Сегодня прогресс достиг действительно небывалых высот, а новое поколение способно использовать такие возможности, о которых еще 10-15 лет назад люди лишь мечтали. То, что было мистикой и волшебством, сегодня стало техническим прогрессом. Один из таких моментов – это виртуальная реальность. Сегодня мы поговорим о том, что такое VR и как ее используют в различных сферах.
Определение виртуальной реальности
Виртуальная реальность – это созданный с помощью технического и программного обеспечения виртуальный мир, передающийся человеку через осязание, слух, а также зрение и, в некоторых случаях, обоняние. Именно объединение всех этих воздействий на чувства человека в сумме носит название интерактивного мира
Она, VR, способна с высокой точностью имитировать воздействия окружающей виртуальной действительности на человека, но для того, чтобы создать действительно правдоподобный компьютерный синтез из реакций и свойств в рамках интерактивного мира, все процессы синтеза просчитываются, анализируются и выводятся в качестве поведения в реальном времени.
Использование виртуальной реальности многогранно: в 99 процентах случаев одушевленным и неодушевленным предметам, созданным при помощи такой технологии, присущи точно такие свойства, поведение и движение, какие есть у их настоящих прототипов. При этом пользователь в состоянии оказывать на все одушевленные и неодушевленные объекты влияние согласно реальным законам физики (если игровым процессом не предусмотрены другие законы физики, что случается крайне редко).
Принцип работы
Многим интересно, как именно действует технология. Вот три главных компонента, которые используются практически при любом взаимодействии с виртуальной средой:
- Голова . Виртуальная среда внимательно, при помощи специализированной гарнитуры, отслеживает положение головы. Так, гарнитура двигает картинку согласно тому, в какие из сторон и когда пользователь поворачивает свою голову – в бок, вниз или вверх. Такая система официально называется шестью степенями свободы.
- Движения . В более дорогих модификациях технического обеспечения отслеживаются и движения пользователя, при этом виртуальная картинка будет двигаться согласно им. Речь идет здесь не об играх, в которых пользователь просто находится на месте и взаимодействует с окружением, но о тех, где он перемещается в виртуальном пространстве.
- Глаза . Еще один основополагающий в реальности датчик анализирует то направление, в котором смотрят глаза. Благодаря этому игра позволяет пользователю погрузиться в интерактивную реальность более глубоко.
Эффект полного присутствия
Уже по термину полного присутствия понятно, о чем именно идет речь: мир – это виртуальная реальность. Это значит, что пользователь будет ощущать себя именно там, где находится игра, и он может взаимодействовать с ней. Пользователь поворачивает голову – персонаж тоже поворачивает голову, человек шагает в своей комнате – игрок движется в интерактивной реальности. До сих пор идут споры — возможно ли
The Leap – отслеживание пальцев и кистей
Эффект от полного присутствия достигается за счет устройства The Leap. Это устройство, использующее сложную систему отслеживания каждого движения, все еще остается частью очень дорогих и ТОПовых шлемов. Однако алгоритм работы достаточно прост, и он присутствует в немного измененном виде в другом устройстве, а именно в шлеме HTC Vive.
Как контроллер, так и шлем в HTC Vive, оснащены множеством фотодиодов – небольших приборов, преобразовывающих световую энергию в электрическую.
Важный момент! Вообще человек ежедневно сталкивается с фотодиодами и их работой. Как пример, это фотодиод, отвечающий за освещение смартфона. Фотодиод определяет, сколько именно освещения падает на него, и, на основе этих данных, регулирует уровень яркости
Такой же принцип полного присутствия используется и в шлеме. В комплекте со стандартным ВР-шлемом идут две станции, которые через временные интервалы пускают пару лучей – это горизонтальный и вертикальный лучи. Они пронизывают комнату и добираются до фотодиодов на устройстве шлема и контроллера. После этого фотодиоды начинают свою работу, и за несколько секунд происходит обмен информационными данными, в ходе которого датчики передают положение контроллеров и шлема.
В этом заключается алгоритм создания полного присутствия.
Какие существует разновидности VR
Официально сейчас существует три разновидности виртуальной реальности:
- Имитация и компьютерное моделирование.
- Мнимая деятельность.
- Киберпространство и аппаратные средства.
VR шлемы
Главная разница между этими тремя гаджетами заключается лишь в компаниях-производителях. В остальном же они похожи. Все три шлема отличаются портативностью и обеспечением полного погружения в игровой процесс.
Плюсы и минусы виртуальной реальности
Плюсы:
- Возможность полностью окунуться в интерактивное измерение.
- Получение новых эмоций.
- Профилактика стресса.
- Создание электронных информационных и обучающих ресурсов.
- Проведение конференций.
- Создание объектов культурного наследия.
- Возможность визуализации различных объектов и физических явлений.
- Возможность для каждого перейти на новый уровень развлечений.
Минусы:
К минусам можно отнести следующие моменты:
- Зависимость.
- Еще один явный минус: виртуальная реальность и ее психологическое воздействие на человека – оно далеко не всегда бывает позитивным, так как есть риск слишком сильно погрузиться в виртуальным мир, что иногда влечет за собой проблемы в социальной и других сферах жизни.
- Высокая стоимость устройств.
Применение виртуальной реальности
VR можно использовать в таких сферах, как:
- Обучение . Сегодня интерактивная реальность позволяет смоделировать тренировочную среду в тех сферах и для тех занятий, для которых необходимой и важной является предварительная подготовка. Как пример, это может быть операция, управление техникой и другие сферы.
- Наука . VR дает возможность значительно ускорить исследования как атомного, так и молекулярного мира. В мире компьютерной реальности человек способен манипулировать даже атомами так, словно это конструктор.
- Медицина . Как и было отмечено, при помощи VR можно тренировать и обучать медицинских специалистов: проводить операции, изучать оборудование, улучшать профессиональные навыки.
- Архитектура и дизайн . Что может быть лучше, чем показать заказчику макет нового дома или любого другого строительного объекта при помощи такой реальности? Именно она позволяет создавать эти объекты в виртуальном пространстве, в полном размере, для демонстрации, тогда как раньше использовались ручные макеты и воображение. Это касается не только строительных объектов, но и техники.
- Развлечение . VR безумно популярен в игровой среде. Причем, спросом пользуются как игры, так и культурные мероприятия и туризм.
VR – вредно это или нет?
Пока что можно отметить, что никаких глобальных исследований в этой области не проводилось, однако первые выводы сделать уже можно. Так как VR еще только-только разрабатывается (и это действительно так), у многих могут появляться неприятные ощущения при продолжительном использовании этой технологии. В частности, человек будет ощущать головокружение и тошноту.
Пока что нет никаких доказательств того, что . Отрицательный эффект, несомненно, есть, однако он не настолько велик, чтобы бить тревогу. Поэтому пока неизвестно, виртуальная реальность, что это такое – вред или польза.
VR – что ждет в будущем?
Сегодня виртуальная реальность не до конца доделана, поэтому могут появляться неприятные ощущения. В будущем же появится множество устройств, копий и аналогов, которые не будут отрицательно действовать на человеческий организм и психику.
Также устройства VR смогут решить проблемы с потреблением информационных данных, а сеансы станут такими же стандартными и обыденными, как и обычные игры на компьютере или приставках в наши дни.
Вывод
Виртуальная реальность – пока что бездонная пропасть для исследования и улучшения алгоритмов работы. Сегодня технологии продвигаются очень быстро, поэтому можно с уверенностью сказать, что в ближайшем будущем рыночная стоимость комплекта будет по карману человеку со средним достатком.
Эскейп-рум (или квест в реальности, квест-комната) это один из вариантов игр в реальности, где игроки должны решать всевозможные головоломки, будучи ограниченными во времени в замкнутом пространстве. Одна из самых частых игровых целей - нужно выбраться из комнаты. Для этого требуется пройти цепочку из задач, близких по своей специфике к головоломкам в компьютерных квестах, на которых накладывается фактор реального мира.
Специфика разработки игрового процесса для квест-комнат
У партнеров в США до подключения нашей команды уже были определенные представления о сеттингах . Нужно было определиться со сценарием, игровыми задачами и совместными усилиями выстроить цепочку из игровых действий, а также понять, какое место в них займет игра в виртуальной реальности.У меня есть некоторый опыт работы над классическими компьютерными квестами, что очень помогло на этапе препродакшена - речь о написании дизайн-документации, точнее о подходе к ее структурированию. Было понятно, что потребуется сформировать список возможных головоломок под сеттинги и написать игровую последовательность действий. Но при беглом изучении аналогов существующих проектов и посещении нескольких комнат сразу же нашлись и свои особенности, которые отличают подобные игры от классических компьютерных квестов. Вот что в итоге удалось обозначить.
Фактор времени и кооперация
В отличие от компьютерных квестов в реальных эскейп-румах есть уникальные черты, которые несколько меняют подход к разработке игровых ситуаций. Первое, что бросается в глаза - это фактор времени и кооперация в прохождении игры несколькими людьми.В классических квестах, компьютерных играх в жанре эскейп-рум и, например, в жанре HOPA (Hidden Object Puzzle Adventure) не очень любят загадки на время, они сбивают многих игроков, которые привыкли к медитативному геймплею, размеренному игровому процессу и такой своеобразной дискретности игры в целом. Каждый игровой экран в подобных играх можно сравнить с иллюстрированным разворотом книги, который игроки могут разглядывать сколько вздумается. Каждую игровую задачу можно представить в виде кроссворда, для решения которого есть сколько угодно времени. Наличие внутриигровых временных ограничений меняет привычную игровую динамику.
Это же относится и к совместному прохождению - классический компьютерный квест является игрой для одного игрока и схема прохождения часто практически линейна, когда в каждый период времени можно совершить очень ограниченное количество действий, которые не требуют одновременной активации друг друга для решения. И как бы на первый взгляд странно ни звучало, но многие игроки не любят многовариантность и тем более рандом, когда в один период времени можно совершить сразу несколько ключевых действий, выставляя самостоятельно им приоритет. Особенно это касается любителей казуальных игр. Этому есть обоснование, но это уже мало касается темы статьи.
И здесь у эскейп-румов больше общего с играми вроде «Форта Боярд» и подобными ему развлекательными программами. Тут же проявляются и изначально менее заметные, но важные специфичные моменты.
Сложность и окончания игры
Сложность, как и во всех играх должна идти по нарастающей, когда самая первая загадка решается буквально сразу при заходе в комнату. Первые задачи должны быть очевидны, чтобы увлечь аудиторию с одной стороны и задать вектор движения по сценарию с другой.При регулировании сложности игры на время не стоит ставить задачу стопроцентной проходимости – участие важнее выигрыша.
Блок задач по балансу получается довольно объемный. Но тут, занимаясь регулированием сложности, стоит держать в голове, что участие важнее выигрыша. Надо понимать, что эскейп-рум – это такая форма совместного времяпровождения, аттракциона - люди должны получить удовольствие вне зависимости от того, на каком этапе закончилась игра, достигли игроки финальной цели или нет. То есть проигрыш не должен доставлять отрицательных эмоций. Кульминация в игре может быть эффектна в любом случае - либо бомба «взрывается», либо мы ее сможем обезвредить; либо мы убегаем из комнаты, либо там появляется маньяк с бензопилой. Все эти концовки, должны вызывать вау-эффект. Нужно продумать запоминающиеся окончания для проигрышей, тогда все останутся довольными вне зависимости от результата. В компьютерных играх чаще всего проигрыш имеет четкую негативную окраску.
Цель ясна и понятна
Игроков не стоит перегружать большим объемом информации перед игрой. Они должны точно понимать цель игры. Если саму игровую цель предстоит найти в процессе прохождения, это должно быть также ясно перед входом в помещение.
В основном рассказывают вводную в 2-4 предложения и обозначают четкую задачу - найти и обезвредить бомбу, отыскать улики, выбраться из ловушки маньяка и т.п. Конечно, сама цель может измениться в процессе (пришли за уликами, а оказались заперты в ловушке), но вот вводная так или иначе должна быть очень емкой, в противном случае информационный перегруз в начале игры может сбивать игрока, когда он начнет сам выдумывать себе ложные цели из-за того, что что-то не так понял или услышал в предыстории. Получается, что перед игрой сама предыстория не так важна (а в некотором смысле и вредна), как простая постановка цели.
Действия, а не история
В продолжение пункта выше. Сюжетные перипетии отходят на второй план. На первом - действия. Такая стратегия выбрана именно для первого проекта. Для начала хотелось бы пройти цикл создания игры, работая с более очевидными игровыми ситуациями, а позднее можно было бы начать эксперименты с нарративом.Без лишних деталей
В окружении не должно быть лишних деталей, которые могут двояко интерпретироваться игроками. В противном случае высок шанс, что игроки начнут создавать несуществующие взаимосвязи и наделять собственным смыслом элементы окружения, которые не имеют никакого отношения к сценарию.Все моменты выше также с этим связаны. В компьютерной игре это легко решается через интерактивность тех или иных игровых областей на экране, но в реальном мире игрок может взаимодействовать со всем окружением до которого возможно дотянуться.
Акцент на совместное решение задачи и параллельные действия
Так как в комнате находится несколько человек, нужно чтобы все они не сидели без дела. Некоторые задачи стоит сделать такими, чтобы для их решения требовалась кооперация. Про параллельные задачи я написал чуть выше.Конечно, как и в любой группе определится «альфа», авторитету которого многие подчинятся и будут выполнять указания, но нужно сделать так, чтобы вообще никто не скучал. Для этого можно параллелить некоторые головоломки в рамках одного условного игрового шага. Но при этом нельзя допустить большого количества одновременных действий, которые могут создать хаос в игре.
Технологические решения
Это то, что может являться USP проекта. Механические и цифровые головоломки создают вау-эффект лучше всего (хотя нельзя все же забывать, например, о персонажах, которых также можно задействовать в игре). На них нужно сосредоточиться в первую очередь. Качественная реализация таких головоломок станет также хорошим конкурентным преимуществом.Работа над дизайн-документом
После формирования всех этих соображений началась работа над дизайн-документацией проекта.Сначала был сформирован список идей для головоломок и возможных простых действий в рамках заданных сеттингов. В это время партнеры в штатах занимались синопсисом сюжета. Когда первый черновик сценария появился мы отобрали наиболее подходящие головоломки и действия из списка, которые лучше соответствовали сценарию.
После этого началась работа над описанием игровой последовательности - нужно было задать чекпоинты в виде основных головоломок. Так новый материал в игре удобно будет дозировать в рамках этих условных точек (например, получение доступа в новое помещение или к тумбочке, где размещены новые объекты и подсказки к следующим задачам и т.п.). Тогда не возникнет хаос, когда игроки станут перегружены одновременным появлением большого количества подсказок и головоломок.
Пространство между такими точками можно заполнить дополнительными более мелкими игровыми задачами, количество которых будет удобно балансировать в дальнейшем.
Эти документы являются не четкими ТЗ, которые пишутся один раз. Документация видоизменяется и в процессе написания и во время работы над комнатами и после тестовых игр - это «живые» тексты (в итоге многие игровые ходы в комнате довольно сильно отличались от изначально описанных в документе или были заменены на аналоги, в которых использовались игровые объекты, которые уже были в наличии или которые было проще достать).
Параллельно этим процессам началась работа над созданием игры для Oculus Rift.
Виртуальная реальность, как часть квест-комнаты
Как можно использовать виртуальная реальность в историях с эскейп-румами? Можно относиться к ВР, как просто к одному из типов оригинальных пазлов. Не стоит сбрасывать со счетов и интерес к самой технологии - многие люди только лишь слышали что-то об очках виртуальной реальности, и это, конечно, стоит использовать.
Но нам было интересно пойти дальше, идея заключалась в расширении пространства игры в самом прямом смысле этого слова. И на уровне геймплея, и на уровне повествования. За счет этого можно сильно разнообразить весь игровой процесс, сделать его более насыщенным. Сделать своеобразную игру в игре, где также можно выстроить интересную систему взаимосвязей ВР и реальной комнаты, когда действия в действительной реальности будут влиять на виртуальную и наоборот.
Нашим партнерам была изначально интересна связка Oculus Rift и Leap Motion, когда датчик движения рук устанавливается прямо на очки.
Нам же стратегически важно было сделать так, чтобы история с виртуальной реальностью запомнилась игрокам больше всего. Речь идет о создании мощного вау-эффекта и от использования самой связки очков с датчиком движения рук, и от сюжетного поворота, который используется в игре с появлением этих устройств, и от самих головоломок в ВР в целом. Это нужно было не только просто в рамках удачного запуска одной лишь комнаты. Если эффект окажется мощным, то это доказывает, что интерактивные головоломки можно и нужно использовать в квестах в реальности, делая их центровыми элементами в игре.
Это то, что касалось бизнес-задач. Если говорить конкретно об игре, то акцентировались следующие моменты.
Взаимодействие реальности и виртуальности
Нужно было, чтобы виртуальная реальность в том или ином виде пересекалась с реальной комнатой и игровыми задачами в ней. Было решено создать с одной стороны опосредованный геймплей в ВР (но хорошо обоснованный в рамках сценария), а с другой – использовать его результаты в качестве подсказки к головоломке в реальности. При этом, параллельная задача в реальной комнате может давать подсказку к решению головоломки в ВР, тогда параллельно игроку в виртуальной реальности, остальные игроки смогут участвовать в решении другой головоломки.Стилистические аспекты
И сами очки, и виртуальное окружение должны быть вписаны в сеттинг и не читаться вырванными из контекста истории, но само виртуальное пространство может создавать визуальный контраст с реальной комнатой, в которой находятся игроки, делая игру насыщеннее.Решение проблем трекинга Leap Motion
Интересный момент. Те кто знаком с технологией Leap Motion прекрасно знают, что работа виртуальных рук далека от идеала. Речь даже не просто о мелкой моторике, но и об элементарных жестах и вообще о созерцании виртуальных рук - они могут постоянно пропадать, мерцать, слетать и т.п. И это плохо - многие люди могут испугаться - подумать, что они что-то сломали или что-то делают не так. Но это все вполне возможно «сгладить».Первое, что пришло в голову - это постараться обыграть недостатки датчика на уровне повествования, ведь нарратив может поглотить страхи.
В зависимости от сеттинга можно все свести, например, к проведению магического ритуала или сложного научного эксперимента, где каждое действие четко прописано - можно снабдить игрока инструкцией, как именно нужно держать руки перед датчиком, чтобы все работало, как нужно. Через тексты и какие-то визуальные подсказки в комнате мы можем объяснить, что головоломка в ВР - это непростое испытание, и для работы с «устройством» требуется сила воли и определенный настрой, человек должен быть сосредоточен и полностью сконцентрирован на задаче, иначе «связь» будет пропадать. Руками нужно двигать аккуратно и следить за каждым движением, иначе случится сбой.
Теперь получается, что возможные проблемы с датчиком становятся частью игрового условия и задачей игрока является не просто решение головоломки, но и само обучение работе с устройством так, чтобы головоломка была в итоге решена.
Второй момент. Чтобы датчик работал лучше нужно убрать вокруг человека лишние предметы, которые могут сбивать его работу. Не должно быть зеркальных поверхностей и большого количества объектов в целом. Тем более, рук других игроков, которые могут определяться Leap Motion. Отличный вариант - человек взаимодействует с датчиком на фоне пустой ровной стены.
Для этого можно зафиксировать стул у стола с Oculus Rift так, чтобы его нельзя было повернуть. А в игре можно так отпозиционировать игровые элементы, чтобы при игре с ними в виртуальной сцене игрок не оборачивался в сторону других игроков.
Теперь непосредственно про саму головоломку. Сразу было решено, что лучше максимально упростить жесты, которые используются в игре. Все управляющие элементы также можно расположить на удобном расстоянии от игрока, чтобы за ними не требовалось тянуться в виртуальном пространстве. Если происходят какие-то смещения объектов (подробнее про механизм головоломки, к сожалению, я не могу рассказать из-за NDA), то они должны происходить на небольших расстояниях, чтобы игрок, опять же, не мог потерять руки из зоны действия датчика.
По итогам тестирования головоломки опосредованно от игры в комнате 100% игроков ее решали.
Тестовые игры
Изначально было решено, что только тестовые игры на различной возрастной аудитории расставят все по своим местам и игровая последовательность между контрольными точками может либо сократиться либо увеличиться. Некоторые задачи могут стать проще или сложнее, если игроки будут слишком долго или быстро проходить игру без подсказок.Примерно после месяца работы (с момента нашего подключения на проект) начались первые тестовые игры. И все пошло по плану на уровне игровой последовательности. Игрокам очень хорошо запоминалась история с виртуальной реальностью. Эффект был именно таким, как мы и рассчитывали - игроки даже тратили игровое время, чтобы просто побыть в ВР, по очереди надевали очки, играли с Leap Motion.
Что касается общей игровой последовательности, то ее вообще фактически не потребовалось балансировать.
Сейчас уже идут игровые сеансы в комнате с Oculus Rift. У проекта недавно открылась вторая комната. Что касается нашей команды, то есть несколько идей относительно развития темы с эскейп-румами и различными интерактивными решениями в них, но об этом в следующей статье.
Что вы думаете о том, когда слышите слова «виртуальная реальность» (Virtual Reality, VR)? Вы представляете себе кого-то носящего неуклюжий шлем, подключенный к компьютеру толстым кабелем? Вы думаете Нео и Морфеус тащатся от Матрицы? Или вы вздрагиваете только лишь от одного термина?
Если последнее относится к вам, то вы, вероятно, учёный-компьютерщик или инженер, многие из которых в настоящее время попросту избегают слов «виртуальная реальность», даже когда они работают над технологиями, которые напрямую связаны с этим. Сегодня вы, скорее всего, чаще слышите термин «виртуальная среда» (Virtual Environment, VE), который люди используют для обозначения того, что общественность знает как виртуальная реальность. В сегодняшней свежей статье я буду использовать взаимозаменяемые термины.
Виртуальная реальность. Что это такое
Именование технологии расходится в разные стороны, но концепция остаётся той же - используя компьютерные технологии, создаётся имитация трёхмерного мира, которым пользователь может управлять и исследовать, чувствуя себя как в настоящей реальности. Учёные, теоретики и инженеры разработали десятки устройств и приложений для достижения этой цели. Существуют различные мнения о том, что именно представляет собой истинный экспириенс виртуальной реальности (VR), но в целом она должна включать в себя следующее:
- Трёхмерные изображения, которые кажутся в натуральную величину с точки зрения пользователя
- Возможность отслеживать движения пользователя, в частности голову и движения глаз, и, соответственно, корректировка изображения на дисплее пользователя, чтобы отразить изменение в перспективе
Виртуальная реальность. Погружение
В окружающей среде виртуальной реальности пользователь испытывает так называемое погружение или чувство того, что он находится внутри чего-то и являются частью того мира. Также человек, находящийся в виртуальной реальности, способен взаимодействовать со своим окружением в значимых отношениях. Сочетание чувства погружения и интерактивности называется телеприсутствием. Компьютерный учёный Джонатан Стиор определил его, как «степень, в которой чувствуешь присутствие в опосредованной среде, а не в непосредственной физической среде». Другими словами, эффективный опыт VR заставляет вас становиться не сознающими свою реальную среду и сосредоточить внимание на существовании внутри виртуальной среды.
Программист предложил два основных компонента погружения: глубина информации и широта информации. Глубина информации относится к количеству и качеству данных в сигналах, которые пользователь получает, взаимодействуя в действительной виртуальной среде. Для пользователя это - разрешение картинки, сложность графики окружающей среды, изощрённость звукового выхода системы и так далее. Стиор определяет объём информации, как «количество одновременно представленных сенсорных измерений». Опыт виртуальной среды имеет широкий объём информации, если она стимулирует все чувства человека. Большинство действительных событий виртуальной среды располагает по приоритетам визуальные и аудио компоненты по другим сенсорно-стимулирующим факторам, но всё большее количество учёных и инженеров изучают способы интеграции осязания пользователя. Системы, которые предоставляют пользователям обратную связь и взаимодействия с сенсорным экраном называют тактильной системой.
Для эффективного погружения необходимо, чтобы пользователь мог изучить то, что оказывается в натуральную величину в виртуальной среде и быть в состоянии изменить перспективы органично. Если виртуальная среда состоит из одной подставки в центре комнаты, у пользователя должна быть возможность просмотреть это место из любого угла и точка зрения должна смещаться в зависимости от того, куда смотрит пользователь. Доктор Фредерик Брукс, пионер в технологии и теории VR, говорит, что дисплеи должны проецировать изображения с частотой кадров не менее 20-30 кадров в секунду, чтобы создать убедительный пользовательский опыт.
Виртуальную реальность называют многими другими названиями, кроме виртуальной среды. Другие термины для виртуальной реальности включают в себя киберпространство (слово придумано писателем-фантастом Уильямом Гибсоном), искусственную реальность, дополненную реальность и телеприсутствие.
Виртуальная реальность. Окружающая среда
Другие сенсорные выходные данные из системы виртуальной среды следует корректировать в режиме реального времени, в то время как пользователь исследует окружающую среду. Если окружающая среда включает в себя трёхмерный звук, пользователь должен быть убеждён, что ориентация звука изменяется естественным способом, поскольку он маневрирует через окружающую среду. Сенсорная стимуляция должна быть последовательной, если пользователь хочет чувствовать себя погруженным в виртуальную среду.
Время между тем, когда пользователь совершает какое-либо действие и когда виртуальная среда начинает отображение этого действия, называется задержкой. Задержка обычно подразумевает собой задержку между моментом, когда пользователь поворачивает голову или перемещает свой взгляд, изменяя тем самым точку зрения, хотя этот термин может быть использован для задержки в других сенсорных выходных данных. Исследования с авиационными тренажёрами показывают, что люди могут обнаружить задержку более чем за 50 миллисекунд. Когда пользователь обнаруживает задержку, она заставляет его осознать нахождение его в искусственной среде и разрушает тем самым чувство погружения.
Интерактивный эффект начинает, говоря простым языком, исчезать, если пользователь начинает ощущать реальный мир вокруг него. Только настоящие интерактивные эффекты или настоящая атмосфера погружения заставляют пользователя забыть свою реальную среду. Для того, чтобы достичь цели, истинного погружения, разработчики должны придумать методы ввода, которые являются более естественными для пользователей. Пока пользователь знает об устройстве взаимодействия, он на самом деле не погружается в виртуальный мир. В следующем разделе мы рассмотрим другой аспект телеприсутствия: интерактивность.
Виртуальная реальность. Интерактивность
Погружение в виртуальную среду - это одно, но для пользователя, чтобы чувствовать себя по-настоящему частью этого несуществующего пространства, также должен присутствовать элемент взаимодействия. Приложения с использованием системы виртуальной среды, находящиеся на ранней стадии, на данный момент позволяют пользователю иметь относительно пассивный опыт.
Сегодня вы можете найти виртуальные американские горки, к примеру, которые используют тот же самый вид технологии. DisneyQuest в Орландо, штат Флорида, обладает своими кибепространственными горами, где люди могут разрабатывать собственные американские горки, а затем с помощью специального оборудования испытывать свои творения. Система на самом деле очень захватывающая, но кроме начальной стадии проектирования нет никакого взаимодействия, поэтому данный случай не является примером настоящей и полноценной виртуальной среды.
Интерактивность зависит от многих факторов. Стиор предполагает, что те самые три фактора - это скорость, дальность и картография. Учёный определяет скорость как уровень, включающий действия пользователя в компьютерную модель и отображающий виртуальный мир таким образом, которым может чувствовать сам человек. Диапазон всего этого относится к тому, сколько возможных исходов могло следовать из любого пользовательского действия. Картография - способность системы привести к естественным результатам в ответ на действия пользователя.
Навигация в виртуальной среде является одним из видов интерактивности. Если пользователь может направить своё движение в киберпространстве - это можно назвать интерактивным опытом. Большинство виртуальных сред включают в себя другие формы взаимодействия, так как пользователям может легко стать скучно после нескольких минут использования одной из этих форм. Учёный Мэри Уиттон указывает, что плохо разработанная форма взаимодействия может резко снизить чувство погружения, в то время как поиск путей возможного решения и налаживания данной проблемы могут увеличить его. Когда виртуальная среда по-настоящему интересна и привлекательна, пользователь в большей степени готов убрать своё недоверие на второй план и погрузиться в этот нереальный мир.
Истинная интерактивность также включает в себя возможность изменять окружающую среду виртуального мира. Хорошая виртуальная среда будет реагировать на действия пользователя таким образом, что имеет смысл, даже если это имеет смысл только в пределах действительной виртуальной среды. Если виртуальная среда изменяется диковинными и непредсказуемыми способами, она рискует разрушить чувство телеприсутствия пользователя.
В следующем разделе мы рассмотрим некоторые из аппаратных средств, используемых в системах виртуальных сред.
Погружение против взаимодействия
Разработчики обнаружили, что пользователи испытывают более сильное чувство телеприсутствия тогда, когда взаимодействие осуществляется легко и интересно, даже если виртуальная среда не фотореалистична, в то время как реалистичные киберпространства, которые не имеют возможности для взаимодействия с пользователем, вызывают совершенную потерю интереса относительно быстро.
Виртуальная реальность. Аппаратные системы
В настоящее время большинство систем VE рассчитаны на управление нормальными персональными компьютерами. Персональные компьютеры достаточно сложные, чтобы разработать и запустить программное обеспечение, необходимое для создания виртуальных сред. Графика, как правило, обрабатывается мощными видеокартами, изначально предназначенными для тяжёлых трёхмерных игр. Та же видеокарта, которая позволит игроку играть в World of Warcraft, вероятно, подойдёт и для продвинутого киберпространства.
Также системам виртуальной реальности необходимы способы отображения изображений для пользователя. Многие системы используют HMD (Head-Mounted Display или, говоря простым языком, «одеваемые на голову дисплеи», также известные ещё более сухим языком как шлемы виртуальной реальности). Обычно такие системы представляют из себя неуклюжие штуки, в которые встроены два дисплея (два дисплея для двух глаз, соответственно). Таким образом, создаётся полноценный стереоскопический эффект с иллюзией глубины. Старые модели шлемов виртуальной реальности использовали катодно-лучевые трубки (Cathode Ray Tube, CRT) - традиционный тип проекторов. Это дисплеи, которые по своим размерам были громоздкие, но выдавали хорошего качества и разрешения картинку. Помимо них использовались ещё жидкокристаллические дисплеи (Liquid Crystal Display, LCD). Последние были значительно дешевле, но были не в состоянии конкурировать с качеством LRT-дисплеев. Сегодня ЖК-дисплеи гораздо более продвинутые, с улучшенными разрешением и насыщенностью цветов, и стали более распространёнными, чем LRT-дисплеи.
Другие системы VE проецируют изображения на стенах, полу и потолке комнаты. Называются подобные системы аббревиатурой CAVE (Cave Automatic Virtual Environments, ПЕЩЕРА) - это иммерсивная виртуальная реальность, где прожекторы направлены на три, четыре, пять или шесть стен размером с комнату куба. Название является отсылкой на аллегорию пещеры в «Государстве» Платона, в котором философ созерцал восприятие, реальность и иллюзию.
Университет штата Иллинойс, Чикаго, разработал первый в мире дисплей CAVE, используя проекционную технику для перевода изображений на стену, пол и потолок маленькой комнаты. Пользователи могут перемещаться по «пещере», и при этом должны носить специальные очки, чтобы создать завершенную иллюзию перемещения через виртуальную реальность. Системы CAVE предоставили пользователям гораздо более широкое поле зрения, что помогает при погружении в киберпространство. Конечно, и без минусов не обошлось - «пещеры» очень дорогие и требуют существенно больше места, чем другие системы.
Тесно связанными с технологией отображения являются системы слежения. Системы слежения анализируют ориентацию точки зрения пользователя так, что компьютерная система посылает правильные изображения визуального отображения. Большинство подобных систем требует от пользователя привязки в буквальном смысле к кабелям с блоком обработки, ограничивая таким образом диапазон движения, доступных ему. Разработки технологий слежения имеют тенденцию отставать от других технологий VR, потому что рынок таких технологий, главным образом, сосредоточен на VR. Поэтому нет такого же интереса к развитию подобных технологий и вообще новых способов отслеживания данных.
Устройства ввода также важны в системах виртуальной реальности. В настоящее время устройства ввода варьируются от контроллеров с двумя или тремя кнопками для электронных печаток до программного обеспечения для распознавания голоса. Не существует стандартной системы контроля по дисциплине. Учёные и инженеры, посвятившие свою жизнь виртуальной реальности, постоянно изучают способы сделать внедрение человека в виртуальную реальность как можно более естественной, чтобы увеличить чувство телеприсутствия. Некоторые из наиболее распространённых форм устройства ввода:
- Джойстики
- Трекболы
- Палочки-контроллеры
- Электронные перчатки
- Распознавание голоса
- Трекеры движения
- Беговые дорожки
Виртуальная реальность. Игры
Учёные также изучают возможность разработки биосенсоров для использования VR. Биосенсоры можно обнаружить и интерпретировать нервы и мышечную активность. При правильной калибровке биосенсора, компьютер может интерпретировать как пользователь движется в физическом пространстве и перевести соответствующие движения в виртуальную реальность. Биосенсоры могут быть присоединены непосредственно к коже человека, или могут быть интегрированы в перчатки или трико. Одним из ограничений для биосенсора являются костюмы - они должны создаваться на заказ для каждого человека или датчики попросту не будут выстраиваться на теле пользователя правильно.
Nintendo Wii
Мэри Уиттон из UNC-Chapel Hill считает, что индустрия развлечений будет стимулировать большинство технологий VR идти вперёд. Индустрия видеоигр в частности способствовала достижению графических и звуковых возможностей, что инженеры могут использовать в конструкции систем виртуальной реальности. Единственное, что является интересным по мнению Уиттона - палочка-контроллер в игровой консоли Nintendo Wii. Контроллер находится в свободной продаже, обладает некоторым набором функций слежения и привлекает к себе людей, которые обычно не играют в видеоигры. С отслеживающим устройством ввода, которые традиционно отстают от других технологий виртуальной реальности, этот контроллер может быть первым из новой волны технологических достижений, полезных для систем виртуальной реальности.
Некоторые программисты фантазируют на данную тему, представляя развитие Интернета в трёхмерном виртуальном пространстве, где необходимо переходить виртуальные ландшафты для доступа к информации и развлечениям. Веб-сайты могут принимать трёхмерные формы, что позволяет исследовать интересности пользователям гораздо более буквальным образом, чем раньше. Кроме того, программисты разработали несколько различных языков программирования и веб-браузеров для достижения этого необычного видения. Некоторые их них включают:
- Язык моделирования виртуальной реальности (Virtual Reality Modeling Language, VRML) - самый первый трёхмерный язык моделирования для всемирной паутины.
- 3DML - трёхмерный язык моделирования, где пользователь может посетить место (или веб-сайт) через большинство интернет-браузеров после установки плагина.
- X3D - язык, который заменил собой VRML в качестве стандарта для создания виртуальных сред в Интернете.
- Совместная проектная деятельность (Callaborative Design Activity, COLLADA) - формат, используемый для превращения файлов в трёхмерные программы.
Виртуальная реальность. Сферы применения
В начале 1990-х годов экспозиция общественности относительно виртуальной реальности редко выходила за пределы относительно притивной демонстрации нескольких угловатых цифер, гонящихся вокруг шахматной доски - всё это было ещё совсем сыро. В то время как индустрия развлечений по-прежнему заинтересована в приложениях виртуальной реальности, играх и театральных впечатлениях, по-настоящему интересные варианты использования систем VR можно обнаружить в других областях.
Некоторые архитекторы создавали и создают по сей день виртуальные модели своих строительных планов, чтобы люди могли, хоть и виртуально, ощутить структуру до её основания. Клиенты могут передвигаться через экстерьеры и интерьеры, задавать интересующие вопросы или даже предложить какие-либо изменения в дизайне. Виртуальные модели могут дать вам гораздо более точное представление о том, как здание или комната будет выглядеть в конечном варианте.
Автомобильные компании используют технологию VR для построения виртуальных прототипов новых моделей автомобилей, тщательно проверяя их, прежде чем производить физическую модель. Дизайнеры могут вносить изменения, не имея кучу металлолома вокруг. Процесс разработки становится более эффективным и менее дорогим в качестве результата.
Виртуальные среды используются и в учебных программах для военных, космических программах и даже для студентов-медиков. Военные уже давно стали сторонниками технологии VR и её развития. Учебные программы могут включать в себя всё: начиная от моделирования транспортных средств и заканчивая боевым оружием. В целом, системы виртуальной реальности существенно безопаснее и, в конечном счёте, дешевле, чем альтернативные методы обучения. Солдаты, которые прошли через интенсивную подготовку VR, оказались столь эффективны, как те, кто обучается в традиционных условиях.
В медицине сотрудники могут использовать виртуальные среды для обучения всего: от хирургических процедур до диагностирования пациента. Хирурги используют технологию виртуальной реальности не только чтобы обучать и воспитывать, но и выполнять различные операции удалённо с помощью автоматизированных роботов. Первый робот-хирург был выпущен в 1998 году в больнице в Париже. Самой большой проблемой при использовании технологии VR в данном случае является задержка передачи изображения, а это не положительно может сказаться вообще на процессе операции и, соответственно, её итоге. Таким системам необходимо предоставлять тонко настроенную сенсорную обратную связь к хирургу.
В следующем разделе мы рассмотрим некоторые аспекты и трудности с технологией виртуальной реальности.
Виртуальная реальность. Аспекты и трудности
Проблем в области виртуальной реальности много, и они очень серьёзные - это и системы слежения, и поиск более естественных способов предоставления пользователям взаимодействия с виртуальной средой, и сокращение времени построения виртуальных пространств, и многое другое. Есть несколько компаний, специализирующихся на трекинговых системах, которые занимались развитием технологии виртуальной реальности с первых дней её существования. Большинство из них - это небольшие фирмы и продержались они на плаву недолго. Вообще создание виртуального пространства очень сложный процесс, поэтому нередко для очередного творения необходима команда программистов, и времени это может занять более чем год, чтобы дублировать реальные объекты в точности в виртуальную реальность.Ещё одной проблемой для разработчиков систем виртуальной реальности является создание системы, которая была бы лишена плохой эргономики. Многие системы опираются на специальное оборудование, различную технику, тем самым обременяя пользователя или ограничивая свои возможности с помощью физических тросов. Без тщательно продуманных аппаратных средств пользователь может иметь проблемы с равновесием, инерцией, потерять чувство телеприсутствия или даже испытывать киберсикнесс - эдакая киберболезнь, симптомы которой могут включать в себя полную дезориентацию и тошноту. Не все пользователи могут заболеть киберсикнессом - некоторые люди способны исследовать виртуальные миры часами без каких-либо последствий, в то время как другие могут чувствовать тошноту после того, как побывали в киберпространстве всего несколько минут.
Некоторые психологи озабочены тем, что погружение в виртуальную среду может психологически повлиять на человека. Они предполагают, что системы виртуальной реальности могут ставить пользователя в ситуации с применением насилия, а также могут привести человека к бесчувственности. По сути, психологи говорят очевидное - развлекательные, на первый взгляд, системы виртуальной реальности могут породить поколение психопатов. Кроме того, психологи утверждают, что некоторым людям не стоит беспокоится о десенсибилизации, но предупреждают, что настоящий, истинный экспириенс VE может привести к своего рода кибернаркомании.
Другая проблема - уголовные деяния. В виртуальном мире определяющие действия, такие как убийства или сексуальные преступления, проблематичны. Получается, если у человека не выходит сделать желаемое в киберпространстве, он постарается сделать это в настоящем мире - разве такое не может произойти? Исследования показывают, что люди могут иметь реальные физические и эмоциональные реакции на раздражители в виртуальной среде, и поэтому вполне возможно, что сделав виртуальное нападение человек может получить по-настоящему эмоциональную травму. Следующий раздел расскажет вам историю технологии виртуальной реальности. Что ж, погрузимся же в историю столь удивительного творения человеческого разума.
Виртуальная реальность. История
Концепция виртуальной реальности возникала в течение десятилетий. Обществу стало известно об удивительной технологии в начале 1990-х годов. В середине 1950-х годов кинематографист по имени Мортон Хейлиг предположил театральный опыт, который будет стимулировать чувства всех зрителей. Он создал единственную консоль в 1960 году и назвал её Sensorama - она включала в себя стереоскопический дисплей, вентиляторы, эмитенты ароматов, стереоспикеры и движущиеся стулья. Он также изобрёл свой эдакий шлем виртуальной реальности, только человек не полностью погружался в киберпространство, а мог просто смотреть телевизор в формате 3D.
Инженеры Philco Corporation разработали первый в мире шлем виртуальной реальности («одеваемый на голову дисплей», Head-Mounted Display, HMD). Продукт получил название «Headsight». Шлем состоял из экрана и системы слежения, которая была связана с закрытой системой камер инженеров. Они предназначены в HMD для использования в опасных ситуациях - пользователь может наблюдать реальную среду дистанционно, регулируя угол камеры просто поворачивая голову. Лаборатория Bell Laboratories использовала подобную систему HMD для пилотов вертолётов. Работа шлемов была интегрирована с инфракрасными камерами, прикреплёнными к нижней части вертолётов, что позволяло пилотам иметь чёткое поле зрения по время полёта в темноте.
В 1965 году учёный по имени Иван Сазерленд изобрёл то, что он назвал «Ultimate Display». С помощью этого дисплея человек мог заглянуть в виртуальный мир, который выглядел как реальный, физический мир. Это видение исходило из практически всех разработок в области виртуальной реальности. Концепция Сазерленда состоит из:
- Виртуальный мир, который кажется реальным, трёхмерная звуковая система и тактильные раздражители
- Компьютер, который поддерживает модель мира в реальном времени (только представьте себе мощность этого компьютера в те годы)
- Манипулирование виртуальными объектами в реальном мире - интуитивно понятный способ
Заключительный раздел коснётся тематики развития технологии и её будущего.
Виртуальная реальность. Развитие и будущее технологии
Национальное управление по воздухоплаванию и исследованию космического пространства (НАСА), Министерство обороны и Национальный научный фонд финансируют большую часть исследований и разработок для проектов виртуальной реальности. Также Центральное разведывательное управление (ЦРУ) выделило 80000 исследовательских долларов для проектов и разработок Ивана Сазерленда.
В течение многих лет технология VR оставалась вне поле зрения общества. Почти все развитие сосредоточено на транспортном моделировании до 1980-х годов (). Тогда, в 1984 году, учёный по имени Майкл Макгриви начал экспериментировать с технологией VR в качестве способа интеграции человека в компьютерный интерфейс (Человеко-компьютерное взаимодействие, Human-Computer Interaction, HCI). Человеко-компьютерное взаимодействие по-прежнему играет большую роль в исследовании VR.
Джарон Ланье ввёл термин «Virtual Reality» в 1987 году. В 1990-х годах средства массовой информации прицепились к концепции виртуальной реальности и побежали за ней. В результате шумиха дала людям нереальные ожидания о том, на что способны технологии виртуальной реальности. Как общественность поняла, что виртуальная реальность ещё не была так сложна, интерес со временем ослаб. Термин «виртуальная реальность» начал исчезать с ожиданиями публики. Сегодня разработчики VE стараются не преувеличивать возможности или применения систем виртуальной реальности, и тенденция избегать термина «виртуальная реальность», как вы уже могли догадаться, старым порядком никуда не делась.
По меркам мира высоких технологий прошло уже достаточно много времени с тех пор, как на рынке появились первые очки виртуальной реальности. Сейчас производители готовы предложить все больше новых путей для наиболее глубокого погружения в эту волшебную среду.
Просто надев очки с наушниками, ты все еще ощущаешь себя в той же комнате, хотя и не видишь ее. «А что, если использовать специальные условия для погружения?» — задумались разработчики, а следом и занялись решением задачи. Так была придумана комната виртуальной реальности для игр и не только.
При этом базовая версия VR CAVE была разработана еще в 1990-х в США, штат Иллинойс. Как говорят сами создатели, CAVE – это и игра слов, и аббревиатура (CaveAutomaticVirtualEnvironment) одновременно. Но также это некая аллюзия на «пещеру» философа Платона, погружавшую личность в иллюзорный мир, неотличимый от реальности, пока ты в ней пребываешь.
Виртуальная реальность CAVE – это особая комната, на стены которой проецируется трехмерное изображение, и объектом в ней является пользователь, которого и окружает иллюзорный мир. Здесь можно смотреть фото, видео, играть в игры – все, что пожелаешь.
Система VR Cave достаточно распространена, и используют ее не только для дизайна и эргономики, но и даже в качестве тренажера. Основными покупателями комнат виртуальной реальности становятся различные крупные фирмы-производители самолетов, авто и крупногабаритной техники. Такие комнаты могут использоваться для тестирования эргономичности изделия, для виртуального макетирования проектов здания или же в качестве обучения персонала.
Система виртуальной реальности CAVE: широкое применение
Хотя сейчас купить комнату виртуальной реальности стремятся, в основном, владельцы игровых клубов, сфера ее применения куда более широка. Так, например, находит она применение в дизайне, в сфере экономики, даже в качестве учебных тренажеров. Их заказывают производители авто, самолетов, кораблей и другой техники, на них проводятся презентации, обучение, маркетинговые и другие исследования.
В Москве уже несколько лет существует комната виртуальной реальности МГУ с 4 полноценными экранами, расположенная на факультете психологии. Ее регулярно модернизируют под различные нужды университета, а также она соединена с суперкомпьютером МГУ, что позволяет просматривать результаты исследований прямо на стенах комнаты.
Комнаты виртуальной реальности для игр , так как они позволяют более качественно погружаться в виртуальную реальность. Однако есть и существенное но – их цена отличается в большую сторону, чем у обычных очков VR. Основными особенностями комнат являются:
- Высочайшее разрешение картинки, которое позволяет тщательно рассмотреть каждую деталь.
- Маленький пинг, который позволяет наслаждаться трекингом без задержек.
- Стандартное, человеческое поле зрения.
- Отслеживание движение не только головы и тела, но и даже пальцев, если использовать перчатки виртуальной реальности.
Игровые комнаты виртуальной реальности CAVE, помимо полного погружения в картину происходящего, дают также возможность свободного передвижения: в отличие от такого устройства ВР, как , здесь пользователь не стеснен проводами.
Также существует и возможность видеть собственное тело, что тоже важно – это помешает сохранять равновесие даже при самых активных играх, а значит, вас не укачает и после сеанса не будет головной боли.
Как правило, в игровых коммерческих VR CAVE предусматривается почасовая оплата, и для вложения средств эта новинка из мира высоких технологий подходит как нельзя лучше. Помимо очков, в комнате можно использовать перчатки, костюмы и специальные контроллеры VR, что позволяет еще глубже погрузиться в иллюзорный мир 3D.
Покупают новинку и различные хай-тек-компании, которые ценят и поддерживают свой ультрасовременный имидж. Кстати, при рассмотрении макетов в комнату удобно заходить и сразу нескольким людям, и, хотя картинку в стерео сможет видеть только один из них, остальные все равно могут принимать участие в обсуждении, давать советы.
Так, дизайнеры и архитекторы всего мира уже работают с VR CAVE, представляя своим заказчикам виртуальный макет в 3D, и это поистине впечатляет: то, что мы знаем с детства из фантастических фильмов как голограмму, теперь вполне доступно в комнате ВР. Когда человек входит в комнату, надевает очки и видит перед собой практически реальный объект, он невольно хочет потрогать его руками, проявляя крайнюю заинтересованность.
Такой инструмент хотят заполучить в свой арсенал большинство продвинутых компаний, и многолетний опыт МГУ показывает, что это вложение будет совсем не напрасным и имеет долгосрочные перспективы.
Использование комнаты виртуальной реальности VR Cave очень перспективно, ведь с помощью чего еще можно исправлять ошибки в моделировании на стадии разработки проекта? Кроме этого, в такой комнате может находиться одновременно несколько человек. Любой человек, который заходит в комнату, действительно погружается в виртуальный макет в 3D, который работает во всей комнате.
Благодаря такой объемности и отличному разрешению, эти системы в последнее время пользуются огромной популярностью. Предприимчивые владельцы могут даже зарабатывать на этом. Кто из современных геймеров откажет себе в желании не посмотреть на виртуальный мир через 3D, а оказаться в самом его сердце.
Посмотрите, как это выглядит в реальности:
Cкопировано из сайта сайт Подписывайтесь на наш Telegram