Виртуальная реальность: Погружение

 
Если виртуальная реальность когда-нибудь массово ворвётся в игровую индустрию, то она определённо будет оснащена устройствами, способными воздействовать на зрение, слух, обоняние, осязание и вкус. Без них попросту невозможно погрузиться в цифровой мир так, чтобы он воспринимался словно настоящий. Грубо говоря, задача подобных устройств — обмануть органы чувств человека и заставить их «поверить», что цифровой мир ничем не отличается от реального. В представленной статье мы познакомимся с первыми наработками в данной области, благодаря которым наш мир когда-нибудь дополнится виртуальным.
 
 «Я считаю, что технологии виртуальной реальности плотно войдут в нашу жизнь уже в ближайший десяток лет. В первую очередь это будут  игры и фильмы, которые откроются людям в совершенно новом свете и на качественно новом уровне. Это будет прорыв, который очень    сильно изменит как индустрию развлечений в целом, так и, возможно, другие стороны повседневной жизни человека. Всё будет зависеть лишь  от его фантазии и изобретательности. А с этим, как мы знаем, у человека нет проблем».
 
Russian Federation Кирилл «Kirilloid» Пономарёв, игрок команды Russian FederationNatus Vincere по World of Tanks
 

Слух

 

Объёмный звук — неотъемлемая составляющая виртуальной реальности. Невозможно всецело погрузиться в цифровое пространство, если его звуковое сопровождение звучит «плоско» и неубедительно. В наши дни стереозвуком никого не удивишь, но мало кто знает, что проблема объёмного звучания когда-то казалась неразрешимой. Во-первых, было неясно, каким образом можно осуществить стереозапись вместо одноканальной монозаписи. Во-вторых, окажись вдруг такая попытка удачной, оставалось непонятно, как его затем воспроизвести. Обе эти проблемы решил выдающийся учёный Алан Блюмлейн (1903–1942), которого иногда именуют «забытым гением». Дело в том, что он был человеком скромным и всегда предпочитал оставаться в тени, поэтому его вклад в науку не предавался широкой огласке. Вследствие этого о достижениях Алана в сфере звукозаписи известно далеко не многим.
 
 
Идея Блюмлейна заключалась в том, чтобы совместить два микрофона в единую систему и добиться тем самым эффекта стерео. Этот механизм поныне используется в студиях звукозаписи, а в учебниках по теории работы с аудио он упоминается как «пара Блюмлейна». Кроме того, Алан разработал систему воспроизведения записанного стереозвука. Он рассчитал, что колонки и слушатель должны находиться в углах равностороннего треугольника со стороной от двух до четырёх метров. В результате получался чистый и объёмный стереозвук. Спустя некоторое время будет придуман иной способ воспроизведения стереозвука — при помощи наушников. Однако все разработки и улучшения в этой области базировались на исследованиях Алана.
 
Принцип работы «пары Блюмлейна»
 
В наши дни объёмный звук обязательно сопровождает игры и фильмы. Однако это всего лишь переходный этап, временное применение подобной технологии. С появлением недорогой и работоспособной аппаратуры для погружения в виртуальную реальность кинематограф и индустрия игр, скорее всего, перестанут существовать в том виде, к которому мы привыкли. Конечное и, можно сказать, особое применение стереозвука может заключаться в том, чтобы украсить тот или иной виртуальный мир. Причём уже сегодня всё для этого готово. Что интересно, сам Алан Блюмлейн надеялся найти применение своим разработкам в сфере кинематографа. Вероятно, он даже не подозревал, что когда-нибудь объёмному звуку будет отведено особое место в виртуальной реальности: это будет своего рода искусственный мир звуков в искусственном мире графики, поражающий любого своей правдоподобностью.
 
Одна из первых записей в истории человечества, содержащая стереозвук (на сцене можно заметить самого Алана Блюмлейна)
 

Зрение

 

В предыдущей статье уже говорилось о первом шлеме для виртуальной реальности, который был разработан в 1965 году Айвеном Сазерлендом. Однако есть и другие не менее интересные способы воздействия на зрительную систему человека. Так называемая проекционная система — один из аналогов шлема для виртуальной реальности. Её главная идея заключается в том, чтобы создать помещение, в котором роль стен выполняют экраны. Находясь в таком помещении, зритель визуально ощущает себя внутри виртуального мира. Первой системой подобного рода стал проект CAVE, представленный публике в 1993 году.
 

Презентация возможностей системы CAVE
 
Главная проблема первых прототипов системы CAVE заключалась в том, что экраны стыковались друг с другом под прямым углом. В результате на стыках изображение выглядело неестественно. Значительно позже эта проблема будет решена путём перестройки самой комнаты. Ей придадут пятиугольную форму, что облегчит задачу сглаживания переходов между экранами при формировании единого изображения.
 

Современный аналог системы CAVE
 
Предполагается, что в далёком будущем линзы виртуальной реальности полностью заменят громоздкие шлемы и дорогостоящие проекционные системы. Разработка подобных линз уже давно финансируется военными, поэтому можно предположить, что когда-нибудь это устройство покинет военные лаборатории и попадёт на массовый рынок. Подробно о контактных линзах для виртуальной реальности мы поговорим в следующих статьях.
 

Обоняние, вкус и осязание

 

Если имитация объёмного звука — задача давно решённая, а визуализация цифрового мира уже сегодня поражает своей реалистичностью, то с обонянием, осязанием и вкусом не всё так просто. Проблема здесь не только в технической сложности процесса имитации запаха, прикосновения и вкуса, но и в том, что люди по-разному их воспринимают. Например, один и тот же аромат может нравиться одному человеку, но быть отталкивающим для другого. Кроме того, при суммировании нескольких «приятных» человеку запахов может в результате получиться неприятная комбинация. Другая проблема заключается в том, что невозможно очистить помещение от аромата, который перестал быть актуальным. Однако исследователи предполагают, что все эти недоработки можно устранить. Например, проблема индивидуального восприятия запахов может быть решена, если создать такое устройство, которое каждый сможет настроить под собственные вкусы. Говорят, что в будущем любой человек сможет не только записывать и воспроизводить нужные запахи, но и передавать их друзьям через интернет. Не говоря уже о том, что дополнить цифровое пространство «ароматическим сопровождением» не составит труда.
 
Впервые технологию имитации запахов попытались использовать в 1960 году. Специальный кинотеатр оборудовали небольшими пластмассовыми трубками, по которым шёл определённый аромат, в зависимости от того, что происходило на экране. Реклама гласила: «В 1895-м кино начало двигаться, в 1927-м оно заговорило, теперь оно пахнет!». Однако зрители негативно оценили этот эксперимент и описывали свои ощущения как, мягко говоря, противоречивые. «Скорее всего, зрители согласятся, — пишет журнал Time, — что запахом, понравившимся им больше всего, был тот, до которого они добрались во время перерыва, — это свежий воздух». Все последующие попытки создать «ароматическое сопровождение» к фильмам также не возымели успеха у зрителей. Сегодня ведётся множество разработок в этом направлении (например, существуют прототипы синтезатора запахов специально для компьютерных игр), но вопрос о том, насколько это будет хорошо работать, остаётся открытым.
 

Ролик, демонстрирующий аудиовизуальную систему виртуальной реальности, дополненную синтезатором запахов 
 
Что касается имитации вкуса, то для начала логично задаться вопросом о том, для чего это нужно. Неужели это такая необходимость — чувствовать вкус чего-то в цифровом пространстве? Технологии имитации вкуса действительно могут показаться бесполезными, однако, когда речь идёт о полном погружении в виртуальный мир, мы не должны оставлять ощущение вкуса «за скобками». Если ваш персонаж в виртуальном мире получает удар в челюсть, то логично и ощутить привкус крови во рту. В этом как раз идея полного погружения: всё то, что должно было бы произойти в реальной ситуации, должно быть симулировано и в виртуальной. Если персонаж плавает в океане, то, скорее всего, он должен ощущать солёный вкус воды во рту. Примеров может быть множество. Хотя, разумеется, устройствам имитации вкуса находят куда более «широкое» применение в сфере медицины.
 
Электрод, способный имитровать вкусовые ощущения (как видно, подобные устройства неудобны для продолжительного использования)
 
Не менее сложна технология, способная имитировать прикосновения к предметам, которых в действительности не существует. Проблема здесь в том, что осязание — это не только тактильные ощущения, передаваемые через кожу, но и более «глубокие» импульсы, поступающие от мускулов и сухожилий. В связи с этим сделать осязание в цифровом мире естественным представляется невероятно трудной задачей, что, впрочем, не останавливает исследователей-энтузиастов.
 
Как обычно, первые наработки для создания подобных устройств впервые появились в закрытых военных лабораториях. Тренажёрные системы для подготовки пилотов умели имитировать необходимые вибрации (например, вибрации в рычаге переключения передач), симулируя тем самым реальный полёт. Тем временем в научных лабораториях учёные разработали устройство из пружин и рычагов, которое в ответ на давление пальцев создавало обратное давление. Это давало возможность чувствовать соприкосновения с цифровыми объектами, но не могло передать ощущение их текстуры. Подобная проблема была решена, когда удалось использовать слабый электростатический эффект, имитирующий впадины в текстуре, шероховатую поверхность и выпуклости. Суть технологии: тонкая плёнка с прозрачными проводниками наносится на поверхность экрана. Соответственно использовать электростатический эффект можно лишь с портативными устройствами, оснащёнными дисплеем.
 
 
Наглядный пример использования электростатического эффекта на практике
 
В наши дни исследователей больше интересует передача тактильных ощущений через экраны смартфонов. Предполагается, что человек в будущем сможет потрогать любые изделия онлайн-магазинов при помощи своего портативного девайса.
 

Заключение

 

Совершенствование перечисленных выше технологий поныне осуществляется обособленными группами учёных. Одна команда инженеров работает над визуализацией, другая — над «тактильными устройствами», а третья — занята работой над имитацией обоняния и вкуса. Конечным итогом должна стать система, объединяющая все эти устройства в единый и отлаженный механизм. Предполагается, что в ближайшем будущем виртуальная реальность останется исключительно аудиовизуальной. Это означает, что устройства, способные воздействовать на обоняние, осязание и вкус, будут интегрированы в эту систему значительно позже. Нам по-прежнему придётся использовать воображение и «додумывать» сенсорную информацию для полного погружения в виртуальное пространство.
В следующей статье мы рассмотрим все современные наработки в области создания виртуальной реальности, не ограничиваясь лишь устройствами вывода.
 
Предыдущая статья:
 
АвторEric Tstli Дата 8 Июнь 2015, 00:05 Просмотров13100 Комментарии2
Комментарии (2)
Snes
Gold 7 Respect 1
#1 ua Snes 8 Июнь 2015, 21:44
Прочитал, Oculus Rift купил.
-2
MrWintor
Gold 0 Respect 0
#2 ru MrWintor 2 Октябрь 2016, 22:01
Snes

Прочитал, Oculus Rift купил.

Продавай! Сейчас в тренде HTC Vive http://cybersense.ru/tag/htc+vive/
0
Только авторизованые пользователи могут оставлять комментарии. Логин