Бунецкий Дмитрий
Екатерина Степаненко
редактор Представьте себе мир, свободный от ограничений. В нем вы можете летать, как птица, колдовать, исследовать космос, погружаться на дно океана, общаться с другими людьми. Даже создавать собственные миры, с собственной физикой, химией и биологией, собственными законами и правилами. Вас не сдерживают расстояния, денежные вопросы, усталость. Всего этого попросту не существует. Главное — вовремя заплатить за интернет. И время от времени обновлять гаджеты.
Как вы уже догадались, речь пойдет о виртуальной реальности. В последнее время все громче звучат тревожные заявления о том, что человечество погрузится в вымышленные миры и постепенно вымрет. История доказывает: нет, нам не стоит бояться очередной страшилки вроде "Матрицы", напротив, виртуальность — это полезный инструмент, который используют не только геймеры, но и ученые, медики и так далее. Этот параллельный мир появился относительно недавно, но уже доказал свою полезность. А в ближайшее время, если верить заявлениям компьютерных гигантов, виртуальная реальность станет доступной и превратится в незаменимый атрибут жизни любого человека. В общем, вперед за белым кроликом!
СТАРТ: история с философией
Начать стоит с самого слова. Это сейчас оно может иметь пренебрежительный оттенок, мол, живешь в своем вымышленном мире, пока тут буйствует реальность. А вот древние римляне словом virtus обозначали "мужество", качество, свойственное настоящему мужчине и воину. Позже так стали именовать человеческую добродетель, проявление внутренней силы и способность что-то делать. Европейские средневековые философы называли "виртуальным" особый вид реальности — не столько существование, сколько способность к существованию. В общем, когда вы смотрите на желудь, то видите просто желудь. Когда на него глазел философ, он видел целый дуб, находящийся в "виртуальном", свернутом состоянии.
К ХХ веку термин закрепился в физике — появилось понятие "виртуальных частиц", существовавших в результате взаимодействия других частиц и исчезающих, как только это взаимодействие прекращается. Люди искусства называли так театр. Психиатры — определенный тип состояния человека. Этнографы — мифологические образы национальных традиций.
И только во второй половине ХХ века виртуальность стала синонимом искусственной реальности, созданной с помощью технических средств. К этому моменту фантасты уже вовсю использовали этот прием: у Рэя Брэдбери уже в 1950 году вышел рассказ "Вельд", а затем — и "451 по Фаренгейту", где сюжетообразующими приемами были "телестены", создающие воображаемый мир. А сериал "Звездный путь" подарил миру "Холодек" — голографическую палубу, способную имитировать все что угодно и позволяющую команде оказываться в воссозданном прошлом.
"Дамоклов меч". Тяжелое устройство пришлось подвесить.
В реальности все шло туже. Пионером того, что можно считать прообразом виртуальности, называют американского фотографа, кинооператора и режиссера Мортона Хейлига. В начале 60-х годов он показал публике устройство под названием "Сенсорама". Выглядело, по нынешним меркам, оно не очень: угловатый игровой автомат, который за 25 центов показывал зрителю двухминутный стереофильм со стереозвуком, дул феном в голову, имитируя ветер, вибрировал и шибал в нос запахами. Но для того времени аттракцион казался невиданной диковинкой, позволявшей простому американцу ощутить полет на вертолете или поездку на мотоцикле. К сожалению, Хейлиг остался непонятым, так что последующие проекты — создание "шлема виртуальной реальности", к примеру — остались на бумаге.
Зато в 1968 году компьютерный инженер и ученый-информатик Айвен Сазерленд в Гарварде таки создает долгожданный шлем. До этого, в 1965-м, занимаясь совершенствованием дисплеев, он сказал бессмертную фразу: "Я думаю, что пределом развития дисплея будет комната, в которой компьютер может управлять существованием материи. Стул в такой комнате вполне сгодится для сидения на нем. Наручники, созданные в такой комнате, будут сковывать, а пуля, созданная в такой комнате, будет смертельной". В реальности получился "Дамоклов меч" — шлем с подключаемыми модулями для замера позиций головы оказался настолько тяжелым, что его пришлось подвешивать к потолку. Отсюда и неофициальное название прибора, который официально назывался "Надеваемый на голову трехмерный дисплей". В бинокулярном дисплее пользователь видел только проволочный каркас комнат, зато в перспективе и с возможностью вертеть головой.
Исследователь Майрон Крюгер начал экспериментировать с системами взаимодействия человека и компьютера примерно в то же время в университете штата Висконсин. Но громоздкие дисплеи, надеваемые на голову, его не вдохновили. "Любая польза, — писал он, — которую дисплеи приносили в плане визуального вовлечения, сводилась на нет громоздким оборудованием, которое ограждает участников от мира, в который они вовлекаются… Я решил, что этот опыт должен быть неотличим от реального опыта. Его нельзя отделять от действительности процессом надевания костюма, ношения приспособлений и подключением к компьютеру. Вместо чужой планеты, куда нужно проникать через шлюз, он будет похож на дверь в мир фантазии, куда можно войти, просто занимаясь своим делом".
Все семидесятые и восьмидесятые Майрон Крюгер создавал "ВидеоМесто" (VideoPlace), несколько связанных между собой по сети комнат, в каждой из которых находился большой экран и видеопроектор. Человек, заходя в комнату, видел на экране собственное примитивное изображение и силуэты людей в остальных комнатах. Он мог взаимодействовать с ними с помощью своего "аватара", использовать виртуальные объекты и так далее. В общем, то же, что сейчас позволяют делать приставки Nintendo Wii и Microsoft Kinect.
Дальше за разработки взялись игровые гиганты. И прогорели — в 1991 году пролетел мимо пользователя шлем от SEGA. Более-менее жизнеспособной оказалась система "Виртуалити" — напоминающий "Сенсораму" игровой автомат за баснословные 73 тысячи долларов, позволяющий играть в многопользовательские игры. Зато новостей о новых шлемах было так же много, как и сейчас. Но ни один из них так и не добрался до пользователя.
"Сенсорама" показывала двухминутный стереофильм со стереозвуком и дула феном, имитируя ветер.
КАК РАБОТАЕТ: очки и перчатки
Как вы уже поняли из истории, то, что происходит сейчас — далеко не ново. Подобно 3D-видео, идея виртуальной реальности зародилась десятки лет назад, но лишь в наше время, похоже, нашла технологическую базу, на которую можно опереться. Осталось разобраться, как это выглядит в наше время.
Начнем с изображения. Виртуальный мир можно посещать тремя различными способами. Первый и самый распиаренный из всех — шлемы и очки. Все они приблизительно одинаковы: содержат один или несколько дисплеев, систему линз для корректировки геометрии изображения и систему трекинга для отслеживания ориентации в пространстве (гироскопы, акселерометры и магнитометры). В общем, все то, что завещали нам Хейлиг и Сазерленд.
Второй способ передачи изображения — MotionParallax3D дисплеи, созданные по заповедям Крюгера. Так работают некоторые смартфоны и комнаты виртуальной реальности — они формируют иллюзию объема за счет вывода на дисплеи специально сформированных проекций виртуальных объектов. Проще говоря, они отслеживают, куда вы смотрите и где находитесь, и "надувают" изображение.
И, наконец, третий способ — ретинальный монитор, позволяющий сформировать изображение прямо на сетчатке глаза, в результате чего вы видите полноценного дракона, парящего над рабочим столом. Строго говоря, это не вирт, подобные системы используются в создании "дополненной реальности". Разница в том, что в полноценном вирте вы находитесь в полностью искусственном мире, а в "дополненной" видите проекцию созданных объектов на реальность.
В общем и целом, изображение — это наше все, потому что всю возможную мощь погружения в вымышленный мир обеспечивает именно оно. Что касается звука, то это стандартные даже для домашних кинотеатров многоканальные акустические системы. А тактильные ощущения обеспечивают устройства с обратной связью, которые в настоящее время вовсю применяются в тренажерах, дистанционном управлении роботами и так далее.
Ну и, наконец, взаимодействие. Сюда входят вполне реалистичные контроллеры вроде руля с педалями, джойстика, целеуказателя-пистолета и так далее. Если ваши интересы в виртуальности выходят за пределы игр, используются перчатки, позволяющие управлять объектами, либо видеокамеры, отслеживающие перемещение рук. А вот костюма виртуальной реальности пока нет — во всяком случае, в свободном доступе. Слишком уж дорого создавать полноценный кокон, передающий кожным сенсорам тактильные, температурные и вибрационные ощущения. С запахами пока тоже проблема.
ВПЕРЕДИ: полезный "запасной мир"
Самый главный бонус виртуальности именно в том, что она — нереальна. В реальности нельзя двадцать раз провести одну и ту же сверхсложную операцию, добиваясь идеального результата. В реальности нельзя взрывать АЭС, нельзя неправильно сажать самолеты, нельзя ворваться на закрытую базу и убить лидера террористов. В общем, слишком много запретов, цена которым — жизнь реальных людей, экологические проблемы и банальная дороговизна обучения.
Виртуальность все эти запреты снимает. Именно поэтому существуют полноценные симуляторы, позволяющие обучиться пилотированию самолетов (такой стоит даже на киевском заводе "Антонов"), авиадиспетчерскому делу (подобный симулятор есть в тренажерном центре "Украэроруха"). На тренажерах обучаются машинисты поездов, горноспасатели, медики и т. д. Даже обычное вождение машины давно можно изучить благодаря современным технологиям — достаточно скачать правильную программу. Что касается военных, то, откровенно говоря, именно благодаря изначально огромным бюджетам оборонки мы играем в стрелялки.
Сейчас ориентируются на создание недорогих и функциональных устройств. В первую очередь — для геймеров. Это и Oculus Rift, и Sony Morpheus и многие другие. Google даже рассказал, как делать очки из картона, в которые можно вставить смартфон и наслаждаться созданными мирами. Чем доступнее это будет, тем больше заработает игровая промышленность — даже если вы не хотите размахивать мечом, кося орков, вряд ли откажетесь от шанса почувствовать себя гонщиком "Формулы", пилотом истребителя или капитаном космического корабля.
Система Da Vinci позволяет хирургам видеть пациента изнутри.
Впрочем, с игроками есть одна проблема: пока нет возможности полного погружения (скажем, через нейроинтерфейс, как в той же "Матрице"), придется качать мышцы. Просто потому, что многие системы ориентированы на движение — скажем, используя в игре всенаправленную беговую дорожку вроде Omni, геймеру придется реально бегать от монстров. Я уже молчу о всевозможных боевых симуляторах вроде Mortal Combat, ради которых, возможно, придется изучить карате.
Но все это мелочи по сравнению с удовольствием, которое могут подарить шлемы и очки. Скажем, на основе Oculus Rift разработан симулятор Birdly: надев очки, вы ложитесь на специальное устройство с вентиляторами и просто парите над нарисованным городом, превратившись в птицу. Можете пикировать, выполнять фигуры высшего пилотажа, усиленно махать крыльями — или использовать воздушные потоки. И все это не какая-то фантастика, а реально существующая вещь.
А еще в виртуальности можно строить здания, города и миры. Но работа творца — это одно. Совсем другая вещь — спасение жизней. Медикам необходимы виртуальные операции на виртуальных пациентах — они безопасны и позволяют отточить мастерство и подготовиться к любой чрезвычайной ситуации. Так, к примеру, система "Да Винчи" позволяет хирургу с помощью 3D-камер увидеть тело пациента изнутри и передать движения на инструменты, находящиеся внутри человека.
Кроме этого, виртуальность позволяет лечить фобии и помогает реабилитации пациентов. Здесь стоит вспомнить программу SnowWorld. Пациенты с тяжелыми ожогами помещались в виртуальную реальность, где могли гулять по заснеженной чудесной стране и играть в виртуальные снежки. Казалось бы, игрушка, но программа реально помогает облегчить боль без использования медикаментов. А программа SpiderWorld, где люди взаимодействуют с пауками, помогает лечить арахнофобию.
Симулятор птицы. Можно кружить над городом, махая крыльями.
Главные темы