Возможности и перспективы ВР

Основные технические устройства ВР.

Виртуальная реальность

Основные вопросы лекции:

1. Основные категории виртуальной реальности.

Основные категории виртуальной реальности

В последние годы развитие информационных технологий позволило создать технические и психологические феномены, которые в популярной и научной литературе получили название «виртуальной реальности», «мнимой реальности» и «ВР-систем». Внешний эффект состоял в том, что человек попадал в мир или весьма похожий на настоящий, или предварительно задуманный, инсценированный программистом (например, присутствовал на Марсе, участвовал в космических путешествиях или космических войнах), или получал новые возможности в плане мышления и поведения.

Сложилось несколько разных пониманий и трактовок понятия виртуальной реальности. Один взгляд, характерный прежде всего для разработчиков компьютерных программ и технического обеспечения, состоит в трактовке виртуальных реальностей как сложных технических систем. Предельным вариантом подобного подхода является рассмотрение обычного мира в качестве модели «внутри гипотетической сверхмашины».

Второе понимание виртуальных реальностей предполагает рассмотрение ВР состоящий из двух подсистем — физической и нефизической.

Виртуальная реальность - совокупность средств, позволяющих создать у человека иллюзию нахождения в искусственно созданном мире путем подмены обычного восприятия окружающей действительности информацией, генерируемой компьютером.

Виртуальная реальность - это новая технология неконтактного информационного взаимодействия, реализующая с помощью комплексных мультимедиа-операционных сред иллюзию непосредственного вхождения и присутствия в реальном времени в стереоскопически представленном «экранном мире».

Виртуальная реальность делится на два основных вида:

Сценическая - при котором пользователь является не просто участником событий, но и одним из объектов, т.е. может испытывать на себе влияние ВР.

Экранная - в этом случае пользователь находится вне среды, наблюдая за происходящим извне, но имеете при этом возможность влиять на события в ВР.

Находясь в виртуальной реальности, вместо окружающего пространства пользователь видит виртуальное, картина которого меняется при перемещении пользователя. Это достигается использованием трехмерной графики и специальных устройств вывода информации, имитирующих привычную связь человека с окружающим миром.

Базовыми компонентами типичной системы ВР являются:

· перечни или списки с перечислением и описанием объектов, формирующих виртуальный мир, в субсистеме создания и управления объектами виртуального мира;

· субсистема, распознающая и оценивающая состояние объектов перечней и непрерывно создающая картину «местонахождения» пользователя относительно объектов виртуального мира;

· аппаратные средства воздействия на каналы восприятия окружающего мира, включающие головной установочный дисплей (шлемы, очки), устройство с ручным управлением, реализованное в виде «информационной перчатки», определяющее направление перемещения пользователя относительно объектов виртуального мира, устройство создания и передачи звука;

· программные средства, реализующие условия существования и определяющие правила взаимодействия в виртуальном мире.

Для облегчения реализации заказа пользователя на те или иные условия ВР их подразделяют на следующие типы:

Имитационные. Речь идет о разработке программ и технологий полноценной имитации различных действий или форм поведения, психологически для человека ничем не отличающихся от соответствующих реальных действий или ситуаций. При создании имитационных виртуальных реальностей речь идет о разработке программ и технологий полноценной имитации различных действий или форм поведения (жизнедеятельности), внешне, психологически для человека не отличающихся от соответствующих реальных действий или ситуаций. Известно, что первыми разработчиками в этой области были военные, создававшие имитации боевых событий и действий, а также тренажеры для быстрого обучения ведения боя в ситуациях, создаваемых такими имитациями. Сегодня быстрыми темпами создаются имитации и в других гражданских областях человеческой деятельности, например в медицине, экономике, обучении.

Условные. Вовсе необязательно пытаться строго моделировать реальный мир и ощущения человека в нем, чтобы эффективно решать многие задачи. Это обстоятельство, а также указанные выше трудности, возникающие при имитации обычной реальности, подсказали исследователям другое решение - создать виртуальные миры, которые бы по отношению к миру обычному выступали как схемы или модели. Подобные виртуальные реальности можно назвать «условными». Так, система «Максус», фиксирует все данные о состоянии рынка и выдает их пользователю в виде картинок, где в трехмерном пространстве цветные квадраты, обозначающие различные пакеты акций, передвигаются по диаграмме, в которой представлены различные сектора рынка и промышленности. В результате экран ПК непрерывно выдает самые последние данные о финансовой активности, и этот «фильм» в каждую единицу времени в точности соответствует реальным событиям. В данном случае виртуальная реальность, хотя и моделирует процессы, происходящие на рынке, не может рассматриваться как иллюзия рыночной реальности. Таким образом, хотя условные виртуальные реальности и моделируют определенные ситуации или действия, вовсе не требуется, чтобы события в них были похожи или неотличимы, от тех которые человек переживает и проживает в моделируемых реальностях.

Прожективные. К этому классу виртуальных реальностей относятся все реальности, созданные, спроектированные, исходя из некоторых идей. Это могут быть простые фантазии или напротив, идеи, основанные на определенных знаниях или теориях. Важно не то, чтобы виртуальная реальность напоминала собой чувственный мир и реальные переживания человека в нем, а чтобы соответствующие идеи были воплощены полноценно, чтобы человек оказался в мире, отвечающем этим идеям, каким бы странным он ни был. Например, к классу прожективных виртуальных реальностей относятся реальности, созданные на основе научных теорий. Так, в настоящее время специалисты «Диджитал Экуипмент Корпорации» помогают химикам моделировать силы молекулярного притяжения и отталкивания. Их цель - за два года разработать такую систему, которая даст возможность химикам руками ощутить эти силы, строя объемные модели молекул в виртуальном пространстве.

Пограничные. Как правило, эти реальности представляют собой сочетание обычной реальности с виртуальной. Их создание позволяет «расширять сознание» специалиста, вооружая его «видением» и знаниями, которыми он актуально здесь и сейчас не может обладать. Например, компьютерные томографы и ультразвуковые сканеры показывают врачам объемные изображения внутренних органов в любом нужном ракурсе, условный цвет несет дополнительную информацию. Основные технические устройства ВР

Перчатки, передающие компьютеру информацию о движениях руки (ее ориентации, положении, углах сгиба пальцев). VR-перчатки со световыми сенсорами производит известная калифорнийская фирма Virtual Technologies, Inc. Самые простые варежки их производства называются CyberGlove. Существует 18-сенсорная модель, отслеживающая движения пальцев и 22-сенсорная, способная ещё и уловить сгибание/разгибание всех пальцев (кроме большого). Эти перчатки способны ошибиться лишь на 0.5-1 градуса. 22-сенсорная модель снимает показания 149 раз в секунду, а 18-сенсорная - 112.

Та же фирма Virtual Technologies, Inc. предоставляет нам возможность почувствовать виртуальный мир своими руками. Они произвели устройство с обратным тактильным воздействием - CyberGrasp.

Специальные пластины одеваются поверх перчаток и при необходимости препятствуют сжиманию кисти до 12 Н на каждый палец. Максимальное воздействие CyberGrasp'a сравнимо с тем, которое вы испытаете, подвесив по 1.2 Кг на каждый палец при прямом локтевом суставе. Но этим перечень устройств с обратным тактильным воздействием не заканчивается. Virtual Technologies, Inc. изобрела еще одно устройство: CyberTouch. Это устройство небольших размеров одевается на кончики пальцев и передает им разного рода вибрацию. Крепится оно поверх VR-перчаток.

Англичане придумали перчатки, основа которых - система шариков с компрессором, способным нагревать воздух. Благодаря им можно почувствовать не только неровности виртуальных объектов, но и их температуру. Такое устройство наиболее полно передает тактильное воздействие на руки.

Современная виртуальная перчатка 5DT Data Glove 5 представляет собой следующее: датчик пространственного положения (tilt sensor) крепится на липучку, что позволяет при необходимости быстро изменить его ортогональное позиционирование в зависимости от того, в каком положении (вертикальном или горизонтальном) предполагается использовать виртуальную перчатку. Выполненная с использованием лайкры перчатка, легко растягивается и может использоваться в достаточно широком диапазоне размеров. Встроенные в каждый палец виртуальной перчатки датчики изгиба достаточно чутко реагирует на изменение положения пальцев и практически не чувствуются кожей руки. Виртуальная перчатка 5DT Data Glove 5 самокалибруется и не накапливает ошибку в процессе использования устройства, обеспечивая тем самым на порядок более точное позиционирование. Что нашло свое отражение и в гарантийных обязательствах, которые берет на себя компания Fifth Dimension Technologies предлагает не только годовую гарантию на виртуальную перчатку 5DT Data Glove 5, но и обязуется возвратить деньги обратно (кроме оплаты за доставку), в случае если потребитель останется неудовлетворен свойствами приобретенной им виртуальной перчатки.

5DT Data Glove 5 обеспечивает:

· более качественное позиционирование управляемого объекта

· более высокий уровень совместимости с персональным компьютером

· более высокий уровень надежности изделия

· более удобный метод управления объектом

· более простой способ интеграции в приложения и игры

Жилеты и костюмы, вызывающие ощущения в теле пользователя непосредственно при его взаимодействии с объектами киберпространства.

Шлемы-дисплеи, позволяющие видеть стереоскопическое изображение виртуального мира, подаваемое на управляемые компьютером экраны, и снабженные датчиками положения и ориентации головы. Принцип, на котором построены наиболее известные устройства виртуальная реальность - шлемы, состоит в построении изображения непосредственно на цветной LCD - матрице шлема или очков.

Примером такой системы ВР, достаточно изощренной и к тому же с солидным программным обеспечением, может служить шлем VFX - 1, разработанный американской фирмой Forte Technologies. В качестве устройства отображения использовано бинокулярная оптическая система. Выбор направления взгляда во время игры выполняется поворотом головы в нужную сторону. Шлем оснащен стерео - наушниками, кроме того, фирма Forte снабдила его новым устройством управления движениями Cyber Puck, внешне очень похожем на хоккейную шайбу. Наклоняя Cyber Puck вперед или назад, игрок перемещается в соответствующем направлении. Чтобы сделать поворот, устройство нужно наклонить вправо или влево. Предполагается, что его работа должна быть согласована с работой оптической системы так, чтобы усиливалось впечатление реального присутствия в игровой среде. Данное устройство выгодно отличается от многих ему подобных по целому ряду особенностей. Одна из них - наличие специально разработанной спецификации Access Bus - канала, при помощи которого можно подключить к компьютеру не только шлем, но и массу других атрибутов виртуальной реальности, таких как передатчики, датчики изгиба и пр. С помощью этого канала возможно, используя специальные РС - карты, соединять до 100 ВР - систем. Скорость передачи данных в канале - 100 Кбит/с.

Другой пример удачного сочетания довольно высокого качества и разумной цены - шлем I - glasses фирмы Virtual I/O. Этот шлем способен воспроизводить объемные цветные трехмерные изображения и стереозвук. У него существует специальная система слежения: если пользователь поворачивает голову вправо, влево, вверх, вниз или даже просто наклоняет ее вбок, изображение «виртуального мира» синхронно изменяется. Шлем имеет два режима: режим «полного погружения» и «полупрозрачный» режим, который позволяет делать изображение полупрозрачным и работать, глядя сквозь него. Дисплеи шлема проецируют изображение таким образом, что у пользователя создается впечатление, как будто он смотрит на 80-дюймовый экран, расположенный примерно в трех метрах от него. Этого эффекта удалось добиться за счет того, что линзы в этой модели находятся на большом расстоянии от глаз, поэтому при прочих равных условиях значительно снижается утомляемость и нагрузка на них. Серьезным недостатком этой системы является низкая скорость реакции системы слежения за перемещение головы.

Большое значение для создания эффектной иллюзии нахождения в виртуальном пространстве имеет звуковое сопровождение. Современный уровень развития звукового компьютерного сопровождения позволяет говорить, что все необходимое для систем виртуальной реальности уже существует. Например, многие звуковые карты уже используют систему 3D - звука, которая отличается от обычного стерео - звучания тем, что звук обретает такую характеристику, как глубина.

Очки. Наши глаза воспринимают объекты под разными углами: два независимых изображения анализируются мозгом, и в результате их сопоставления формируется образ предмета, его признаки и глубина изображения. Наши глаза и мозг анализируют расстояние, основываясь на различии между изображениями, получаемыми левым и правым глазом. Именно с помощью этого эффекта и создаются трехмерные объемные изображения.

Дата добавления: 2014-01-06