Компьютеры -> Разное -> Первые шаги к виртуальной реальности

Предисловие

Виртуальная реальность, пожалуй, остаётся одним из самых интересных и загадочных понятий компьютерной индустрии. Появившись ещё в прошлом веке, это понятие до сих пор будоражит умы кинорежиссёров и писателей-фантастов, которые знают о предмете лишь по слухам. Тем не менее, оборудование, способное сделать компьютерное изображение по-настоящему трёхмерным существует уже много лет и используется не только в специализированных центрах подготовки персонала, но даже на компьютерах продвинутых дизайнеров и любителей компьютерных игр. Развитие технологий привело к значительному снижению цен на оборудование. Если раньше полноценный шлем виртуальной реальности, дающий стерео эффект, стоил от 3 000$ и выше, то сегодня его можно приобрести уже втрое дешевле. И хотя 1000$ за возможность смотреть трёхмерное стерео изображение сможет заплатить далеко не каждый пользователь, интерес к подобным устройствам возрастает. Сегодня мы рассмотрим базовые устройства для виртуальной реальности: шлем I-Glasses PC 3D и трэкер InterTrax2.

Носимый монитор и виртуальный шлем

Носимый монитор и виртуальный шлем - совершенно разные понятия с точки зрения лингвистики. Но если мы постараемся материализовать каждое из них, то получим практически одинаковые устройства. Посмотрите на фотографии внизу: слева - носимый монитор, справа - виртуальный шлем.

Внешне устройства не имеют никаких отличий кроме цвета. На самом деле, внутренние отличия так же минимальны. Носимый монитор, он же HMD (Head Mounted Display) предназначен для того, чтобы заменить человеку обычный настольный монитор. Это устройство состоит из двух миниатюрных экранов для глаз и наушников. В каждом из окуляров HMD отображается идентичная картинка и пользователь видит перед собой виртуальный экран диагональю примерно 70", расположенный на расстоянии четырёх метров (размер виртуального экрана и расстояние до него зависят от модели носимого монитора). HMD может подключаться как к VGA выходу видеокарты, так и к видеовыходу DVD плеера или любой другой бытовой техники. На огромном виртуальном экране можно смотреть видео, играть в компьютерные игры, а при желании даже работать с обычными офисными программами. Вот почему изначально носимые мониторы создавались для работы с носимыми компьютерами - компактными ПК, умещающимися в карман и не имеющими собственного экрана. Но идея носимого компьютера уступила обычным КПК и теперь носимые мониторы позиционируют, в основном, на просмотр видео.

А это означает, что в любой ситуации, где бы вы ни находились, вы сможете смотреть ваш любимый фильм на огромном виртуальном экране, по размерам превышающем плазменную панель. Индивидуально, конфиденциально, не мешая другим и полностью отвлекаясь от реального мира. Такие устройства удобно было бы использовать в дальних поездках, чтобы отвлечься от долгого перелёта, для работы с обучающими программами и в медицинских целях.

Например, при общении с психотерапевтом или на процедурах пациент сможет расслабиться, созерцая красивые виды природы или специально подготовленный фильм. А в кресле стоматолога, самом жутком из мест на земле, пациент сможет отвлечься от вида страшных инструментов и звука бормашины, просматривая кино. Так же носимый монитор может применяться для видеосъёмки, давая оператору большую свободу, чем жёстко закреплённый экран на камере.

Сегодня цены на HMD уже упали ниже отметки 1000$ и на рынок то и дело поступают недорогие модели. Правда, далеко не каждый HMD имеет качество, позволяющее читать текст в офисных приложениях, поэтому о применении носимых мониторов в качестве полноценной замены настольным пока что речи не идёт.

Виртуальный шлем имеет единственное отличие от HMD - поддержку стерео эффекта. Грубо говоря, это тот же самый HMD, способный предоставить для левого и правого глаза различную картинку. За счёт горизонтального смещения кадров для левого и правого глаз относительно друг друга, формируется стереоэффект и человек видит изображение в объёме. Эта возможность открывает совершенно новые сферы применения: работа в дизайнерских CAD/CAM приложениях, демонстрация клиентам трёхмерной модели будущего дома или интерьера, бесконечные тренировки водителей, пилотов и медицинских работников. Наконец, это игры, игры и ещё раз игры.

Некоторые виртуальные шлемы имеют встроенные устройства для отслеживания поворотов головы (т.н. трэкеры), но чаще всего трэкеры приходится докупать отдельно.

I-Glasses PC 3D Pro

Нам на тестирование был предоставлен шлем I-Glasses PC 3D Pro. Продукт известной компании i-O Display System, - он получил распространение благодаря своей невысокой стоимости. Серия I-Glasses на момент написания обзора насчитывала четыре модели:

• I-Glasses Video - носимый монитор, подключаемый к видеовыходам S-Video или Composite

• I-Glasses Video 3D Pro - виртуальный шлем, подключаемый к видеовыходам S-Video или Composite

• I-Glasses PC/SVGA - носимый монитор, подключаемый к VGA выходу видеокарты

• I-Glasses PC/SVGA 3D Pro - виртуальный шлем, подключаемый к VGA выходу видеокарты

Вся серия I-Glasses имеет идентичный дизайн и разрешение 800x600 для каждого глаза. Ценовая политика компании I-O Display System такова, что аналогичные модели серии Video и PC/SVGA имеют одинаковую стоимость. В данном случае более универсальной кажется модель с видеовходом, так как её можно подключить и к компьютеру через конвертер и к домашней видео аппаратуре. Но, тем не менее, I-Glasses PC/SVGA 3D Pro является готовым решением, которое надо всего лишь подключить к компьютеру, чтобы оно заработало.

Монитор I-Glasses PC 3D Pro не поддерживает компьютеры Macintosh - только PC. Из настроек у шлема - только необходимые опции. Диоптрийной подстройки у монитора нет, но вы можете использовать его вместе с очками. Два миниатюрных LCD экрана формируют изображение на виртуальном экране диагональю 70" на расстоянии 3.9 метра от наблюдателя. По характеристикам I-Glasses PC 3D Pro принадлежит к среднему классу подобных устройств: разрешение 800x600 уже стало обычным для носимых мониторов, хотя и сегодня продаются HMD с разрешением как 230x173, так и 1024x768 и даже ещё выше.

Несмотря на серьёзную цену шлема I-Glasses PC 3D Pro, этот продукт поставляется в универсальной упаковке для всего модельного ряда. Комплект поставки так же соответствует наружному оформлению: кроме самого шлема, блока питания и тонкой инструкции, вам удастся обнаружить, разве что только кабель для подключения очков к компьютеру. Ни тебе игр, ни стерео фильмов ни софта в коробке нет.

Эргономика I-Glasses PC 3D Pro

Конструкция HMD не меняется со времени первого носимого монитора. Два миниатюрных экрана установлены под углом 90 градусов к глазам. Изображение с них проходит через призмы, увеличивается и предстаёт людскому взору.

Таким образом, создаётся впечатление, что вы смотрите на изображение на некотором расстоянии, как будто и правда перед вами установлен виртуальный экран.

3D монитор имеет агрессивный дизайн. Эти 3D очки выпускаются как в чёрном, так и в серебристом цвете. Корпус из толстого пластика, ровно как и дужки очков не выглядят хрупкими и есть основание полагать, что I-Glasses PC 3D Pro способен выдержать даже не самое аккуратное отношение. Дужки I-Glasses складываются, как у обычных очков, чтобы HMD был более компактным при транспортировке. Монитор фиксируется на голове с помощью эластичного ремня, легко регулирующегося по длине. 

На дужках I-Glasses установлены накладные наушники. Они крепятся на двух рычажках, образующих "колено" в соединении. Благодаря этому креплению, любой пользователь, с большими и маленькими ушами, сможет настроить наушники так, как ему удобнее.

Сами наушники имеют мягкие подушечки, которые могут поворачиваться во всех плоскостях, чтобы обеспечить максимальный комфорт и чтобы уши не уставали даже через несколько часов работы в HMD. Кстати, если вы захотите использовать свои наушники, то сможете отогнуть встроенные вперёд. Тогда сможете даже надевать большие профессиональные наушники, закрывающие ушную раковину.

Управление виртуальным монитором вынесено на корпус очков. Органов управления всего три: две кнопки-стрелочки и кнопка, вызывающая меню, выполняющая функции выключателя. Удерживая эту кнопку дольше секунды, вы вызываете на экран OSD меню, в котором стрелки передвигают курсор, а выключатель работает как [Enter]. В обычном режиме работы стрелочки регулируют громкость встроенных наушников.

Эластичный ремень прижимает переднюю часть HMD к голове. Монитор упирается в лоб мягкой подушкой, регулирующейся в одной плоскости. Но регулировок положения окуляров относительно глаз в I-Glasses PC 3D Pro нет. То есть, вам будет очень трудно закрепить корпус монитора в каком-либо определённом положении , например, чтобы одновременно работать и видеть клавиатуру, или надевать I-Glasses поверх больших очков. На корпусе I-Glasses очень не хватает наглазников и яркий дневной цвет мешает работе, даже иногда приходится закрывать глаза руками.

I-Glasses PC 3D Pro подключается и инсталлируется как обычный монитор. Никаких дополнительных драйверов не требуется - достаточно установить разрешение 800x600@32bpp и частоту обновления 60-100 Гц и можно пользоваться носимым монитором, как обычным. Для обеспечения стерео эффекта вам потребуется видеокарта на чипе nVidia и драйверы nVidia Stereo Drivers. Скачать их можно на сайте www.nvidia.com.

Здесь надо включить стерео режим в любом 3D приложении или по "горячей клавише" и выбрать любой тип стерео очков, работающих по технологии Page Flip. Эта технология состоит в том, что на экран последовательно выводятся изображения для левого и правого глаз. То есть, компьютер обрабатывает каждый кадр с двух позиций камеры, после чего выводит на экран картинку для левого, а затем для правого глаза одного и того же кадра, после чего снова следует картинка для левого глаза, но уже следующего кадра. И так всё время. Человеческий мозг обладает некоторой инерцией. И в его видеопамяти, если можно так сказать, в течение долей секунды хранится изображение, которое глаз уже не видит. Монитор же I-Glasses PC 3D Pro сам определяет, какие кадры подавать левому глазу, а какие - правому. Например, для левого - чётные, а для правого - нечётные. При включении стерео эффекта в меню I-Glasses PC 3D Pro, вы можете выбрать режим 3D1 и 3D2. Отличаются эти режимы только порядком следования кадров для левого и правого глаз.

Но даже не включая стерео режим, I-Glasses PC 3D Pro не допускает мерцания изображения и показывает стабильную объёмную картинку. Это наводит на определённые мысли: если экранчики в мониторе обновляются асинхронно, то в любом случае режим Page Flipping будет давать разные кадры для левого и правого глаз и получится стерео изображение. Вот только поменять левый и правый глаз в обычном, не стерео режиме не получится.

Качество встроенных наушников, конечно же, далеко от идеалов Hi-Fi, но для озвучки криков монстров в играх и для прослушивания MP3 вполне сгодится. Кстати, вы можете приобрести полезный аксессуар для очков IO Display System - микрофон для сетевых игр. Но этот аксессуар не будет столь интересным, как миниатюрный трэкер, отслеживающий повороты головы. Повернули голову налево - и видите левый борт вашего самолёта. Сейчас мы о нём и поговорим.

Трэкер InterSense InterTrax2

Датчик положения создан для того, чтобы отслеживать повороты головы пользователя в 3D очках и менять вид на экране монитора. Вы поворачиваете голову налево и вместо панели приборов видите крыло вашего виртуального самолёта. Создаётся полное ощущение погружения в виртуальный мир и виртуальность становится чуть более реальной. Различные устройства, отслеживающие повороты головы пользователя получили название "Head Tracker" или просто "трэкер". Сегодня чаще всего используются следующие принципы действия трэкеров - с помощью инфракрасных датчиков, магнитные, механические, с помощью датчиков положения и с помощью гироскопического модуля. Инфракрасные датчики дешевле, но из-за ограниченности зоны действия датчиков и некоторых других неприятных особенностей (например, реагирование на лампы дневного света). Магнитные модули чаще всего подвержены воздействиям металлических предметов и не могут работать в закрытых военных бункерах, что существенно снижает область их применения. Поэтому в профессиональных целях используются трэкеры на основе гироскопических модулей или датчиков положения. Именно такие трэкеры предлагает компания InterSense, лидер в производстве подобных устройств.

Гироскопический модуль состоит из, собственно, гироскопа, стрелка которого постоянно направлена в одном и том же положении и блока электроники, обсчитывающего повороты головы пользователя. Недостаток гироскопических модулей, как правило, состоит в их громоздкости и в том, что пользователю удаётся сбить гироскоп при резких поворотах головы. Вот как выглядел первый коммерческий трэкер InterSense InterTrax 30, использующий гироскопический модуль.

Размеры InterTrax 30 позволяли использовать его в одном положении - на затылке, что усложняло транспортировку виртуального шлема и делало его более громоздким и тяжёлым. Трэкер нового поколения, InterTrax 2 намного компактнее и аккуратнее. Поэтому его рекомендуется устанавливать прямо на корпус HMD, спереди.

Таких компактных размеров удалось добиться благодаря новой технологии. InterTrax2 непрерывно анализирует информацию с трёх датчиков положения и специальный встроенный процессор вычисляет поворот или наклон головы и рапортует об этом компьютеру. С помощью InterTrax2 удаётся усилить эффект присутствия в виртуальном мире, создаваемом стерео очками. Ниже приведены спецификации устройства:

Компания InterSense, имеющая огромный опыт в разработке детекторов движения, разработала InterTrax2 для потребительских целей. Этот трэкер рассчитан на использование не только в серьёзных симуляторах, но и в играх на ПК и даже на игровой приставке Sony PlayStation 2. Среди программных особенностей называется собственный драйвер джойстика и эмуляция компьютерной мышки для лучшей совместимости с играми. Об этом мы ещё поговорим.

Трэкер InterTrax2 поставляется в небольшой красочной картонной коробке. Комплект поставки минимален: внутри вы найдёте только само устройство, компакт-диск с драйверами и программным обеспечением, а так же пару наклеечек для фиксации детектора на 3D очках.

Если речь об экстерьере трэкера, то здесь не на что смотреть: InterTrax2 бывает только чёрного цвета. Это маленькая коробочка с логотипом InterSense, маленькой кнопочкой Reset и трёхметровым USB кабелем.

Попробуем разобрать трэкер и прикоснуться к таинствам мироздания - что же внутри у этого чудо-прибора?

Снизу на печатной плате установлен процессор от компании Renesas Technology, который обрабатывает информацию от трёх датчиков положения. Вы можете увидеть эти датчики, если кликните на двух маленьких фотографиях вверху. Один датчик установлен на плате вертикально. Справа от него и сзади размещены ещё два подобных датчика. Вместе они и отслеживают наклон и поворот головы пользователя в пространстве. Но как же работает это в реальных приложениях? Давайте поговорим об инсталляции трэкера.

Инсталляция программного обеспечения

С прилагаемого компакт-диска устанавливаются драйверы для InterTrax2 и программа управления трэкером. Очень удобно, что вместе с драйверами устанавливается и трёхмерное демо, в котором вы можете протестировать работоспособность трэкера в связке с вашим виртуальным шлемом - повертеть головой и посмотреть на окружающие горы.

Ещё одна утилита, ISDemo, поможет настроить трэкер. Вы сможете увидеть углы отклонения вашего трэкера при поворотах головы и скорость обновления данных. Очень удобно с помощью этой программы устанавливать голову в начальное положение.

По желанию вы можете установить драйверы джойстика для InterTrax2, чтобы использовать его в играх. Но если игра не поддерживает джойстик и не может дать вам возможность вращать головой по команде джойстика, то вам поможет эмуляция мыши. InterTrax2 может работать в качестве компьютерной мыши. Это очень удобно в различных симуляторах, где можно настроить повороты головы на движения мышки. В этом случае ось Z блокируется, а на вертикальную ось удобно включить инверсирование. С помощью режима эмуляции мышки можно играть во многие симуляторы, во все современные шутеры и в некоторые аркады.

Ну что же, посмотрим, как работает эта связка в реальных приложениях и протестируем I-Glasses PC 3D Pro на себе.

Впечатления от использования

Итак, мы подключаем I-Glasses PC 3D Pro к компьютеру, устанавливаем стерео драйверы nVidia и цепляем на 3D очки трэкер InterTrax2. Теперь испробуем наш монитор в разных задачах.

1. Офисные задачи

Если вы полагаете, что разрешение 800x600 не успело уйти в далёкое прошлое и всё ещё используется на компьютерах, то вы совершенно правы. Вот только 800x600 на 14-дюймовом мониторе и 800x600 на 3D очках I-Glasses - это совершенно разные вещи. При разнице цены в десятки раз, лучше предпочесть старый и 14-дюймовый монитор с севшей трубкой. Читать текст в I-Glasses очень трудно. Несмотря на то, что шрифт очень крупный и хорошо различимый, вы не сможете водить носом по экрану - при любом повороте головы монитор тоже поворачивается. И если ваш мозг привык стабилизировать картинку при наклонах шеи влево или вправо, то в HMD ему придётся переучиваться. Наклонили чуть голову - экран так же наклонился.

Сосредоточиться на тексте в HMD очень сложно, а при попытке читать или писать что-либо вы ощущаете давление на голову. Так что использовать I-Glasses в качестве полноценной замены монитору не выйдет.

2. Видео

Просмотр видео в HMD - это удовольствие. Ничуть не хуже, чем в кинотеатре или на проекторе. Огромный виртуальный экран и полный эффект присутствия делают удовольствие от просмотра особенным, предназначенным только для вас. Но от долгого просмотра начинают так же уставать глаза, шея и мозги. Ведь даже в самые скучные моменты вам не отвлечься от экрана - не развалиться на кровати и не вздремнуть. Поэтому короткие ролики смотреть в HMD намного приятнее, чем полнометражные фильмы.

3. Игры

Всё зависит от конкретной игры. Стерео режим монитор I-Glasses PC 3D Pro отображает даже, если не включать его в OSD меню. Поэтому при полноценной частоте обновления в 60-100 Гц, которая не делится пополам в режиме PageFlip, глаза совершенно не устают. В симуляторах, когда при повороте головы в реальности, вы поворачиваете её и в виртуальном мире, создаются неповторимые ощущения.

Пролетая в довоенном биплане над заснеженными горами, ты оборачиваешься и видишь, как тебе в хвост заходит вражеский истребитель. Смотришь вправо - и видишь простреленное крыло, а сверху солнце заливает своим светом всю приборную панель. Ещё немного - и кажется, будто ветер подует в лицо. К подобным эффектам присутствия очень быстро привыкаешь и сам не замечаешь, как начинаешь вертеться в кресле и вставать с него, чтобы посмотреть назад. Окружающие смотрят как на сумасшедшего.

Долго играть в I-Glasses PC 3D Pro, как и в других шлемах виртуальной реальности, трудно. Очки сильно нагреваются и начинают потеть окуляры. Но даже раньше этого времени устаёт мозг. Особенно неприятно, когда сбивается трэкер. От резких или наоборот слишком медленных поворотов головы, он немного теряется и в результате может быть так, что вы сидите, опустив голову вниз, а в игре в это время вы смотрите прямо или вверх. Время от времени трэкер приходится сбрасывать кнопочкой на его корпусе. При этом надо смотреть прямо, чтобы он установился в правильном положении.

Заключение

Как я уже говорил, виртуальная реальность развивается очень медленно. С одной стороны высокие цены сдерживают спрос на HMD, виртуальные шлемы и аксессуары. С другой стороны уже появляются обеспеченные пользователи самых современных компьютеров, кто желает разнообразить свою игровую машину, добавив к ней виртуальную реальность. При цене I-Glasses PC 3D Pro чуть выше 1000$ и примерно такой же стоимости трэкера InterTrax2, комплект для виртуальной реальности получается сопоставимым по цене с очень хорошим современным ПК. Для многих организаций такая цена вполне доступна и системы виртуальной реальности помогают продавать интерьеры, дачные домики и служат в медицинских целях.

I-Glasses PC 3D Pro за счёт своей относительно невысокой цены становится ядром многих систем виртуальной реальности. И несмотря на то, что технологический уровень I-Glasses PC 3D Pro соответствует 2000 году (тогда мы делали обзор одного из первых HMD мониторов - Sony Glasstron PLM S700), виртуальная реальность, наверное, всегда будет штучкой из будущего. А раз так, то обеспеченные техноманы, торговцы мебелью и недвижимостью, работающие с компьютерами по инструкции и медицинские работники в условиях жёсткой конкуренции будут пытаться получить от виртуальной реальности новые ощущения и новые прибыли. 

Автор: LIKE OFF
Источник: www.hardwareportal.ru

Ссылки по теме

Сборка ПК дома - это не плохо, это - полезно

Грамотный апгрейд, или скрытые резервы вашего компьютера

Покупаем персональный компьютер. Что выбрать?...

Как выбрать правильный компьютер?

Компьютерная документация от А до Я - Главная