvidos em desenvolvimento de software na fase inicial de pesquisa? Que feedback vocês incorporaram?

YT: Nós não conseguimos visualizar completamente como o controle agiria e desempenharia em um jogo real, então a equipe do PlayStation Studios forneceu feedback sobre as especificações do produto propostas logo no começo durante o processo de análise técnica. Por exemplo, se o jogador está parado e pega um objeto na altura da cintura, a cabeça deve continuar olhando para a frente, então garantimos que a câmera pudesse detectar um objeto abaixo do headset. Por outro lado, se você está puxando um arco e flecha das costas, seu braço não vai estar no alcance da câmera. Em situações como essa, quando o controle está fora do alcance da câmera, nós tivemos que fazer ajustes baseados no feedback a fim de deixar o rastreamento mais natural.

Otimizar ergonomia enquanto incorporávamos os gatilhos adaptáveis e a resposta tátil foi desafiador, mas nós continuamos devido à forte demanda da equipe de desenvolvimento de software. Os gatilhos adaptáveis devem ser localizados perto das pontas dos dedos, enquanto a resposta tátil precisa ser incorporada onde os jogadores seguram o controle. Os módulos dos gatilhos adaptáveis são relativamente grandes, então, se você considerar os módulos e a bateria, vários componentes acabam lotando a área de empunhadura. Isso não é ideal ergonomicamente e sacrifica o conforto. Originalmente, nós pretendíamos utilizar os mesmos componentes de gatilho que o controle sem fio DualSense, mas acabamos criando um módulo dedicado e personalizado para o controle PS VR2 Sense.

Todos os protótipos para o headset PS VR2 e os Controles PS VR2 Sense.

PSB: Por fim, o que mais orgulha você quanto ao resultado final do headset PS VR2?

YT: O PS VR original foi usado por muitos desenvolvedores de jogos para expandir o mundo de jogos em RV, e acreditamos que o PS VR2 força ainda mais esses limites. O PS VR2 é capaz de renderizar incríveis visuais 4K HDR (2000×2040 por olho), e o rastreamento ocular também entrega gráficos de alta qualidade com técnicas de renderização eficientes. Com o controle, o headset e o design confortável, jogadores podem mergulhar completamente nos extraordinários mundos em RV criados por desenvolvedores de jogos. O portfólio diverso de jogos em RV vai continuar a se expandir no futuro, e esperamos que os jogadores aproveitem ao máximo.