Диалоги (апрель 2003 г.) - Гордон Александр (читать полностью книгу без регистрации .TXT) 📗
И вот, если позволите, я ещё потрачу одну минуту на то, чтобы ответить на вопрос, что такое виртуальная реальность в обычных терминах, общепринятых сейчас в технике.
Если очень коротко, то можно сказать, что это информационная технология, основанная на использовании интерактивных человеко-машинных интерфейсов особого вида. Особенность в том, что в этих интерфейсах естественный раздражитель изолируется от органов чувств и на органы чувств подаются раздражители искусственные, которые генерируются компьютером.
Здесь возникает ещё пара попутных вопросов: а что такое интерфейсное устройство и устройство интерактивное?
Интерфейсное устройство – это как раз устройство, которое осуществляет взаимодействие между человеком и машиной, причём их можно разделить на две группы. Это устройство ввода информации или команд в машину и устройство вывода результата, получения результата.
И термин «интерактивный». Сейчас считается, что этот термин уже устаревает. И действительно, если вспомнить, то в 70-е годы основным интерактивным устройство было окошечко, в этом окошечке сидела девушка, она получала пачки перфокарт и через сутки или несколько часов вы получали результат. Но если использовать шоколад, улыбки, так сказать, обаяние, это время можно было снизить до одного часа или нескольких десятков минут. Так вот сейчас интерфейсные устройства, эти машины, они позволяют снизить время реакции в ответ на посылку команды и до получения ответа до нескольких секунд, и даже долей секунд. И собственно, интерактивность она и означает отсутствие ощущения интервала времени, в течение которого машина что-то вычисляет в ответной команде и выдаёт результат. Из общеизвестных интерфейсных устройств есть одно устройство, которое изначально было использовано в компьютерной технике. Оно используется и сейчас, и ещё долго будет использоваться, это всем знакомая клавиатура. Но это устройство, так сказать, вербального общения с компьютером. То есть здесь общение относит знаковый или языковый характер, для общения используется язык машинный или искусственный язык.
Но есть ещё одно устройство, которое появилось недавно, и оно уже ближе к устройствам, используемым в этой области, это «мышь». Здесь уже в компьютер отсылается невербальная информация. Это электрические импульсы, которые позиционируют. И мы видим реакция немедленно.
Когда произносят сейчас слова «виртуальная реальность», то у всех рождается знакомый образ. Это человек, одевший на голову ящичек и начинающий себя очень забавно вести. Он вертит головой, размахивает руками. И может даже упасть. Это, в общем-то, верная метафора, образ. В этом ящичке расположен стереоскоп, если сказать упрощённо. И человек видит стереоизображение чего-то. Это, так сказать, устройство вывода информации.
А есть ещё устройство ввода. Это сенсорная система, размещённая на голове. Она как раз управляет самим компьютером. Она, эта сенсорная система, выдаёт информацию о месте положения и ориентации головы. И в ответ на это машина синтезирует изображение. И человеку кажется, что на самом деле он видит некие реальные объекты и может с ними даже взаимодействовать.
Самые первые опыты в этом направлении были сделаны ещё в начале 60-х годов; здесь нужно будет упомянуть одну фамилию это Айван Сазерленд. Это американский электронщик и математик, который работал в линкольновской лаборатории МТИ. Очень многие вещи пришли из МТИ. И он, собственно, первым и начал опыты по использованию графических систем. И даже интерактивных систем.
Самое первое… Ну, наверное, не самый первый, но один из самых первых интерактивных дисплеев был именно у него. Он имел вид, конечно, не этого элегантного ящика лёгенького, а была это рама огромная, на которой размещались электронно-лучевой дисплей, оптическая система, которая сводила оси, и можно было этой рамой как-то вертеть и видеть на ней образы.
Сейчас, конечно же, техника шагнула далеко вперёд: мы видим не векторное изображение, а растровое цветное изображение очень высокого качества.
И здесь, собственно говоря, мы сталкиваемся с ещё одной задачей, даже проблемой в этой области. С тем, что в ответ на действия человека, который, так сказать, вращает головой, компьютер должен успевать рассчитать и выдать на дисплей этот самый образ. Если оценить объёмы растра, которые нужны для реалистичного восприятия, то эти числа, они, в общем, громадны. Монитор, обеспечивающий реалистичность восприятия имеет обычный растр в миллион элементов изображения. И для того, чтобы обсчитать каждый элемент изображения, нужно некоторое количество операций с плавающей точкой.
Если это помножить и учесть ещё время реакции, за которое компьютер должен успеть, то мы получим довольно большую цифру. Можно сказать ещё больше. Дело в том, что если вы смотрите в обычный стереоскоп, то, несмотря на то, что там изображение объёмное и необычное, есть ощущение какой-то неестественности. Объекты, которые там отображаются, они (я, по крайней мере, это чувствую очень сильно) имеют вид каких-то вырезанных из картонок объектов.
Это всё неспроста. Дело в том, что когда глаз в естественных условиях осматривает мир, наши глаза постоянно вращаются в орбитах. Это так называемое саккадное движение. И если взять за основу минимума интервал, за который компьютер должен успеть выдать изображение, то для саккадных движений этот интервал сотые доли секунды. Конечно, системы виртуальной реальности, отслеживающие эти саккадные движения, они, образно говоря, небюджетные. Но, тем не менее, они дают наиболее естественно восприятие. И ещё раз об оценках: они составляют, если не углубляться особенно, уровень где-то 1 Гигафлопса, не меньше…
А.Т. Один миллиард операций в секунду.
В.А. …с плавающей точкой. Приблизительно в середине 90-х это был нижний уровень производительности суперкомпьютера.
Отсюда следует очень простой вывод, что системы виртуальной реальности, действительно обеспечивающие вот это всё, они являются делом суперкомпьютеров. Это одна мысль.
А вторая – ещё вот какая, как-то она ускользнула, а сейчас вспомнилась. Мы как-то незаметно речь ведём о зрительном восприятии. Но на самом деле из органов чувств у человека есть не только зрение, а ещё слух, осязание, обоняние и так далее. И вот устройство, которое воздействуют на органы чувств, – это дисплей. Причём это не только видеодисплеи обычные, но есть ещё и дисплеи, которые воспроизводят остальные сенсорные воздействия. А слух, понятно, это стереозвук.
Кстати говоря, стереозвук – это, наверное, даже вещь более доступная в смысле виртуальной реальности, потому что мы действительно ощущаем объёмное звучание, оно соответствует именно той исходной картине, которая была воспроизведена, записана на носитель. А когда мы прослушиваем, здесь есть интерактивность. То есть, если мы вертим головой, то мы ощущаем изменение картины. Следующая группа устройств – это устройства воздействия на ощущения прикосновения. Здесь уже мелькнуло упоминание о «Data Gloves» – это перчатки, которые воспроизводят ощущение касания к приметам. И они, кроме того, используются как устройство ввода информации. То есть очень часто в системе виртуальной реальности есть возможность вывести изображение клавиатуры и этой перчаткой нажать на нужные клавиши.
Ещё одна группа интересных устройство – это силовые жилеты, которые позволяют ощутить вес предметов, центр их тяжести. И особая группа устройств – это устройства, действующие на вестибулярный аппарат. Здесь сложная картина, например, создать ощущение невесомости сложно, потому что помимо аппарата, расположенного у нас в среднем ухе, сила тяжести ощущается ещё и мышцами. Здесь нужно говорить об условности ощущения. Устройства, воспроизводящие невесомость, имеют подвеску с шестью степенями свободы и используются в тренажёрных устройствах: лётных, водительских и так далее.
Тем не менее, говоря о виртуальной реальности, мы автоматически ведём речь о зрительном восприятии, потому что по объёму информации зрительная система с очень большим отрывом опережает остальные системы. Несмотря на то, что если даже не воспроизводится вся гамма ощущений, которая необходима для охвата сенсорной системы, зрительной системе уже достаточно для того, чтобы считать систему системой виртуальной реальности, если она обеспечивает интерактивность, ощущение реализма и так далее. Я бы отметил ещё один момент. На самом деле обмануть органы чувств очень сложно. Как бы мы не старались, всегда есть ощущение, что это не реальность. Здесь действует пословица: «обмануть меня не сложно, я сам обманываться рад». Но речь на самом деле идёт о другом: для чего это нужно и почему это заинтересовало людей? И здесь есть общий принцип: неинтересные вещи никогда не бывают полезными и наоборот – вещи интересные, вызывающие любопытство, пусть даже не видно сперва их утилитарного значения… Тот самый вопрос: где здесь можно положить мешок с крупой или подключить какую-то динаму, чтобы получать ток…
