Можно переходить к тому, как в ней оказаться. Для этого потребуются специальные устройства. Все они появились относительно недавно и являются новинками на рынке, однако даже в этом случае принцип «дайте мне самое последнее» не всегда обеспечит вам удачный выбор. Потому предлагаем пройтись вместе с нами по джунглям устройств виртуальной реальности, чтобы получше разобраться.

Во-первых, сразу определимся в терминологии. Вы можете рядом услышать такие понятия, как видеоочки, очки виртуальной или дополненной реальности, шлем виртуальной реальности – и это не синонимы. Всё это отдельные типы устройств с разным функционалом.

Видеоочки: домашний помощник

Видеоочки – это обычное дополнение к системе домашнего кинотеатра. Они не работают как автономное устройство, а просто помогают вам лучше воспринимать то, что показывает ваша крутая плазменная панель – не более. Пусть некоторые из них и позволяют вам смотреть трёхмерное видео или даже сферическое, однако это нельзя сравнить с другими устройствами.

Вывод: Видеоочки не смогут вам продемонстрировать виртуальную реальность во всей красе, это скорее аксессуар к домашнему телевизору.

Очки дополненной реальности: новая надежда

Также существуют очки дополненной реальности. Самыми первыми из них были Google Glass – это очки, которые должны были «дополнять» реальные объекты, которые вы видели через стекло. Проект потерпел оглушительное поражение и никого особенно не впечатлил. В первую очередь, пользователей не устроило несовершенство их работы, примитивность функций и довольно странный внешний дизайн.

Несмотря на этот провал, недавно Microsoft решили вложиться в схожий проект ещё одних очков дополненной реальности – HoloLens. Прототип очков выглядит поинтереснее Google Glass, а сама система их работы должна быть более совершенной. Ключевая разница в том, что проект от Microsoft будет использовать голографические изображения для дополнения реальности (потому такое название), и, следовательно, их функционал будет куда шире. Кроме того, они будут автономными и не потребуют соединения с каким-либо устройством (как Google Glass нуждались в носителе операционной системы Android).

Вывод: Сейчас всерьёз рассматривать очки дополненной реальности как вариант для покупки даже не стоит, потому как никаких законченных устройств на рынке нет.

Очки виртуальной реальности и VR-гарнитуры: синица в руках

Основное отличие очков дополненной реальности от очков виртуальной реальности в том, что первые не смогут обеспечить вам полное погружение в виртуальный мир. Такого типа очки будут скорее помощником в образовательных целях, бытовых, полезны в работе.

А вот очки виртуальной реальности смогут обеспечить вам полное погружение. Самыми известными очками такого типа пока остаются Samsung Gear VR – и выглядят они как полноценный шлем. Некоторые называют это устройство компромиссом для тех, кто хочет погрузиться в виртуальный мир за относительно небольшую плату.

Gear VR работают от смартфона Samsung (можно приобрести шлем для Note 4 или Galaxy S6, а также для некоторых других последних моделей). Телефон вставляется в корпус шлема с линзами и соединяется с ним по microUSB.

Характеристики: Разрешение изображения будет зависеть от того, какой смартфон вы используете. Не стоит забывать, что это мобильное устройство, потому ждать супервысоких характеристик графики изначально не стоит. Разработчики контента изначально снижают качество изображения и детализацию, чтобы смартфон, по мощности значительно уступающий полноценным компьютерам, мог справиться с выводом двух картинок с высокой скоростью обновления, необходимой для создания эффекта погружения.

Управление: Контролировать процесс можно с помощью встроенных кнопок, дополнительно можно докупить джойстики и тачпады.

Цена: Устройство стоит $99, однако сразу стоит предупредить, что очки будут бесполезны без последнего телефона-флагмана от Samsung. По характеристикам очки могут работать только вместе с самыми топовыми моделями телефонов, потому формально к этой сумме можно прибавить ещё $600-1000, не говоря уж о дополнительных контроллерах, без которых половина игр будет попросту недоступна.

Недостатки: Все мы помним скандал, связанный со взрывающимися телефонами от Samsung. Многие пользователи Gear VR жаловались, что телефон был раскалённым во время использования очков.

Вывод: Особо опытным геймерам устройство революционные ощущения не обеспечит, и это скорее можно назвать устройством для несерьёзного ознакомления с миром виртуальной реальности. Если вам понравится, вы точно захотите перейти к чему-то более серьёзному, и очки Gear VR вам будут уже не нужны.

Помимо Samsung, можно обратить внимание и на другие очки виртуальной реальности – Carl Zeiss VR One, Avegant Glyph, Archos VR Headset, Deepoon E2. Аналогов таких устройств существует несколько десятков, все они имеют свои недостатки и преимущества.

Самыми доступными очками можно назвать Google Cardboard – и вначале они не воспринимались иначе, кроме как как шутка от корпорации. В Google показали, как буквально на коленях собрать из подручных средств устройство для виртуальной реальности – потребуется картон, пара линз и ремни для крепления.

Цена: Около $15. И высокая вероятность получить их бесплатно на каком-либо тематическом мероприятии.

Вывод: Это устройство (если его можно так назвать) идеально подойдёт для новичка, которому хочется познакомиться с виртуальной реальностью.

Шлемы виртуальной реальности: тяжёлая артиллерия

Самым внушительным устройством на рынке виртуальной реальности сейчас остаются шлемы. И пусть они выглядят как футуристические очки, именно они могут обеспечить полное погружение в виртуальную реальность.

Конечно, самым известным – из-за своего первенства – остаётся Oculus Rift. Первая версия шлема для разработчиков появилась еще летом 2013, но первая коммерческая версия для потребителей стала продаваться с апреля этого года. Шлем был очень ожидаемым на рынке виртуальной реальности. С одной стороны, устройство вызвало огромный интерес и принесло виртуальную реальность в массовое сознание, с другой стороны – показало, что в этом направлении ещё работать и работать.

Характеристики: Шлем оснащен парой дисплеев с общим разрешением 2160×1200 и демонстрирует частоту кадров 90 Гц. До сих пор это считается так называемым «золотым стандартом», который наиболее сбалансирован и приятен для восприятия.

Управление: В комплекте шлем имеет контроллер от игровой консоли xBox One. Шлем используется вместе с компьютером, на котором запускаются игры (или любой другой специализированный контент).

Цена: Базовая комплектация стоит $599. Дополнительно придётся заплатить $200 за контроллер Oculus Touch. И всё это будет бесполезным без очень хороших технических характеристик вашего компьютера. Потому без обновлённого «железа» не стоит даже задумываться о покупке Oculus Rift. Продавцы вместе со шлемом сразу предлагают собрать подходящий компьютер, цена которого начинается от $1000 (и доходит до бесконечности).

Недостатки: То, что Oculus Rift был первым, является и преимуществом, и недостатком. С одной стороны, разработчики добились того, что виртуальная реальность у многих ассоциируется очень прочно только с этим устройством. С другой – конкуренты «подглядели» многие плюсы и постарались исправить многие ошибки Oculus Rift. И так как он был первым, он в любом случае будет дорабатываться и совершенствоваться, а потому назвать его самым лучшим сейчас на рынке попросту нельзя.

Вывод: Oculus Rift можно купить в том случае, если вы хотите попробовать оригинальный шлем, который был первым на рынке и открыл эру устройств такого типа. Однако не стоит рассчитывать, что он будет актуальным уже через некоторое время – мало того, что его могут превзойти конкуренты, сама компания может выпустить его обновлённую версию. И уж точно версию апреля этого года покупать не будет смысла.

HTC Vive стал вторым шлемом виртуальной реальности на рынке. Он начал продаваться меньше чем через месяц после Oculus Rift, однако сам проект выглядит несколько более доработанным в сравнении с первым шлемом.

Характеристики: Разрешение шлема не отличается от основного конкурента – 2160×1200, та же частота кадров – 90 Гц. Отметим, что оба шлема имеют угол обзора в 110 градусов, однако в случае с Oculus Rift некоторые жаловались на недостаточную ширину кадра. От пользователей HTC Vive таких жалоб не поступало.

Управление: Здесь HTC, безусловно, превзошли своих конкурентов. В комплексе со шлемом идёт набор сенсоров (система называется Lighthouse), которые ставятся по углам помещения. Они отслеживают местоположение пользователя и не так ограничивают его в передвижениях, как тот же Oculus Rift. Дополнительно в комплекте идут контроллеры для манипуляций в виртуальной реальности. Впрочем, справедливости ради стоит отметить, что когда в октябре этого года Oculus Rift стал предлагать пару аналогичных контроллеров, то в результате это привело практически к одинаковым возможностям и цене.

Цена: Шлем HTC Vive доступен за $799. И опять же – не стоит забывать о топовом компьютере, без которого устройство использовать не получится.

Недостатки: Как ни странно, их нет. Шлем предлагает большое количество контента, исправно работает, имеет в наличии все нужные дополнения. Возможно, единственный недостаток на фоне конкурентов – высокая цена.

Вывод: Наличие системы сенсоров в комплекте «из коробки» и сотрудничество со Steam (который принадлежит Valve – партнёру HTC) выгодно отличает HTC Vive от своего прямого конкурента. Кроме того, его выход не сопровождался жалобами с неудачной доставкой, недоработкой софта. Однако и цена у этого устройства выше. Кроме того, необходимо понимать, что даже система сенсоров не позволит вам бегать в виртуальном пространстве – шлем всё также предназначен для «сидячих» игр – однако они несколько разнообразнее, чем у Oculus Rift.

Шлем виртуальной реальности PlayStation VR вышел намного позже остальных – в октябре 2016 года. У Sony была фора в полгода на исправление ошибок.

Стоит сразу отметить дизайн, о чём мы не упоминали раньше – уже на промо шлем выглядит куда более впечатляющим, чем у конкурентов. Светодиоды, необычная форма, а также сам принцип крепления на голове кажется более футуристическим.

Характеристики: В анонсах разработчики уверяли, что им удастся обойти конкурентов и выдать разрешение 2160×1200, однако на деле оказалось, что шлем имеет разрешение 1920×1080, что в итоге проигрывает двум прямым конкурентам. Однако есть и плюс – частота кадров у шлема – 120 Гц, что выше, чем у конкурентов. Таким образом, картинка выглядит более плавной и реалистичной, хоть и незначительно хуже по качеству.

Управление: Этот шлем предназначен не для компьютера, а для игровых консолей от Sony. За отслеживание действий пользователя отвечает соответственно камера PlayStation Camera консоли и сенсор Move. По сути, этот же принцип используется и у HTC Vive, и у Oculus Rift.

Цена: Официальная цена шлема — $399. Не забудьте, что без игровой консоли от Sony, а также камеры, устройство будет бесполезным. К тому же, для полного погружения вы захотите докупить и контроллеры, что увеличит цену полного комплекта примерно до $900.

Недостатки: Более низкое разрешение изображения в сравнении с другими шлемами, что делает изображение менее детализированным.

Вывод: Устройство в целом по характеристикам сравнимо с конкурентами, однако отличительная его особенность – работа с консолью. По сути, Sony ориентировались в первую очередь на своих же клиентов, которые уже приобрели игровую консоль и хотят разнообразить её с помощью шлема. Учитывая то, что база пользователей консолей от Sony насчитывает более 40 миллионов преданных фанатов, можно считать, что PlayStation VR в магазинах не залежится. Вместе с тем, Sony контролируют качество контента, выпускаемого для консолей, потому можно рассчитывать, что шлем позволит играть в уже известные хиты для PlayStation в виртуальной реальности. Более демократичная цена также делает шлем конкурентоспособным.

Так что же выбрать?

Подведя итоги, можем сказать, что по техническим характеристикам и качеству работы пока лидером можно назвать HTC Vive, который обеспечивает наиболее полноценную работу и кажется самой доработанной версией шлема на рынке. Плюсом является также доступ к контенту от Steam, хотя и библиотека двух других шлемов выглядит более чем достойной.

При этом если у вас нет желания тратить столько денег на виртуальную реальность, неплохим бюджетным вариантом станет PlayStation VR (если вы уже являетесь счастливым обладателем игровой консоли).

Для серьёзного виртуального опыта трудно рекомендовать VR-очки, так как они вряд ли позволят вам ощутить всю прелесть виртуального мира. Oculus Rift проигрывает своим конкурентам и по характеристикам, и по цене, а выигрывает только в маркетинге, оставаясь известным как первый VR -шлем.

Реальность, то что мы видим, слышим, осязаем, воспринимаем при помощи наших органов чувств, относительна. Кажется, эта мысль очевидна уже для большей части человечества. Если заменить сигналы, посылаемые в наш мозг «чувствами», на другие, сгенерированные тем или иным способом, мы можем не заметить подмены. Остается только надеяться, что идея фильма «Матрица» еще не нашла своего технического воплощения. Это, конечно, утрированный риск виртуальной реальности, но забывать о нем не следует.

Термин «виртуальная реальность» часто используют применительно к самым разным системам вплоть до того, что под ним понимают интернет. Естественно, столь вольное обращение с терминологией вызывает большую путаницу. Если уточнить, то понятие «виртуальной реальности» (ВР) обозначает некий искусственный мир, сконструированный при помощи компьютерных технологий, в который человек может полностью погрузиться не только как наблюдатель, но и как участник. Системы ВР – это технические устройства, создающие иллюзию присутствия в этом искусственном мире и в ряде случаев позволяющие манипулировать его объектами.

Сам термин «виртуальная реальность» далеко не нов. Писатели-фантасты давно облюбовали эту тему и немало поспособствовали ее развитию. Появились миры Лема, Бредбери, братьев Стругацких – чем не виртуальная реальность? Правда, только в воображении читателя. Причем тут реальность? А вы вспомните, как зачитавшись любимой книгой, не замечали, как летит время, а если кто-то вас позвал, требовалось несколько секунд, чтобы вернуться к действительности. Иными словами, вы погружались в вымышленный мир. Но для его визуализации важен эффект присутствия.

По большому счету, все, что мы называем произведением искусства, есть виртуальная реальность в широком смысле. Это, прежде всего, театр, развившийся в современные интерактивные шоу с множеством сценических эффектов, включая лазерные. Это изобразительное искусство – еще художники эпохи Возрождения использовали прием прямого взгляда, когда наблюдателю казалось, что нарисованный портрет провожает его глазами. Иначе, как магией, в средние века этот эффект объяснить было невозможно. С появлением фотографии был изобретен стереоскопический фотоаппарат (между прочим, нашим соотечественником Иваном Александровским в 1854 году). Появились стереоскопы, массовое распространение получившие в середине прошлого века, – прообраз современных очков виртуальной реальности.

Зал кинотеатра «Стереокино» в Москве, где зрители смотрели стереофильмы по безочковому методу. 1947 год

Новый уровень визуализации принесло изобретение кино братьями Люмьер. Уже первый коммерческий киносеанс в подвале «Гран Кафе» на бульваре Капуцинов в Париже 28 декабря 1895 года вызвал панику зрителей при виде надвигающегося на них паровоза . Затем кино стало звуковым, цветным, широкоэкранным и стереоскопическим. В советское время в Москве и некоторых крупных городах, помимо обычных, были кинотеатры с расширенным эффектом присутствия:

1. Стереоскопические. Кинотеатр «Москва» стал первым в мире коммерческим стереокинотеатром, в котором использовался безочковый метод проекции на экран, а в кинотеатре «Октябрь» был стереоскопический зал с анаглифическими очками.

2. Панорамные. Кинотеатр «Мир» тоже в Москве, где проекция велась с трех кинопроекторов одновременно.

3. Круговая кинопанорама на ВДНХ. Там экраны располагались по кругу на все 360 градусов.

Сейчас повсеместно имеем 3D-кинотеатры.

В 1962 году Мортон Хайлиг (Morton Heilig) в США получил патент на чудо техники под названием сенсорама.

Он был кинематографистом и ставил своей целью расширить до предела рамки кино: добавить к изображению и звуку вкус, осязание и запахи. Сенсорама, фактически, представляла собой аналоговый симулятор. Заплатив 25 центов и усевшись на подвижное сиденье, зритель мог посмотреть один из пяти двухминутных фильмов. Помимо цветного широкоэкранного стереоизображения и стереозвука, такие короткометражные ленты, среди которых были, например, демонстрации поездки по Нью-Йорку на мотоцикле или полета на вертолете, включали в себя и ощущения движения с вибрацией, поворотами головы и сиденья, использование различных ароматов, ветер, дующий в лицо. В наши дни появились аттракционы и кинотеатры 4D, 5D, даже 7D с подвижными сидениями, горячим и холодным ветром, брызгами, запахами и так далее.

Но все, о чем говорилось выше, страдает существенным недостатком – отсутствием интерактивности. Зритель пассивен, вынужден следовать сценарию и максимум, что может сделать, это прервать сеанс. В 90-е годы прошлого века была весьма популярна компьютерная игра King’s Bounty. Игрок управлял одним персонажем (класс которого выбирался из четырех предложенных) и мог открывать карту в любом направлении, выполнять задания, собирать артефакты в произвольной последовательности, то есть действовать самостоятельно. Виртуальная среда без свободы выбора в искусственном мире обобщается понятием 3D. Вот основные составляющие современной виртуальной реальности: погружение (интересный сюжет), эффект присутствия (визуализация) и интерактивность (свобода выбора развития сюжета).

Такие возможности предоставляют ВР-системы: самому включиться в действие, причем не только в фантастическом пространстве, но и как бы во вполне реальном мире, во всяком случае с точки зрения восприятия человека. Все это, судя по всему, и предопределило бум новых информационных технологий и, соответственно, их быстрое развитие. Помимо индустрии игр и развлечений, системы виртуальной реальности все больше проникают в сферу бизнеса. Они широко применяются для решения практических задач, включая моделирование хирургических операций, разработку прототипов автомобилей, техническое обслуживание и установку оборудования, оптимизацию логистических операций, визуализацию бизнес-данных, проведение военных учений, тренировку пилотов и т.д. Замещение физических объектов цифровыми моделями позволяет значительно сократить временные и денежные затраты.

Саймон Гантлетт (Simon Gauntlett, DTG) недавно сделал для семинара Европейского вещательного союза по технологиям производства обзорную презентацию о виртуальной реальности. Он посчитал необходимым объяснить, почему разработкой виртуальной реальности придется заняться всерьез. В качестве первого доказательства он приводит широкий ассортимент камер и очков, появившихся за последние несколько месяцев. Вторым доказательством служат мнения аналитиков, оценивающих рынок виртуальной реальности в сумму около 120 миллиардов долларов США в перспективе до 2020 года. По большей части в игровой индустрии, но кто знает, как разработчики игр и вещатели будут дальше взаимодействовать. Третьим аргументом стало увеличивающееся число компаний и организаций, вовлеченных в рынок виртуальной реальности. Главными проблемами в настоящее время остаются совместимость и отсутствие устоявшейся терминологии.

Существует несколько основных типов систем, обеспечивающих формирование виртуальной реальности:

Современные шлемы виртуальной реальности представляют собой скорее очки, нежели шлем, и содержат один или несколько дисплеев, а в простейшем случае вместо дисплея вкладывается смартфон. На экраны выводятся изображения для левого и правого глаза. В «продвинутых» шлемах (очках) для корректировки геометрии применяется система линз, а также система трекинга, отслеживающая ориентацию устройства в пространстве. Многоканальная акустическая система позволяет производить локализацию источника звука, что помогает пользователю ориентироваться в виртуальном мире с помощью слуха. Шлем может быть дополнен интерактивными перчатками и костюмом, в которые встроены датчики, передающие на компьютер информацию о движениях пользователя.

Как правило, системы трекинга для виртуальной реальности разрабатываются на основе гироскопов, акселерометров и магнитометров. Для систем этого типа важны: широкий угол обзора, точность работы трекинга при отслеживании наклонов и поворотов головы, а также минимальная задержка между детектированием изменения положения головы в пространстве и выводом на дисплеи соответствующего изображения.

Системы отслеживания движения глаз наблюдают перемещение зрачков и в каждый момент времени могут вычислить, куда именно смотрит человек. При изменении положения глаз пользователя относительно дисплеев, изображение на них соответствующим образом меняется. Системы айтрекинга определяют координаты глаз в пространстве. Для этого применяются различные технологии: оптическая (определение координат глаз на изображении с камеры, отслеживание активных или пассивных маркеров), существенно реже – ультразвуковая. Данные системы активно реализуются в маркетинговых, военных, научных и других целях.

Управляемый персонаж в виртуальном мире обычно повторяет эти движения. Существует два основных подхода. Первый – на человека крепится большое количество датчиков, и компьютер отслеживает движение этих датчиков в пространстве. Технология широко используется для съемки фильмов, где актер играет компьютерного или комиксного персонажа, для создания 3D игр и т.п. Главное средство взаимодействия с окружающим миром для людей – это руки. Поэтому идея создания «виртуальной руки» существует уже очень давно. Для этого предлагается использовать специальные перчатки, отслеживающее движение кистей рук и пальцев. Другой подход основан на распознавании образов. Если сказать проще, то человека снимает специальная видеокамера и определяет, что он сделал: махнул или, например, подпрыгнул.

Различного вида тренажеры, прообразом которых являлась та же сенсорама, но с обратной связью. Применяются для обучения вождению от автомобиля до самолета, а также в различных аттракционах типа виртуальных американских горок или переворачивающегося домика. В простейшем случае могут использоваться шлемы/очки с подвижным сидением и дополнительными органами управления. Для виртуального вождения лучше подходит имитация кабины автомобиля/танка/самолета и т.п. с дисплеями вместо окон.

6. На данный момент самыми совершенными системами виртуальной реальности являются проекционные системы, выполненные в компоновке комнаты виртуальной реальности (CAVE) . Такая система представляет собой помещение, на все стены которого проецируется стереоизображение. Положение пользователя, повороты его головы, направление взгляда отслеживаются вышеописанными трекинговыми системами, что позволяет добиться максимального эффекта погружения.

Комнаты виртуальной реальности (CAVE)

Устройство вывода, формирующее изображение непосредственно на сетчатке глаза. Пользователь помещает аппарат перед собой, система обнаруживает глаз и проецирует на него картинку, используя методы компенсации движения. В результате вы видите изображение, «висящее» в воздухе. Устройства данного типа ближе к системам дополненной реальности, поскольку виртуальные объекты, которые видит пользователь, накладываются на объекты реального мира. В таком виде небольшое VRD-устройство могло бы заменить полноразмерный монитор. VRD, проецирующий изображение на один глаз, позволяет видеть одновременно компьютерный и реальный мир, что может применяться для создания иллюзии «рентгеновского зрения» - отображения внутренних частей устройств и органов (при ремонте автомобиля, хирургии). Система VRD, проецирующая изображение на оба глаза, позволяет создавать реалистичные трехмерные сцены. VRD поддерживает динамическую перефокусировку, что обеспечивает более высокий уровень реализма, чем у классических шлемов виртуальной реальности.

Сегодня математические модели, программное обеспечение и графические подсистемы виртуальной реальности достаточно развиты и доступны для массового применения. Такие технологии в различных формах прочно входят в нашу жизнь. Прогресс в этой области движется достаточно быстро. Обещает ли обилие перспективных технологий прекрасное будущее?

Вернемся к тому, с чего начали, и обозначим риски массового внедрения систем ВР:

• Физические – у некоторых людей появляется тошнота, сильное головокружение вплоть до потери сознания.
• Информационной безопасности – к примеру, если пользователи могут менять внешний вид своих аватаров, они потенциально могут выдавать себя за других людей.
• Поведенческие – например, некоторые игровые (и не только) ситуации могут вызывать нешуточную агрессию отдельных индивидуумов.
• Конфиденциальные – виртуальная среда может резко расширить масштабы возможных нарушений неприкосновенности, потому что каждое поведение можно отследить, а каждый элемент - изменить.
• Финансовые – затратив немалые средства, вы можете получить совсем не то, на что рассчитывали.

Так что есть еще, над чем работать. Расширенная дискуссия и обсуждение проблем виртуальной реальности, разработка терминологии и выработка рекомендаций ожидаются в апреле текущего года на NAB-Show 2016 в Лас-Вегасе.

Разработка под AR и VR

Что такое полное погружение? Это когда разница между виртуальным и реальным мирами не ощущается. То есть, ты не чувствуешь, в каком из миров находишься.

В статье мы поговорим о том, что представляют собой технологии для полного погружения в виртуальную реальность в настоящее время, про плюсы и минусы разных типов обратной тактильной связи и про будущее полного погружения.

Материал подготовлен на базе лекции Дениса Дыбского, которая проходила на конференции VR-Today в рамках нашей образовательной программы «Менеджмент игровых проектов» в ВШБИ. Видео и конспект под катом.

Составляющие полного погружения

• Первый и самый важный момент - это визуальная картинка . Все привыкли, что погружение в виртуальную реальность происходит с помощью шлемов виртуальной реальности. Как правило, HTC Vive, Oculus Rift, Gear VR, PS VR и прочих шлемов, которые сейчас есть на рынке.
• Второй важный момент - это звук . Без звука в виртуальную реальность невозможно погрузиться на данный момент, поскольку картинка должна полностью сочетаться со звуком. Для того, чтобы пользователь, находясь в виртуальной реальности, смог позиционировать себя в пространстве и знать, где он находится.
• Следующий, еще более важный момент - это тактильная связь или haptic . В западной терминологии он называется haptic feedback - “обратная тактильная связь”.
• Симуляция вкуса .
• Симуляция запаха .
• Положение человека в пространстве .

Это 6 составляющих, которые позволяют человеку полностью погрузиться в VR. Рассмотрим подробнее обратную тактильную связь (haptic) . Это технология, позволяющая получать тактильную информацию через осязание. Это довольно сложная технология, на данный момент на рынке есть несколько вариаций ее реализации, которые позволяют по-разному передавать чувство прикосновения, ощущения и так далее.

Типы обратной тактильной связи:

• Первый из них - это силовая обратная связь . К примеру, в автосимуляторах с использованием руля чувствуется обратная тактильная отдача от него при столкновениях и так далее. Это и есть силовая обратная связь. Она позволяет почувствовать давление на руки (как правило) или на тело.
• Следующий и самый распространенный, самый изученный на данный момент тип обратной тактильной связи - это вибротактильный фидбек . Самый яркий пример - это вибрация смартфона. Она даёт нам знать, когда приходит сообщение или поступает звонок.
• Следующий тип довольно сложный и мало распространенный на данный момент на рынке, - это ультразвук . Он позволяет при помощи генерации звуков высокой частоты почувствовать форму и текстуру объекта. На данный момент на рынке есть пара решений, которые позволяют использовать эту технологию.
• Термальная обратная связь - еще один тип обратной связи. Он позволяет в виртуальной реальности почувствовать холод, тепло, переход от тепла к холоду и наоборот.
• Наверное, самый точный для передачи ощущений способ - это электростимуляция . К примеру, пояса для того, чтобы привести себя в форму, которые позиционируются как пояса для сжигания лишнего подкожного жира используют именно электростимуляцию. Это маленькие электрические импульсы, которые работают, как правило, на разной частоте, амплитуде и силе тока. В VR химическую реакцию довольно сложно сымитировать, но электростимуляцию очень легко воспроизвести. Можно настроить индивидуальный электрический сигнал под каждое ощущение и чувствовать прикосновение, попадание мяча в какую-либо часть тела или даже дождь.

Существующие проблемы

1. Сейчас для погружения в виртуальную реальность стимулируется всего лишь 2 чувства из 5 - это зрение и слух.
2. Еще бОльшая проблема, чем предыдущая - это наличие проводов в PC и консольных шлемах. Через шлем виртуальной реальности проходит большой объем данных, а для этого нужны провода. Для того, чтобы почувствовать себя полностью свободным в виртуальной реальности, нужно их убрать.
3. Проблема взаимодействия с виртуальным миром . Как правило, для того, чтобы полноценно с ним взаимодействовать, нужны контроллеры. Сейчас в роли контроллеров у разных производителей выступают обычные контроллеры Vive, Oculus Touch и др. Но для того, чтобы полноценно взаимодействовать с объектами, иметь возможность дотронуться до них, повернуть, взять, почувствовать его текстуру, вес, нужны перчатки виртуальной реальности. Что в них должно входить: как минимум это система захвата движения для того, чтобы можно было отслеживать положение руки в пространстве, то, как двигаются пальцы, сжимаются ли они, как рука поворачивается относительно всего тела. Должна отслеживаться мелкая моторика. При прикосновении к виртуальному объекту должна быть обратная связь. К примеру, текстуру можно сделать с помощью электростимуляции. Если это какой-то большой объект, к примеру, человек натыкается на стену руками, то, естественно это можно сымитировать вибротактильным фидбеком.
4. Из-за того, что на данном моменте на рынке присутствуют решения, которые в основном используют вибрацию либо силовой фидбек, это уменьшает качество взаимодействия в виртуальной среде , потому что они не позволяют максимально точно передать все ощущения.
5. Еще один момент: в виртуальной реальности при полном погружении нужно имитировать ходьбу . Как это можно сделать? Первый способ - это телепортация. К примеру, это реализовано в HTC Vive , там с помощью контроллера можно телепортироваться в разные места в виртуальной среде. Второй - это непосредственно физическая ходьба по помещению. Но для того, чтобы полностью погрузиться, в зависимости от объема виртуального мира, в который вы погружаетесь, нужно маленькое либо большое помещение. Но для полноценного перемещения в максимально больших открытых мирах невозможно использовать только небольшое помещение. Поскольку нужно ходить во все стороны, это не очень удобно. Третий более-менее решающий эту проблему гаджет, это Tread Meal (сейчас есть несколько предложений на рынке), который позволяет прямо в нем двигаться, он поддерживает тело человека и не дает человеку уставать.

Исходя из вышесказанного можно сделать вывод, что на данный момент систем полного погружения в виртуальную реальность как таковых не существует. Эти системы пока можно назвать только системами частичного погружения. Возможно, кому-то покажется, что достаточно использовать только шлем, чтобы погрузиться в виртуальную реальность, но нет, это не правда.

Примеры систем, которые идут к тому, чтобы полностью погрузить человека в VR.

CAVE
Это проект, который был запущен в 1992 году. Он состоит как правило из огромных дисплеев по всей комнате. Это встроенные в стену колонки, направленный звук, система захвата движений и стереоскопические дисплеи.

The VOID
Парк развлечений VR, открывшийся несколько лет назад в Юте, США. Физические локации, по которым в нем можно ходить, полностью соответствуют виртуальным.

AlloSphere
10-метровая сфера со множеством стереоскопических дисплеев, встроенной системой захвата движения, звуком и так далее.

Teslasuit
Костюм для полного погружения в VR. Выглядит как обычный костюм, имеет в себе несколько систем.

• Система передачи ощущений, то есть, система обратной тактильной связи Haptic Feedback System. Она позволяет маскимально точно передавать ощущения VR. Можно почувствовать, как к тебе кто-то прикасается, даже если он находится за 1000 км от тебя.
• Система захвата движений. Позволяет пользователю отслеживать его положение в пространстве и перемещения по нему. На данный момент это инерционный трекинг, но сейчас разрабатывается гибридный мокап, в котором будет использоваться и оптический трекинг.
• Климат контроль. Позволяет чувствовать холод, тепло, снижение или увеличение температуры.
• Костюм полностью беспроводной.
• Для того, чтобы позволить сторонним разработчикам использовать костюм, был разработан собственный SDK.
• Перчатка с хаптиком.
• 5G и облако для процессинга (в планах). Сегодня все девайсы требуют мощного железа для того, чтобы полноценно запускать контент и не было никаких лагов. Костюм позволит весь процессинг перевести в облако. Это избавит пользователей от железа, уберет всю лишнюю периферию. Поскольку периферия очень сильно снижает мобильность в VR, облако должно быть довольно мощным, распределенным и еще много всяких нюансов. Поэтому его создание займет не менее 3-5 лет.

А теперь немного заглянем в будущее

Сейчас разрабатываются системы, которые позволят подключить компьютер напрямую к мозгу человека. Они разрабатываются уже достаточно давно. Ну, и самый обсуждаемый проект - Neuralink от Илона Маска. Это очень сложный проект, судя по тому, какой сейчас уровень технологий, это произойдет не ранее чем через 15-25 лет, а возможно и больше.

Костюм - более близкий по времени вариант. Костюм - это система, которая позволяет производить полный тренинг жизненных показателей человек. В планах у разработчиков стоит разработка умной одежды, в которую будут встроены различного рода датчики (температурные, замеряющие уровень кислорода в крови, влажность и другие датчики, позволяющие снимать жизненно важные показатели организма).

Параллельно с костюмом много разработок по перчаткам. Они позволяют взаимодействовать с объектами. Перчатки тоже напичканы сенсорами, которые работают на электростимуляции. В самой перчатке есть все те же системы контроля, которые есть в костюме.

Еще один важный момент - это симуляция веса в виртуальной реальности. Все хотят не просто почувствовать объект, потрогать его, ощутить его форму, но и почувствовать, сколько он весит. Это реально с помощью электростимуляции. Сейчас есть исследования, которые позволяют говорить о том, что при помощи электростимуляции можно очень точно имитировать вес предмета. Такая штука тоже будет своевременно или немного позже.

В течение нескольких коротких лет виртуальная реальность из технологии будущего стала обыденностью. Сегодня пользователям доступны самые разные гарнитуры, от копеечных очков Google Cardboard до дорогих и мощных гаджетов вроде Oculus Rift. Эксперты предрекают, что скоро виртуальная реальность устроит революцию во многих сферах жизни, от образования до секс-индустрии.

Увы, виртуальная реальность на данном этапе развития реальна лишь отчасти. Гарнитуры обеспечивают трехмерный звук и полный обзор, но захвате всех движений и стимуляции всех органов чувств речь пока не идет. И пока эта проблема не будет решена, о полном погружении остается лишь мечтать.

Тактильный отклик

В мире технологий уже давно существует такое понятие как «технология тактильного отклика» (haptic technology). Речь идет о приспособлениях, которые позволяют человеку получать информацию от техники при помощи осязания. Самый простой пример тактильного отклика - виброотклик, устанавливаемый в некоторые игровые контроллеры. Герой на экране получает удар, и геймпад начинает вибрировать в руках пользователя.

Уже сегодня эту технологию пытаются использовать для создания целых костюмов. Примечательные стартапы - Tesla Suit и Hardlight VR . Обе компании разрабатывают комбинезоны, напичканные датчиками захвата движения и виброэлементами. То есть, костюм должен улавливать ваши движения и передавать их вашему аватару в виртуальной реальности. И если в виртуальной реальности вы получите пулю в плечо, костюм позволит вам ощутить этот удар.

Вот, к примеру, как выглядит один из концептов костюма Tesla Suit:

Предполагается, что в законченном виде костюм позволит игроку чувствовать не только прикосновения, но и тепло или холод. Вот как может выглядеть тот же Tesla Suit в готовом виде:

Выглядит довольно интересно, но давайте признаем: вряд ли эта технология когда-нибудь станет мейнстримом. Мы вполне можем ожидать, что через пару-тройку лет цены на шлемы виртуальной реальности снизятся. Но подобные костюмы всегда будет оставаться слишком дорогими для массового геймера. Да и ощущения, которые передает такой комбинезон, довольно условны и схематичны.

Именно поэтому инженеры всего мира сегодня ломают голову над так называемым «виртуальным воплощением» (virtual embodiment). Это - сложная и довольно новая область исследований. В идеале, она должна позволить человеку почувствовать себя перенесенным в новое виртуальное тело. Причем не обязательно в человеческое.

Виртуальное воплощение

Хотя виртуальное воплощение - новая область, она базируется на наработках и исследованиях, существующих уже не одно десятилетие. К примеру, ученым давно известна « иллюзия резиновой руки ». В ходе этого психологического эксперимента у испытуемого возникает ощущение, что искусственная резиновая рука, лежащая перед ним на столе, является частью его собственного тела.

Этот опыт был поставлен еще в 1998 году. Но современные исследования подтверждают, что и в виртуальной реальности имеет место схожий эффект. Только резиновую руку теперь заменяет виртуальная. Так, еще в 2010 году исследователи установили , что, синхронизировав движение, прикосновение и визуальный эффект, можно создать у человека полную иллюзию, что виртуальная рука - его собственная.

Этот эффект уже используется в медицинских целях. При помощи виртуальных аватаров люди гораздо быстрее восстанавливают двигательную активность поврежденных конечностей.

Изучая подобные психофизиологические эффекты и комбинируя их с доступными инженерными решениями, можно пытаться создавать довольно реалистичные «обманки». К примеру, в виртуальной реальности пользователь прикасается к ткани, а ультразвуковой генератор мощными импульсами дает ему почувствовать текстуру материала. Игрок упирается руками в виртуальную стену, и перчатки дают ему сильный виброотклик в ладони.

Конечно, если тщательно анализировать свои ощущения, такие обманные маневры не смогут создать полную иллюзию реальности. Но расчет делается на то, что пользователь не будет тщательно анализировать ощущения. Если физический сигнал будет хоть отчасти совпадать с визуальной картинкой, мозг пользователя сам подкорректирует чувства и дофантазирует все остальное. Не слишком реалистично, но эффективно.

Прямое подключение

В ближайшее время человечеству предстоит довольствоваться не слишком реалистичной виртуальной реальностью, но в чуть более отдаленной перспективе ситуация может измениться. Когда на смену стимулированию отдельных органов чувств придет прямое подключение мозга к компьютеру, виртуальная реальность может стать по-настоящему реальной.

Звучит как фантастика, но на деле подобные исследования уже ведутся. Еще в начале этого года глава SpaceX и Tesla Motors Илон Маск запустил еще один удивительный проект. Компания Neuralink занимается разработкой прямого подключения мозг-компьютер. Речь идет о создании маленьких устройств, имплантируемых прямо в голову человека.

Нейроинтерфейсы из фильма "Матрица" выглядят не очень эстетично. Будем надеяться, в реальности обойдется без громоздких разъемов

Такие устройства будут выполнять функцию контроллеров, позволяющих напрямую подключаться к машине. Во-первых, такое подключение существенно расширит возможности человеческого разума. Во-вторых, оно позволит напрямую контролировать различную технику, включая биомеханические модификации человеческих тел - мечту всех трансгуманистов. Наконец, с помощью такого подключения впервые станет возможным полное погружение в виртуальную реальность с задействованием всех органов чувств без каких-то сложных инженерных изысков.

Увы, на разработку этой удивительной технологии могут уйти годы, а то и целые десятилетия. Но лишь когда нейроинтерфейс будет создан, человечество впервые сможет говорить о полном погружении в виртуальную реальность.