PCゲーム用 自作HMD製作~難関突破!タブレットをPCディスプレイにする

PC用のHMDを作る事にして、その青写真も描けました。

ただし、ディスプレイに関して問題が・・・・

決して簡単に入手できない

特にHD(1280×720)以上の解像度の液晶ディスプレイを入手するにはどこで売っている?と経済的負担が大きそうです。下手したらOSVR開発バージョン$199を超えるか肉薄するかもしれない、そうなったら本末転倒、そりゃOSVR買っちゃう。

という事で、外部ディスプレイを手持ちの7インチタブレットで代用できないか?と考えました

今回の投稿はこのディスプレイ問題についての挫折と落としどころ発見について書いていきます。

私の手持ちのタブレットは2年前くらいに7000円程度で購入したケイアンの7インチタブレット”M703S”です。
ディスプレイは800×480という解像度
通信環境はwifiしか搭載されていません。
Androidバージョンは4.0.4
ジャイロスコープは未搭載というタブレット

 

単純に考えてタブレットをPCの外部ディスプレイにできれば良いので、そのようなソフト(アプリ)を探しまし、いくつか使ってみました。Wifiを使ってできるものと、USBケーブルを使ってできるもの。
動画を見ても頻繁にコマ落ちしたり、動画系は表示すらできなかったりでゲームで使用は無理があるのでPCの外部ディスプレイは諦めました。

 

次に思いついたのがリモートデスクトップ化。つまりPCの画面と同じ画面をそのままタブレットに表示させれば良い。
USB接続のモノは無かったのですがwifi経由の中でも良さそうなソフト・アプリがありました。
kainy ですゲーム用と謡っているだけあり、上限60fpsまでイケルという事です。
さっそく試してみました。
遅延はありますが、40~60fpsは出ている感じです。使えない事はないレベル。

 

通常のゲーム画面を3D用に出力するものがあれば、立体視でPCゲームができそうです
3D立体視への変換には14日間体験版があるtridef 3dを使います。

 

たまにフレームが落ちる事もありますが、これだけ安ければ(Android用Kainyはたしか300円程度)満足範囲です。

 

しかし、探究心が止まらないのでyoutubeなどで調べていた所、究極?とも思えるソフト・アプリを発見しました
その名も trinus VR 自作HMD野郎の為に特化されているソフト/アプリです。

これ正直スゴイ。すごかった。Tridef 3D + kainy でやっていた事が trinus VRこれひとつでできる。

・PCとの接続はwifiとUSB接続どちらか選択できる
・3D立体視化も可能(ON/OFFできる)
・レンズの歪みや拡大縮小をカスタムできる
・Fpsは上限60
・無料で試せるdemo版(時間制限あり)があるので自分の環境で動かせるか事前検証できる
・有料でも700円くらい(アマゾンで購入するとちょい高い)
・ヘッドトラッキングにも対応している(が、自分のHMDにトラッキング未搭載なので未検証です)
・Windowsとandroidの組み合わせしかない

至れりつくせりの内容!!見つけた瞬間「これだ!」と思いました。

ただし、PCからHMD側のディスプレイ(つまりタブレット)へはウインドウモードの映像しか送れない(フルスクリーンはNG)という制約はあるのですが、基本的にPCゲームはウィンドウモードがあるので問題ない。

とても良さそうなTrinus VRですが実は簡単にはいかなかった事は告白しておきます。

特にUSBdでの接続問題。

PC用とUSBデザリングがあっさり出来る機種があるのかも知れませんが、私のタブレットはUSBドライバーを探したりインストしたり・・・・・。
PCとタブレットは事前にUSBで接続してお互いに認識させておく状態まで時間掛けちゃいました。
USB認識しなくて・・・・・(Trinus VRのServerソフトと私がtrinusの使い方が未熟だったせいと判明)

 

Trinus VRのサーバーソフト(PCで動かす側)の最新バージョンではなぜかUSB接続できずwifi接続も出来たり出来なかったり、サーバー自体起動でエラーを出したり・・・と不安定でした。
ならばと思い旧バージョンを試したら嘘の様に安定で無事USB接続成功

Trinus VR serverの旧バージョンは 旧Webサイトのダウンロードページの一番下にあります

USB接続したとしても遅延はあるのですが、出力されているFPSは安定して出ている感じはしました。
war thunderを1戦(シングルミッションで)行いひどくFPSの落ち込みは無いことは検証できました。

100点満点とはいえませんでしたが・・・。
そもそもタブレットの画面解像度が低いのでそちらの方がマイナス要因としては大きい感じ。

 

これらtrunus VRとkainyの遅延に関して
遅延はあります感覚的に5フレーム/秒程度かな?、それはどうしようもないのかもしれません。
Kainyもwifi接続と考えると脅威的なFPSを出ているなと思います。

遅延についてどのくらいあるのかご覧ください(ゲーム war thunder)

kainy+tridef 3D(wifi接続)の場合

 

trinus VR(USB接続)の場合

このくらい遅延はあります。(kainyもtrinusVRも同じくらい遅延がある感じがします)

 

まさにすごいソフトなTrinus VRですが満足できない部分もあります、それは3Dの立体感がイマイチなこと。
Tridef 3Dの立体感を体感した後では物足りない。3D化に関して細かく設定できるtridef 3Dのようなソフトは良いですね

そこで今は最強?の組み合わせだと思う方法で使っています
3D立体視化にTridef 3Dを使い、trinus VRのUSB接続でタブレットに送信しています。


ここで1つ問題があります、trinus VRはウインドウモードの映像しか送れません。なのにTridef 3Dはゲームはフルスクリーンで動きます。そこでtridef 3dをウインドウモードで動作させるパッチ?が必要です。
うぁー!!アドレスを忘れました ”TriDef-3D-Ignore-Requires-Fullscreen.zip”というファイル名でした

そんなこんなで・・・・・
こうして、タブレットをPCゲーム用HMDのディスプレイとする事ができました。
しかしながら遅延の問題はあるので自作HMDのゴールというか完成形はやはりHDMIなどで接続させる純粋な外部ディスプレイとした形ではないかと感じています。

フルHD解像度の5~6インチディスプレイが安価で手に入りやすくなれば良いなぁ。

今回の検証でタブレットやスマホがここまでHMDディスプレイとして使えそうな事がわかったのでいよいよスマホを購入しようかと考えています。

 

※うちのWar Thunderをtridef 3Dで起動すると画面真っ暗(音だけするのでゲームは動いている様子)という状況になりました。原因はPCかグラボかソフトなのか解りませんでしたが、Tridef 3DのTriDef-3D-Ignore-Requires-Fullscreen.zipを入れウインドウモードで起動できるようになり、今はウインドウモードで動かしてます。

PC用HMDを自作しよう~3、4号機

トントンとすすんでいるPC用HMDです。

おそらく最大の難関?と思われたディスプレイ問題が解決しました。

文章をまとめしだい投稿します。

そのまえに、ボディを2つ製作しました。

最大の特徴はレンズにフレネルレンズを採用した事。

加工がしやすい!

3号機はレンズ3枚重ねて8倍(3倍×2枚+2倍×1枚)に。4号機は6倍で製作。

 

3号機は失敗作でした
画面までの距離を離そうとして3号機に着手したのに、調整しているうちに大画面迫力を得られる近距離にw
つまり又しても画面を部分的にしか見えない、画面全体を見れない状態で目が疲れる・・・・・
という事で、3号機を作ったあとすぐさま4号機の製作へ。
IMG_0248_R
ゴーグルをつけてそれっぽく仕上げたが、3号機は没。

 

4号機はこれからの検証機のベースとなった
レンズが6倍になり画面との距離が離れて、画面全体が見えるようになった
言い方を変えると「目の前に画面が広がる」ではなく、数m先に画面があるという感じになりました。
目は疲れなさそうだけど迫力は無くなりました。
ただ、ソフト側で調整できるのでいまはこのままでいく事になりました
IMG_0249_Rこれが4号機のベース

IMG_0250_RIMG_0251_R
結果的に4号機はこうなりました。7インチタブレットを元に採寸して作ったのでかなり大きいです
幅20cmあります、重量も400gは超えています。
さらに、この後調整をして顔に当たる部分をカスタマイズしました。

 

さて、肝心の中身ですが長くなるので本投稿とは別に投稿します

自作VR HMDのプラン

HMDがどんな構成で出来ているのか調べました。

  • ディスプレイ
  • トラッキング
  • 側(ぼでぃー)

主要はこれだけ

これだけあれば現状の乗り物系PCゲームでは充分だと思うんです。
もっと先に進むとコントローラーや自分の体位置や手など認識、入力する装置が必要になるでしょうがそんなゲームが出てきたらその時に対応する事にします。

では、揃えるブツの役割

ディスプレイ:
Oculusにならい5~7インチ程度でできるだけ高解像度のもの。これをPCの外部ディスプレイにする。
このディスプレイには3D視(立体視)用の画面を表示させる。
EVE Valkyrie Gameplay Trailer Fanfest 2015 sbs for googlecardboard-0-00-49-225
こんな感じで左右の目でそれぞれ見る画面を写すディスプレイ
立体視自体は裸眼でもできる方法です。
War Thunder on the Oculus Rift Pt-0-01-35-180
ずいぶん歪んだ感じのもあります。
これはHMDで使用する拡大レンズのゆがみに合わせて補正している様子

 

ヘッドトラックシステム:
これがないとHMDでないと思う機能です。
右を向けばゲーム内の自分も同じように右を向く装置。
位置を認識させるとか高機能なものもありますが、乗り物系の場合は椅子に座ってプレイなのでシンプル系なx軸、y軸、とロール軸くらいで良い気がします。

 

側(ぼでぃー):
もっとも安く済ませるならダンボールでしょう。
無料で手にれられる方法はいくらでもあるし、加工も楽です。
自作なのでそもそも規格などありませんので、現物に合わせて加工しやすいものを用意します
他に3Dプリンターで作るとかありますがコストはそれなりにかかります。
市販品というのは無い(スマホ用はいくつか有り)

 

図にするとこんな感じ

hmd_gaiyou2

 

さて、この3つのアイテム(ディスプレイ・ヘッドトラック・ボディー)を揃えていく事になるのだが、ここからイバラの道が続くのだ。ヘッドホンは重要優先度は一番低く、正直どうでもいいので最後まで触れない(笑

自作VR HMDの目標

VR HMD(ヴァーチャルリアリティ ヘッドマウントディスプレイ)の利点や社会での役割は辞書なりwikiなりをご覧いただくとして・・・・・、
私はゲームを面白くさせるツールとしてしか今のところ考えていません(笑
なのでこのブログでは以下HMDと約します

商品としてPC(windows)用のHMDとしてoculus riftやStem VR、OSVRなど等調べるとかなりの数がリリース予定(というか開発中)なのがわかります。
Oculus riftの開発者向けkitに手を出そうかと思った事もあるくらいHMDには関心があるのですが製品はまだ先でいつ発売かも公表されていません。

開発者向けの商品はいくつか出てきているのが現状です。

しかしながらHMDをつかった没入感とやらを味わってみたいぞ!
できるだけ早くだ!
商品のリリースなんて待てるか

という事で調べてみたところ自作されている方が!!
衝撃を受けたのがこれ http://www.nicovideo.jp/watch/sm23739052
ニュースにも取り上げられていたので有名だったのですね。HMDについて調べるまで知らなかった・・・・

ここから「出来るのか!」と思い、調べつくしました。

そして自分が作るHMDのテーマというか目標ですが

  • PCゲーム優先のHMD
  • コストはかけない

以上2点で実現可能かどうか調査検証して行くことにしました

PCゲームとはWindows用ゲームです。特にEVE: Valkyrie(未リリース)の為に用意すると言っても過言ではない。他にWar Thunderなど乗り物戦闘系のゲーム用と考えています。
HMDを使ったから勝てる様になるとは思っていません。それより雰囲気や世界への没入度で楽しみたいという感じです。

コストも抑えたいですね、そもそもコストがかかるのならOculus riftやOSVRなど製品を買った方がよいでしょう。ということで設定金額はOSVR開発者向けKITの$199(25000円くらいかな?)を上限にこれ以下で収める。あ、ちなみにOSVR(オープンソース ヴァーチャルリアリティ)は個人的に注目している組織?です、自作派はOSVR準拠になる様な気がして。

さて、目標が決まったら次は自作HMDの設計プランをたてます

自作HMD2号機

1号機からの改善点として。

頭部装着するのだから、重量と重心を見直そう

という事になりました。

レンズの倍率を3.5⇒7にしたら?
レンズからタブレットまでの距離が3~4cmに縮みました。(1号機の約半分です)
超接近ですw

すごくコンパクトなものになりそうです

IMG_0244_R

さっそくスケッチ。

そしてダンボールを切り出し

IMG_0237_RIMG_0238_R

 

これだけになりましたw

IMG_0240_RIMG_0246_R

組み立てるとこんな感じ。重量も400g以下に。

倍率7倍で画面に超接近しているので画面全体は当然見えませんw

さっそく3D動画(ゲームの録画動画)を見てみると・・・・・気持ち悪くなりそうな3D具合w
目の前にドドーンと広がる電子の作り出す空間を液晶のドットw

1号機よりウワーっというくらい臨場感がUPしていますが、疲れもUPしたような感じです。

ヘッドストラップに関して、1つの解決プランができました。
GOPRO(小型カメラ)用のヘッドストラップを使ってみようと思い発注しました。(1000円以下のやつ)

いまだトラッキングシステムも着ていないので、検証と製作は一段落です

 

 

自作HMD1号機

そもそも自作HMD作っても遊べるゲームがあるのか?
いや。oculusに対応しているゲームで自作のHMDが使えるのか?

どうなるのか解らないが、とりあえず作ってみたいので出来るだけお金を掛けないで作ることにしました。

外は工作が簡単で融通の利くダンボールで。
凸レンズは100円ショップのルーペで
トラッキングシステムはアマゾンで基盤を発注(1000円くらい 安い!)

問題は・・・・

外部ディスプレイは 手持ちの7インチタブレットでなんとかならないか?
つまりPCの外部ディスプレイ化できないか?

この調査、実験検証で7,8時間くらい使った。
結果、できるけどレスポンスが悪くてHMD用途には向かない

しかし、現状は自作HMDのテストのテスト機みたいな物なのでタブレットを使う事にしました。
ゆくゆくは液晶パネルにしてPCディスプレイに交換すればいいと。

IMG_0226_R

さっそく凸レンズとなるものを100円ショップでいろいろ買ってきました。
倍率3.5の直径3cmレンズは液晶面との距離は約6cmでピントが合う
倍率3.5の直径6cmレンズは液晶面との距離は約10cmでピントが合う

筐体は大きくしたくないので、径3cmのレンズを採用

トラッキングシステムはまだ配達されないので、トラッキングシステムは除きで製作することにしました。
IMG_0230_R
スケッチブックにざざっと書いて、それを元にダンボールを切り出し。
IMG_0231_R
組み立てたり、レンズとタブレットの距離を調整したりを繰り返し。
中間に6cmの3.5倍レンズを嵌めてみたり(結果いらなかった)

IMG_0232_R

1号機ができたが、ヘッドストラップがなんとも・・・・・いいのないかな?と探して

IMG_0236_R

ハコスコDX(スマホHMD用筐体3000円です)を購入してこっからいただこうかと思ったのですが・・・
ハコスコDXがなんともいい出来でかわいそう&1号機の重量がありすぎでこのヘッドストラップではもたなそうだったので断念。

まぁ、1号機の頭部装着は止めるということで落ち着きました。

 

実装:3d動画を見ました 立体です3dです。1号機はそれだけ確認できただけで納得しました。

しかし、3D動画ってこんな装置使わなくても平行法で見れるよねw
と気がついたが現実を直視すると挫けそうだったので知らない振りをする。

 

ヘッドストラップをなんとかする計画を発動して2号機製作へ

VRHMDなのですっ!!

夜な夜な遊んでいたSDGO(SDガンダムオンライン)が2015年の6月でサービス終了との事で、知人と遊べる次なるゲームを探していた所、oculus riftとか対応しそうなゲームが将来性あるよな?と感じ、いろいろと見て回っていたところ。VRHMD(ヴァーチャルリアリティ・ヘッドマウントディスプレイ)を自作!!という記事を拝見しまして

http://internet.watch.impress.co.jp/docs/yajiuma/20140610_652495.html

「えっ、作れるのか?」という軽い衝撃を受けました。

さらにプラス2000円でヘッドトラッキング機能まで搭載できるとな!!

http://internet.watch.impress.co.jp/docs/yajiuma/20140617_653695.html

さらに衝撃!!

調べてみるとスマホで簡単にHMDは作れる事がわかりました。

俺の目的はあくまでもPCゲーム用として欲しいのでスマホのHMDは欲しいものではない

oculus riftが発売されていれば、それを購入で済むのですが、まだ発売されていません
開発バージョンは販売されていますが、製品版がでると解っているのが発売日は発表されておらず。
そんなこんなで購入に関しては1年ほどまえから躊躇しています。

こそにこんな記事を発見してしまったから、さぁ大変。

oculus製品版が発売されるまでは自作HMDで遊じゃえ!そう思っちゃったのでした・・・

 

その直後からプラモそっちのけで自作VRHMD製作にハマった。
(ちなみにプラモはPGユニコ作っています、あとは武器部分塗装とデカールとトップコートで終了)

徹夜までして調べ物したり、製作作業したり、あっというまに12時間経っていたり・・・。
すごっ~く久しぶりです。こんな感じ

それから今日までの作業やら自分なりの考えなど、つらつらと書いていきたいと思います。

VRHMDとは?
まぁ、難しい説明は解らないので出来ません!
これがあるとゲームが楽しくなる!という確信があるだけですw

材料をそろえるぜ!
液晶パネル
凸レンズ(ルーペ、虫眼鏡などの拡大レンズ)
トラッキングできる基盤など
ガワ
頭部装着用ヘッドストラップ
主要はものはこれくらいで足りるかな?

こんな感じで作っていきます

『もの作り』が好きな人は、楽しめると思います。