Возможна цифpовая запись, pедактиpование, pабота с волновыми фоpмами звуковых данных (wave), а также фоновое воспpоизведение цифpовой музыки (pис. 8)
| Вид материала | Лекция |
- Курсовая работа по базам данных (6-й семестр) Возможна постановка задачи в области, 107.15kb.
- Тема урока № урока по теме, 49.57kb.
- Задание для учащихся 2 «А» класса на 9 – 13 ноября, 35.07kb.
- Химия е. А. Сеген, 141.72kb.
- Книга предлагает учителям литературы варианты использования экранных и звуковых средств, 1714.79kb.
- Урок развития речи и музыки на тему «Сочинение отзыв на Первую симфонию П. И. Чайковского», 31.53kb.
- Программа дисциплины дпп. Р. 02 Традиции русской духовной музыки, 124.88kb.
- Экспериментальная программа по истории музыки. История западноевропейской музыки, 38.59kb.
- Программа дисциплины Базы данных Семестры, 12.06kb.
- British rock-the first wave / disc eyes 1-2 / the kinks, 7482.23kb.
3D панели.
Эти устройства можно сравнить с VR-очками, но с тем отличием, что они одеваются на монитор. При использованием 3D панелей изображение на обычном мониторе обретает глубину, правда есть одно ограничение: диагональ дисплея должна быть 17 или 21 дюйм.
Производством стереоскопических экранов занимается Nu-Vision Technologics, inc. Разработчики утверждают, что их продукция не требуют каких-либо дополнительных устройств и не утомляют глаза. Насколько я понял, такие панели состоят из нескольких слоев поляризующих стекол и работают пасивно.
3D звук.
Существует несколько технологий создания 3D-звука. У Creative это EAX, y Aureal - A3D, y Microsoft это DirectSound3D, реализованный в библиотеках DirectX. Все они позволяют воспроизводить настолько реалистичный звук, что его трудно отличить от настоящего. Поэтому для более глубокого погружения в виртуальные миры все HMD снабжены наушниками. Сейчас ими стали снабжать и некоторые стереоочки.
Трехмерный звук заставляет воспринимать игру по-другому. Ощущения становятся настолько реалистичными... эти голоса и выстрелы в тонелях и трубах меняются при выходе на открытые пространства, переливаются на ветру... в общем лучше один раз услышать, чем сто раз прочитать.
Vr - перчатки.
Пока что перчатки для виртуальной реальности не заняли таких прочных позиций, как некоторые очки. Их технологии еще слишком дороги для развлечений, хотя и могут быть доступны в некоторых виртуальных залах от Electronic Visualization Lab. Хотя чаще всего они используются не для игр.
Отслеживать движения пальцев им помогает сложная система эластичных световодов и пара десятков датчиков. Как только палец начинает сгибаться, световод сужает просвет, а датчики улавливливают падение интенсивности света на каком-либо участке. Адекватно этим изменениям ведет себя кисть в виртуальном пространстве. Естественно, эта технология разработана больше для научных исследований, нежели для игр. Посудите сами: зачем в 3DAction'e (тем более в RTS) отслеживать движения пальцев?
Есть и технология с механическими датчиками, но она тяжела и несовершенна.
VR-перчатки со световыми сенсорами производит известная калифорнийская фирма Virtual Technologies, Inc. Самые простые варежки их производства называются CyberGlove. Cуществует 18-сенсорная модель, отслеживающая движения пальцев и 22-сенсорная, способная ещё и уловить сгибание/разгибание всех пальцев (кроме большого). Ниже вы видите 18-сенсорную разновидность.
Эти перчатки способны ошибиться лишь на 0.5-1 градуса. 22-сенсорная модель снимает показания 149 раз в секунду, а 18-сенсорная - 112.
Помимо этой продукции можно встретить 5th Glove компании Computers & more.
Технологически эти перчатки схожи: все они базируются на световодах.
Мы рассмотрели перчатки, которые снимают показания в кисти, но при этом ни как на нее не воздействуют. Та же фирма Virtual Technologies, Inc. предоставляет нам возможность почувствовать виртуальный мир своими руками. Они произвели устройство с обратным тактильныи воздействием. Называется оно CyberGrasp.
Эти крючья одеваются поверх перчаток и при необходимости препятствуют сжиманию кисти. Насколько сильно это воздействие? До 12 Н на каждый палец. Кто забыл, напомню: силу в 1 ньютон надо приложить, чтобы килограмовому телу изменить ускорение на 1 м/с. Или это сила тяготения, действующая на 1/9.8 килограма. Максимальное воздействие CyberGrasp'a сравнимо с тем, которое вы испытаете, подвесив по 1.2 Кг на каждый палец при прямом локтевом суставе. А по-правде напрягаться придется чуть больше: сама лапка еще 350 г весит.
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 вы сможете почувствовать не только неровности виртуальных объектов, но и их температуру. Такое устройство наиболее полно передает тактильное воздействие на руки.
Датчики кисти.
Помимо перчаток существуют и другие устройства слежения за перемещениями кисти. В самые простые встроен только position tracker, отслеживающий перемещения небольшого кубика, который нужно держать в одной из рук. По сравнению с остальной продукцией это устройство стоит дешево-от 20 до 40 долларов.
Производством таких датчиков занимается фирма Ascension Technology Corporation.
Выше вы видите датчик MibiBird. Он способен отследить вашу кисть при вращении ±180° по вертикали и горизонтали, а так же ±90° вокруг своей оси. Как утверждают производители, датчик может ошибиться лишь на 0.1-0.5 градуса.
Приспособление Motion Star схоже с MibiBird, с той разницей, что оно более массового характера.
Существуют и более чувствительные приборы, но функция от этого у них не меняется.
VR-костюм.
Самым полным набором оборудования для виртуальной реальности является виртуальный костюм. Он состоит из обтягивающего комбинезона со множеством магнитных сенсоров, которые отслеживают движения всех частей тела. К нему добавляется HMD, датчик(и) кисти (реже перчатка) и провода для присоединения всего этого к компьютеру. Тогда уж точно будет полный комплект ощущений. Единственное, чего не хватает, так это ForceFeedback VR-костюмов. Хотя кто знает, может, работы по созданию таких кстройств уже ведутся?
На этом рисунке изображен SpacePad от Ascension Technology Corporation. Подключается он к обычной шине ISA. Датчики на костюме действуют лишь в магнитном поле, так что для функционирования такой одежки необходимо постоянно находиться на какой-то бочке.
Кресла ВР.
Такое необычное устройство предлагает компания Computers & more.
Это кресло снабжено несколькими стереоколонками, передающими все изменения с помощью звуков. Не знаю, понадобится ли оно хоть кому нибудь при стоимости в $400-за такую цену проще купить нормальное кресло и хорошую звуковую катру с 5-ю колонками.
Манипуляторы для ВР.
Кроме костюма ВР как манипулятором можно воспользоваться кучей других устройств.
Самые распространенные - это джойстики с системой ForceFeedback от Immersion Corporation. Они способны сопротивляться вашим действаиям примерно так же, как их родственники на машинах и самолетах. Рули при езде по кочкам будут вырываться из рук, джойстики в реактивном самолете не станут беспрепятствено выводить вас из "штопора" - на каждое действие будет свое противодействие. Многим эта технология не нравится, уж больно она мешает наслаждаться игрой. Хотя не исключено, что немного погодя бывшие противники убавят пыл и скажут, что так даже лучше.
Бесхвостая FEELit Mouse - еще одно изобретение от Immersion Corporation.
Такие мышки способны передавать неровности рельефа на экране руке пользоваеля. Вы сможете почувствовать каждую иконку и букву. Мышь для слепых :)? Все, что требует это устройство - драйвера и специальный магнитный коврик.
В продолжении темы мышек, Ascension Tecnology Corporation предлагает 6D Mouse. С виду это трехкнопочная мышь с необычным дизайном, но внутри у нее еще есть и датчики, отслеживающие поднятие и вращение.
Такие мышки упрощают проблему свободного перемещения в 3D пространстве. Разработчики рассматривают ее как дешевую альтернативу VR-перчаток.
Фирма SensAble Technologics разработала серию манипуляторов специально для виртуальной реальности.
Называется это устройство PHANTOM. Несколько рычагов обкстечивают полный контроль над перемещениями в ВР. Для нормальной работы необходим специальный набор библиотек GHOST SDK (General Haptic Open Software Toolkit), написанных на С++. Разработчики могут скачать эти библиотеки с сайта SensAble Technologics и обеспечить своим приложениям поддержку PHANTOM'a.
Перспективные устройства.
В лекции не рассмотрены устройства имитации обоняния и вкуса. Насчет последнего не знаю, а вот примитивное устройство имитации обоняния уже известно. Оно состоит из системы химических аэрозолей, смешивающихся при необходимости. У подопытных сперва было ощущение восторга, а потом совсем небыло ощущений. Дело в том, что химический состав балончиков не безвреден - он притупляет чувствительность нашего носа. Поэтому первое время люди, испытавшие на себе это чудо техники, совсем не различали запахи. А создатели даже и предположить не могли о таком побочном эффекте. Мне кажется эти устройства уже лишние: кому интересно испытать полноту ощущений в канализации или на свалке?
Технологии виртуальной реальности сегодня очень быстро развиваются. Сама ВР применяется во многих сферах жизни. Роботы, которыми управляет человек из виртуальной реальности, выполняют опасную или тонкую работу. Для создания игр широко применяется технология Motion Capture, позволяющая "снять" движения с человека и присвоить их трехмерной модели. К примеру, этот метод применялся в некоторых играх благодаря чему мы можем видеть и крадущегося вора, и танцующих скелетов. Та же технология исползуется и при оживлении рисованных персонажей в голивудских фильмах. Ну и наконец, виртуальная реальность может и
спользоваться для развлечений, ведь она помогает представить себя в другой роли и в другом обличии. Кто бы отказался поплавать рыбкой в коралловых рифах? Или воспарить птицей над небесами? Все это заставляет стремительно развиваться VR-технологии. Многие из них стоят больших денег, но кто знает, может быть описанные устройства завтра станут обыденностью, а затем и вовсе вытеснятся новыми.
Аппаратная поддержка виртуальной реальности.
Способы и средства отображения
Передвижение в виртуальном пространстве
Тактильная обратная связь
Звуковая поддержка виртуальной реальности
Способы и средства отображения
Проще всего "окунуться" в виртуальный мир можно, наблюдая с помощью обычного дисплея компьютера. Такая система имеет высокое разрешение и не нуждается в дополнительных аппаратных средствах. В то же время это по сути всего лишь система трехмерной визуализации, которая не позволяет зрителю ощутить себя внутри виртуального пространства. Изображение можно сделать стереоскопическим, но при этом скорость построения снизится вдвое, т.к. надо строить два разных изображения для каждого глаза. Однако можно так построить алгоритмы формирования изображений, чтобы в них учитывалась корреляция между обоими изображениями, и тогда дополнительная вычислительная нагрузка составит менее 20%. Существует также множество прочих приемов создания стереоэффекта: использование анаглифических изображений, использование специальных жидкокристаллических очков с затворами, попеременно закрывающими поле зрения каждого глаза (мультиплексированиево времени), поляризационных очков. Можно создавать два изображения на разных половинах дисплея и с помощью специальной оптики проецировать каждое из них на соответствующий глаз наблюдателя. Есть также экзотические методы с использованием трехмерного изображения в пространстве с помощью лазерных лучей и вращающихся зеркал. Можно наложить на экран решетку, сконструированную так, что один глаз видит только четные, а другой - только нечетные строки развертки (требует специальной подготовки изображения). Все эти методы дают стереоэффект лишь при определенном положении зрителя в пространстве. При всех других положениях будут наблюдаться более или менее сильные искажения. В "погружающей" виртуальной раельности используется шлем-дисплей - Head-Mounted Display, HMD. В шлемах-диcплеях часто используют мини- телеприемники с жидкокристаллическими экранами. Их достоинствами считаются невысокая цена, компактность и маленький вес, а недостатками - низкая контрастность, медленная смена кадров инизкое разрешение. Для повышения разрешения можно использовать мини-телемониторы, но они имеют слишком большой вес и излучают сильные электромагнитные поля.
Передвижение в виртуальном пространстве
АППАРАТУРА ОТСЛЕЖИВАНИЯ Обычная двумерная мышь позволяет указывать точки на плоскости, т.е. имеет всего две степени свободы. При работе с ВР приходится задавать координаты точек уже в трехмерном пространстве, т.е. нужен инструмент с тремя степенями свободы, а для осуществления поворотов вокруг осей - с шестью степенями свободы. Обычную мышь можно использовать для "настольных" систем ВР, когда повороты исмещения осуществляются с помощью специального интерфейса режимов или более наглядной модели - "виртуальной сферы", окружающей заданный объект. Можно просто удерживать нажатой одну кнопку мыши для управления перемещением по осям, а другую - для управления наклоном и поворотом. Однако в погружающей среде нужно переходитьк использованию шестистепенных позиционных датчиков. Наиболее распространены устройства, построенные на ортогонально расположенных электромагнитных индукционных датчиках. Такие устройства обеспечивают высокую точность позиционирования и быстродействие. Акустические методы позиционирования основаны на использовании коротких ультразвуковых сигналов, принимаемых группой микрофонов, находящихся на определенном расстоянии от объекта. Самая высокая точность и громоздкость отличает устройства смеханическими контактами. Все эти датчики определяют абсолютное положение объекта в пространстве. Можно же вычислять координаты объекта на основании проделанных перемещений с помощью манипуляторов типа джойстик, но он должен иметь две кнопки как минимум. УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ Кроме задания положения объекта в пространстве желательно также иметь возможность указывать команды, которые должны быть исполнены в определенных точках. Это можно сделать через клавиатуру, "плавающую мышь" или с помощью сенсорной перчатки. Сенсорная перчатка дает возможность непостредственного отслеживания движений руки. Для определения величины углов сгиба пальцев в перчатке VPL DataGlove использованы оптические волокна, в других моделях применяются датчики натяжения.
Тактильная обратная связь
В сенсорных перчатках для имитации прикосновения руки к объекту используется тактильная обратная связь. Наиболее просто ее реализует небольшой динамик на ладони; рука хорошо чувствует щелчок, издаваемый динамиком в ответ на какое-либо событие. Для получения ощущения прикосновения к виртуальным объектам чаще всего используют надувные воздушные баллончики регулирующие жесткость давления перчатки напальцы. Делались попытки применить пьезоэлектрические кристаллы, которые при вибрации создают ощущение давления, а также сплавы с памятью формы, которые можно заставить изогнуться, пропуская через них слабый ток. "Силовая" обратная связь может бытьреализована и без сенсорных перчаток, например, с помощью рукояти типа ручки газа мотоцикла, которая может менять силу своего сопротивления повороту. Тактильная обратная связь весьма чувствительна к характеристикам контуров обратной связи : пользователь подсознательно реагирует на импульсы от системы и корректирует свою реакцию еще до того, как система успеет отработать предыдущие реакции. Считается, что для создания надежной иллюзии ощущения объекта тактильная система должна иметь скорость обновления информации в диапазоне 300-1000 Гц, что по меньшей мере на порядок выше, чем скорость обновления визуальной информации.
Звуковая поддержка виртуальной реальности
Звук является одним из наиболее важныхфакторов оживления любого трехмерного мира. Звук дополняет визуальную информацию и предупреждает пользователя о событиях, им не видимых. Для сигнализации вполне достаточно монофонического звука, причем если этот звук контекстуально связан с каким - либо видимым объектом, то он будет восприниматься как исходящий от этого объекта. При необходимости создавать источники звука, локализованные в трехмерном пространстве, используется специальная аппаратура. В устройствах на базе электронной модели наружного уха звук моделируется таким образом, что он воспринимается как идущий из заданной точки в пространстве. Для придания звуку большей естественности можно учесть отражение отпредметов в виртуальном помещении.
Передача чувства осязания по интернету (лаборатория виртуальной реальности при университете Буффало)
Чувство осязания передали по интернету -
Ученые из лаборатории виртуальной реальности при университете Буффало разработали новую технологию передачи чувства осязания по интернету.
Исследователи утверждают, что их способ передачи тактильных ощущений принципиально отличается от всех изобретенных раньше.
По словам ученых, они добавили к существующим технологиям новое измерение, сделав передачу ощущений более объемной и полной. Речь идет о том, что если раньше на расстоянии можно было понять, чем занимается другой человек, то сейчас можно узнать, что он при этом чувствует. Разница между этими двумя технологиями принципиальная, утверждают исследователи. "Вы держите в руках карандаш. Если я буду держать вашу руку и писать ею, вы будете чувствовать, как вашу руку водят туда-сюда, но вы не будете ощущать, что вы пишете", - объясняет директор лаборатории и ведущий проекта Тенкурусси Кесавадас.
Твердое или мягкое?
Ученые с успехом добились передачи ощущения от прикосновения к мягкому и твердому объекту, а также от предметов различных форм. Исследователи называют этот метод ответным осязанием, а суть его заключается в передаче на расстояние ощущений одного человека другому.
Ученые разработали специальную перчатку, напичканную различными сенсорами. Первый человек - "генератор" ощущений - одевает перчатку и
дотрагивается до какого-либо предмета. Данные от датчиков мгновенно
поступают по интернету в компьютер, за которым сидит "человек-приемник", также снабженный сенсорными устройствами. Он должен повторять движения "человека-генератора", следуя указаниям компьютера. Если он делает неверное движение, компьютер корректирует его.