Виртуальная реальность: технологии и их воплощения

Автор: Alex

Многие млекопитающие, в том числе и человек, обладают уникальным даром природы - стереоскопическим зрением. Оно позволяет визуально ощущать не только очертания предмета, но и удаленность каждой точки рассматриваемого предмета. Происходит это потому, что в глаз идет не параллельный пучок лучей в виде трубы, а в виде конуса. К тому же каждый глаз видит изображение под своим углом. В результате совмещения всех лучей в нашем мозгу возникает трехмерное изображение действительности.

Человек всегда пытался моделировать реальность, но лишь после появления преемлимых програмно-аппаратных средств стало возможным моделирование, близкое к реальности. Так появились миры, искуствено созданные человеком, иначе говоря мнимая, виртуальная реальность (хотя с английского слово "virtual" переводится как "действительное"). Но не надо думать, что ВР появилась недавно. Первые виртуальные миры появились задолго до РС-архитектуры. В начале второй половины ХХ века Рэймон Герц из Национальной Аргоннской лаборатории (штат Иллинойс) и Иван Сазерленд из Массачусетсского технологического института разработали первую версию стереоочков виртуальной реальности. Тот же Герц, но уже с Майклом Ноллом из Bell Labs cоздал раннюю модель манипулатьров с обратным тактильным воздействием. Сегодня эта технология известна как ForceFeedback.

C тех пор устройства совершенствуются, появляются новые технологии. Каково же положение дел насегодня? Читайте дальше и вы все узнаете.

Для имитации виртуальной реальности сегодня используется большое количество устройств для каждого из видов рецепторов. В первую очередь это рецепторы зрения и слуха, а затем уж болевой и тактильной чувствительности (в перспективе рецепторы обоняния). Устройства для воздействия на эти нервные окончания могут быть самыми разными.

Очки виртуальной реальности.

Самые ранние - это красно-синие очки. В игровой индустрии применяются они не часто, т.к. игру с самого начала надо делать под них. Единственное, что я могу вспомнить- это "Шестое измерение" от отечественной фирмы "Никита". Этой игре как нельзя лучше подходять стереоочки: в ней мы увидим мир глазами пчелы. Один мой приятель даже свалилися со стула на крутом вираже - настолько реалестичным было изображение. И, что отрадно, игра не требовала мощных систем: отлично шла на Р133&16 Мб RAM.

Существуют и более сложные очки. Принцип их действия заключается в следущюем. На экран выводится изображение для одного глаза в тот момент, когда очки затемняют другой. И, поочередно показывая для каждого глаза свое изображение, очки создают иллюзию трехмерности изображения на экране. Такой тип очков наиболее распространен и прилагается к некоторым видеокартам. При покупке таких очков в комплекте с видеоадаптером их цена может обойтись всего-навсего в $10. Одними из первых в продаже появились очки 3D Magic и их их сегодняшняя цена колеблется в районе $125.

Более современными являются EyeScream от Wicked3D и Сrystal Eyes от Stereographics. Первые более распространены, вторые более профессиональны. Ниже вы видите рисунки СrystalEyes (High- end) и СrystalEyes Wired (базовый уровень).

Есть множестьво других фирм по производству очков ВР, в этой статье приведены лишь некоторые из них.

При использовании "метода затемнения одного глаза" нужно помнить, что для создания такого изображения необходима вдвое большая частота обновления экрана, т.к. система для каждого глаза обрабатывает отдельную камеру, и для каждого глаза выводится свое, невидимое для другого изображение. Так что, если частота регенерации изображения 80 Гц, то для каждого глаза в отдельности она будет лишь 40 Гц. Для наиболее комфортного использования таких очков надо ваставлять частоту около 160-170 Гц.

Виртуальные бинокли.

Эти приспособления уже не просто затемняют поочередно глаза, а сами выводят изображения для каждого глаза. Основа биноклей - активные LCD-матрицы с углом обзора 30-60 градусов. Появились они на рынке сравнительно недавно и не успели завоевать доверие у широких масс. Сегодня можно купить такие бинокли как V6 и V8 от Virtual Research Systems, Virtual Binoculars (VB) от n- Vision, а также и у нескольких других фирм. Как видите выгледят ВР-бинокли все на одно лицо (VB, V8):

Изображение в V8 обеспечивается 1.3" ЖК матрмцами, разрешение ((640х3)х480), но частота регенерации изображения низкая - 60 Гц, т.е. по 30 на каждый глаз. К сожалению, техника еще не достигла нужного уровня для безопасной работы.

VR-шлем (Head-Mounted-Display, HMD).

Этот тип устройств наиболее распространен и известен. Принцип действая такой же, как и у биноклей: фиксирование изображения для каждого глаза. Производство ВР шлемов началось давно, первыми моделями были Vfx1 и CyberFX. Первый, наиболее известный, обладает разрешением 789x230 (181,470) пикселей, отслеживанием поворотов головы на 45 градусов по вертикали и 360 по горизонтали. Cегодня он стоит $600 (с карточкой + $150), а СyberFX $100.

Естественно, они были несовершенны с точки зрения гигиены и качества. Позднее появился несколько улучшеный Vfx3D. Он снабжен 0.7" активно-матричными ЖК дисплеями, обеспечивающими частоту регенерации 75 Гц в разрешении 640х480, 70 Гц для разрешения 800х600 и 62.5 Гц при разрешении 1024х768. Система отслеживания положения головы (position tracker) имеет чувствительность 0.5° при допустимом 70-градусном отклонении вверх/вниз и 0.1-градусную чувствительность во всей горизонтальной плоскости (360°). Фокус расположен на расстоянии 3.35 метра, что препятствует быстрому утомлению глаз. Интерфейс шлема предусмаотрен для платформ Silicon Graphics, Macintosh и PC (USB-порт).