4.3.2. Классы и примеры устройств отображения

Для имитации ВР сегодня используется большое число устройств для каждого из видов рецепторов человека. В первую очередь, это рецепторы зрения и слуха, а затем уж болевой и тактильной чувствительности (в перспективе рецепторы обоняния). Устройства для воздействия на эти нервные окончания могут быть самыми разными.

1. Очки ВР. Самые ранние очки имели красно-синие стекла. Разработаны и более сложные очки. Поочередно показывая для каждого глаза свое изображение и затемняя другое, очки создают иллюзию трехмерности изображения на экране. Более современными являются очки EyeScream компании Wicked3D (больше распространены) и Сrystal Eyes компании Stereographics (более профессиональны). На рис.2.9 показаны очки СrystalEyes. Для наиболее комфортного использования таких очков надо выставлять удвоенную частоту около 160-170 Гц.

СrystalEyes (High-end)	СrystalEyes Wired (базовый уровень)

Рис.2.9. Очки ВР СrystalEyes

2. Виртуальные бинокли. Они не просто затемняют поочередно глаза, а сами выводят изображения для каждого глаза. Основа биноклей – активные LCD-матрицы с углом обзора 30-60°. Примеры: V6 и V8 компании Virtual Research Systems, Virtual Binoculars (VB) компании n-Vision (рис. 2.10).

Изображение в V8 обеспечивается 1,3" ЖК матрицами, разрешение ((640х3)×480), но частота регенерации изображения низкая – 60 Гц, т.е. по 30 Гц на каждый глаз.

VB	V8

Рис.2.10. ВР-бинокли

3. Шлемы ВР (HMD). Примеры шлемов показаны на рис. 2.11.

Datavisor 80	Datavisor HiRes	ViewPort	V8 HMD

Рис.2.11. Шлемы ВР

К сожалению, HMD не учитывает одну особенность человеческих глаз: они способны отклоняться от прямой линии зрения на ~140°. Но как бы мы ими не крутили в обычных шлемах, изображение меняться не будет. В компании Cybernet Systems Corporation решили эту проблему, изобретя Eye Tracker. В шлем ВР встраивается устройство слежения за движениями глазного яблока. Используя эту технологию, можно при повороте глаз поворачивать и камеру в виртуальном мире. Поэтому изображение будет меняться, даже если вы чуточку скосите глаза. Устройство продается в виде дополнения к очкам или шлему [82].

Более новые шлемы ВР показаны на рис. 2.12 [89, 90].

Cybermind Visette45 SXGA	Cybermind hi-Res800_PC 3D / hi-Res800	Сybermind hi-ResSVGA+	5DT HMD 800

Рис.2.12. Более новые шлемы ВР

High-End Cybermind Visette45 SXGA предлагает новую технологию отображения с полным погружением в ВР, весит 750 г, поддерживает все разрешения SXGA (1280×1024), угол обзора по диагонали 45°, его используют Brown University, NASA, University of Delft, Lockheed Martin, MIT Boston и др.

Cybermind hi-Res800 – Hi-End решение для индустрии развлечения и симуляторов, весит менее 600 г.

hi-ResSVGA+ – легкий шлем ВР с OLED микро экранами углом обзора по диагонали 42°, двойным входом для 3D стерео. Опциональные функции включают интегрируемую камеру для видео в ВР и головные трекеры. Широкая видимая область и простота в использовании пульта управления делают это решение идеальным для симуляторов, развлечений и привнесенной реальности.

5DT представляет доступное по цене качество, разрешение SVGA, чистую картинку и превосходное качество звука, шлем имеет гладкий, комфортный и чрезвычайно легкий корпус, колесики для подстройки под размер головы, возможность установки головных трекеров.

Наиболее интересные современные разработки представлены далее. На рис. 2.13. показан очень удобный и качественный шлем Sony Glasstron S-700 [91]. Другие шлемы показаны на рис.2.14 [92]. Одной из наиболее приятных характеристик, которыми привлекают современные шлемы ВР, является их универсальность. Такой шлем, кроме ПК, можно подключить к игровой приставке, DVD-проигрывателю и любому другому устройству с видеовыходом.

Рис.2.13. Шлем Sony Glasstron S-700

Рис.2.14. Другие шлемы

Специалисты из Университета Йорк и Варвик (Великобритания), создали уникальный шлем Virtual Cocoon, который способен не только показывать происходящее на экране, но и передает запахи и даже вкус (рис.2.15).

Рис.2.15. Шлем Virtual Cocoon

Конструкция шлема включает экран высокого разрешения, а также специальную систему трубок, выводящих различные смеси запахов и вкусов, зависящие от того, что наблюдатель видит на экране. Температура внутри шлема также контролируется, и если на экране пользователь видит арктическую пустыню, то в шлеме значительно похолодает, а если будет показываться тропический пляж — то шлем начнет нагреваться [93].

На выставке Fan Expo 2011 был представлен шлем ВР компании Sony (рис.2.16), включающий 2 OLED-дисплея с диагональю 3 дюйма и разрешением 1280х720, а также динамики 5.1 [94].

Рис. 2.16. Шлем ВР компании Sony

4. 3D-панели. Эти устройства можно сравнить с очками ВР, но с тем отличием, что они одеваются на монитор. При использованием 3D-панелей изображение на обычном мониторе обретает глубину, но есть одно ограничение: диагональ дисплея должна быть 17" или 21" (рис. 2.17). Производством стереоскопических экранов занимается компания Nu-Vision Technologics.Такие пассивные панели состоят из нескольких слоев поляризующих стекол, не требуют каких-либо дополнительных устройств и не утомляют глаза [87].

Рис.2.17. 3D-панель

5. 3D-дисплеи. Безочковые 3D-дисплеи Enable3D показаны на рис.2.18.

57” (NEC / Samsung)

47” (Toshiba)

42” (Toshiba)

Рис.2.18. 3D-дисплеи Enable3D

В настоящее время наиболее качественное и комфортное стереоизображение среди доступных на рынке конструкций обеспечивают зеркальные стереодисплеи. Принцип их действия основан на совмещении ортогонально-поляризованных изображений 2 ЖКД с помощью полупрозрачного зеркала и последующей сепарации левой-правой половины стереопары через пассивные поляризационные очки.

При совмещении двух изображений с помощью полупрозрачного зеркала отсутствует потеря разрешающей способности, как у моделей, основанных на методе параллакс-барьера, или нежелательное мерцание изображения, характерное для мониторов c ЭЛТ, оснащенных затворными ЖК-очками.

6. Системы трекинга (захвата движения). К ним относятся cистемы отслеживания положения глаз пользователя (глазные трекеры) и отслеживания положения самого пользователя и его головы (трекеры движения). Необходимы для правильной генерации изображения для глаз пользователя системой ВР в зависимости от положения и точки зрения пользователя. Использование таких систем позволяет интерактивно взаимодействовать с виртуальной графической сценой, использование совместно с проекционными системами ВР позволяет добиться эффекта восприятия информации, подобного голографическому. Существуют различные системы трекинга использующие различные физические принципы: гироскопические, лазерные, оптические, ультразвуковые, электромагнитные и др. Сегодня самыми популярными и качественными системами трекинга являются системы на базе оптического инфракрасного принципа [82].

Актуальные дополнительные решения. Очки с красным и синим стеклами, которые использовались в стерео-кинотеатрах, сегодня обретают вторую жизнь. Перспективные информационные технологии позволяют добавить к плоскому виртуальному миру Web третье измерение. С помощью рассчитанного на Web-браузеры модуля расширения OpticBoom 3D, разработанного компанией DDD, и специальных очков, создающих эффект пространственного изображения, пользователи могут просматривать видеофрагменты в формате QuickTime в трехмерном виде. Впервые подобные очки были использованы при показе классических триллеров и фильмов ужасов 50-х годов. Очки с затвором попеременно с высокой частотой закрывают изображение для одного глаза. При этом два изображения представляются как одно трехмерное. Качество изображения получается выше, чем в случае красно-синих стекол [13].

Центральным компонентом ПС OpticBoom являются средства преобразования двумерного представления в трехмерное, увеличивающие глубину изображения. Предшествующие технологии требовали трансформации каждого кадра из двумерного в трехмерный. В отличие от них решение компании DDD помогает сначала модифицировать ключевые кадры, а затем провести преобразование всех остальных кадров.

Интересен и продукт компании DDD OpticBoom Photo. Он обеспечивает преобразование неподвижных изображений в трехмерный вид с использованием обычной шкалы яркости и градаций серого цвета и позволяет определить, какие объекты трехмерного изображения будут отображаться на переднем плане, а какие – на заднем. В процессе выбора объектов приложение рассчитывает схему глубины в РВ [13].

Программные средства для обзора с любой точки. Для создания высококачественных изображений компании MGI и Internet Pictures (iPix) предлагают программы, позволяющие объединить несколько изображений в одно и просматривать его под углом 360º (внутренняя панорама). Очки при этом не понадобятся.

Пакет iPix 360 Suite помогает упростить процедуру создания изображения, просматриваемого с любой точки. Это первая программа, не требующая специальной камеры.

Программы MGI Photo Vista 2.0 и Photo Vista 3D Objects, служащие для создания вращающихся трехмерных объектов, также предусматривают использование обычного аналогового или цифрового фотоаппарата. Но для получения высококачественного панорамного изображения придется сделать очень много снимков [13].

Интерактивность в трех измерениях. Сегодняшние 3D-технологии не только поддерживают функции просмотра изображений, но и обеспечивают повышение эффективности взаимодействия человека с ПК. Например, компания Ice предлагает 3D-браузер, поддерживающий большинство сайтов и Web-приложений. Представление ее программы Cubic-Eye напоминает внутреннюю поверхность куба. На экране можно одновременно представить до пяти Web-страниц. Куб можно перемещать, вращать или разворачивать любую из его граней на весь экран [13].