VR-шлемы и системы стереовидения. Часть 1

Сейчас определенно можно сказать, что будущее вывода визуальной информации для домашнего РС, портативных DVD-проигрывателей, игровых приставок, видео и телевидения - это VR-шлемы ("виртуальные шлемы", "VR HMD").

В 2003 году цены на эти устройства становятся потребительскими, и в продажу поступила большая часть моделей, проектировавшихся в последние годы. Производителей становится все больше и больше. Обычный шлем, заменяющий 2D-монитор с разрешением 800х600 и оснащенный наушниками стоит порядка $700. За трехмерное видение требуется раскошелиться - добавить $300-$500.

Скажете дорого? Посмотрите на цены LCD-мониторов и проекторов, и представьте, что теперь вы все сможете увидеть в объеме.

При этом, как оказалось, в 3D удобнее делать графику, построение объемных конструкций, обучаться, играть. Также системы эмуляции стереовидения активно применяются у военных и в медицине.

Немного истории

Стереовидение - это одна из особенностей восприятия человеком световых волн. Из-за того, что у нас парные органы слуха и зрения, звук и изображение мы можем ощущать в объеме. Первые опыты по созданию стереоизображений проводились еще в середине 19 века.

С того времени было изобретено сразу несколько способов создания объемных изображений. Во второй половине прошлого века внедрение технологий стереовидения на массовый рынок потерпело фиаско, и на несколько десятилетий отошло на второй план. Киноиндустрия, привыкшая удивлять зрителей то многоканальным звуком, то широким экраном, затратила огромные деньги на внедрение стереовизуальной системы. Но эта новинка не прижилась. Видно, что вложения были настолько большими, что производители надолго отказались от разработки промышленных стандартов в данной области. По сути, их нет и до сих пор.

В начале 90-х стало активно раскручиваться понятие "виртуальной реальности". Оно подразумевало, что человек должен находиться в трехмерном придуманном компьютерном виртуальном мире. С началом компьютерного бума виртуальная реальность стала настолько популярной, что без нее не обходился ни один настоящий фантастический фильм. Все сразу вспомнили о системах стереовидения, и за главный атрибут серфера в виртуальном мире был выбран шлем.

Тогда же было много разговоров и об интерактивности - способности виртуальной системы управляться из реальной с помощью манипуляторов - перчаток, всевозможных датчиков. Помню, была даже изобретена дирижерская палочка для управления виртуальным оркестром. Но все это было очень дорого и похоже на сказку. Что интересно, хотя об этих устройствах много писали, ничего кроме того, что мы видели в кинофильмах не сохранилось. В середине 90-х виртуальная реальность стала субкультурой.

Но, в этот же период (в середине 90-х) произошло и другое важное событие - графические оболочки популярных операционных систем и интерфейсы программ стали предусматривать объемное изображение. У рабочих окон и кнопок появились тени, стало возможным рисовать 3D-изображения и так далее. Сейчас это, конечно, может показаться смешным, но тогда это был существенный прорыв - Windows 3.1 по сравнению с Windows 95 смотрится как динозавр. После этого имело место бурное развитие 3D-графики, в том числе и в области игр.

Когда весь этот запас технологий был исчерпан, производители снова обратились к стереовидению, и теперь с некоторыми видеокартами (например, nVidia, ASUS) поставляются специальные очки и программное обеспечение. Этот вариант близок к тому, что могли наблюдать посетители кинотеатров во второй половине прошлого века, но в данном случае 3D воспринимается не так глубоко, кроме того ощущения пользователя зависят от его индивидуальных параметров цветового восприятия.

VR-шлемы и стереомониторы стоят сейчас на пике индустрии, так как обеспечивают самый качественный результат из всех возможных на сегодня.

Чем выгодны шлемы?

На самом деле VR-шлемы могут существенно повлиять на ход современных событий в электронной промышленности, поскольку потенциально обеспечивают на несколько порядков лучшие ощущения по сравнению с самым лучшим домашним кинотеатром. Сейчас объясню почему.

Во-первых, у нас есть объемное стереоскопическое изображение, созданное по принципу HMD (Head Mounted Display), который подразумевает формирование изображений для каждого глаза в отдельности. На сегодня это самый простой и наиболее качественный способ.

Во-вторых, сейчас самый лучший алгоритм передачи пространственных звуковых ощущений - это HRTF (Head Related Transfer Function), который воспринимается только в наушниках. Это заложено в самом алгоритме, поскольку при его создании использовалась опытная модель - манекен, на месте каждого уха которой был встроен микрофон. Локализуя звуковые объекты вокруг манекена, ученые записывали данные и на их базе составили обратную модель - алгоритм HRTF. Он дает намного более реалистичный эффект, чем объясненный правилами психоакустики 5.1.

В VR-шлемах мы видим сочетание сразу двух наиболее близких к человеческому восприятию технологий - формирование специального стереоскопического изображения для каждого глаза в отдельности (HMD) и возможность использования HRTF в наушниках. Получается настоящая виртуальная реальность!

В продаже - I-O Display Systems SVGA 2D ($699)

SVGA 2D - это недорогой шлем от I-O Display Systems, заменяющий обычный SVGA-монитор с разрешением 800х600. Подключается к стандартному 15-пиновому VGA-порту компьютеров, ноутбуков или PDA-устройств, дополнительно еще необходимо подключение RCA-кабеля для наушников и сетевого провода (110 - 240 В). Частота обновления кадров - 120 Гц, 24-разрядная цветность. Видео формируется на LCD-панелях.

В продаже - I-O Display Systems SVGA 3D ($999)

В SVGA 3D формируется трехмерное стереоскопическое изображение. В остальном, этот шлем подобен модели SVGA 2D. Частота обновлений кадров - от 60 до 120 Гц.

В продаже - I-O Display Systems SVGA Pro ($1.199)

I-O Display Systems SVGA Pro является универсальным вариантом переносного монитора, который можно брать с собой в путешествие, подключать к ноутбуку либо другому портативному устройству. Например, в дороге вы можете смотреть DVD на ноутбуке и в шлеме. Как понятно, для этого необходимо дополнительное питание от батарей. SVGA Pro предназначен для использования с видеоплатами на чипсете nVidia со специальными стерео-драйверами. Контрастность на LCD-панелях - минимум 100 к 1. Разрешение 800х600.

В продаже - I-O Display Systems HRV ($699)

Очень интересное устройство. Для формирования изображения используется сигнал от любых видео-источников, будь-то видеомагнитофоны, камеры, DVD-проигрыватели, игровые приставки типа PlayStation и XBox и так далее. Поддерживаются PAL/NTSC и S-Video стандарты с подаваемым разрешением до 800х600. Входная частота кадров 50 или 60 Гц.

HRV является составной частью системы I-O Display System Televizer ($999), состоящей из портативного DVD-проигрывателя, аккумуляторов и подзарядного устройства.

В продаже - I-O Display Systems HRV Pro ($1.199)

Модель HRV Pro предназначена для специалистов в области видеографики. В ней улучшено большинство технических характеристик до профессионального уровня, и поддерживаются PAL/NTSC/SECAM и S-Video.

Промежуточные выводы

На данном этапе мы посмотрели линейку продукции только одной фирмы. Заинтересовавшись данной темой, я за три месяца собрал описание около 100 моделей, большинство из которых сейчас находится в продаже. И можно сделать вывод о том, что виртуальная реальность из ранга субкультуры очень скоро спроецируется на потребительский рынок. При этом она может сделать настоящую технологическую революцию.

Продолжение следует…

Титул