Электронный научный журнал
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ УСТРОЙСТВ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ

Прокопюк С.Ю. 1 Казиев А.Б. 1
1 Томский политехнический университет

Виртуальная реальность – созданная техническими средствами частичная или полная иллюзия физического мира, передаваемая человеку через его ощущения. Виртуальная реальность имитирует как воздействие, так и реакции на воздействие. для создания убедительного комплекса ощущений реальности компьютерный синтез свойств и реакций виртуальной реальности производится в реальном времени. 

Все созданные на сегодняшний день VR-устройства (от англ. Virtual Reality – виртуальная реальность) можно классифицировать по категориям воздействия:

Зрение – 3D очки с функцией отслеживания поворота головы: Oculus Rift, VRD.

Слух – качественные музыкальные устройства с объемным звучанием (Woojer).

Осязание – устройства Virtux Omni и Razer Hydra.

Запах – системы, имитирующие запах – AromaRama и Smell-O-Vision, iSmell.

Oculus Rift

Oculus Rift – шлем виртуальной реальности с широким полем зрения. Разрабатывается компанией Oculus VR. В отличие от других 3D технологий, в Oculus Rift не используются затворы или поляризаторы. Изображения для каждого глаза выводятся на один дисплей (каждое изображение занимает немного меньше половины дисплея) и затем корректируются при помощи линз.

Стереоскопический эффект дисплея усилен из-за того, что поле зрения для правого и левого глаза не перекрываются на 100 %. для левого глаза доступен небольшой дополнительный фрагмент картинки слева, для правого – справа, что приближает изображение к нормальному человеческому зрению. Поле зрения имеет размеры немного более 90 градусов по горизонталиhttp://ru.wikipedia.org/wiki/Oculus_Rift – cite_note-gzmwrld-23.

teh48.tiff

Рис. 1. Картинка внутри Oculus rift

Из недостатков можно выделить следующие: использование Oculus Rift может вызывать рябь в глазах, головокружение, головную боль и тошноту (эффекты могут сохраняться десятки минут после окончания использования очков). Особенно сильно эффекты выражены при первых использованиях устройства.

Одна из причин побочных эффектов – большая задержка между поворотами головы и обновлением картинки, для уменьшения которой требуются устройство отслеживания движений с высокой частотой опроса, мощная видеокарта и дисплей с повышенной частотой обновления картинки (120 или 240 Гц вместо обычных 60). для комфортного использования компьютер должен обеспечивать стабильно высокий FPS (количество кадров в секунду), например, путем использования нескольких мощных видеоускорителей.

VRD

Компания Avegant HMD использует screen-less (безэкранную) технологию, а именно Виртуальный Ретинальный Дисплей (сокр. VRD), состоящий из одного светодиодного источника света и множество микро-зеркал. Он отличается от обычного тем, что не имеет фактического экрана, служащего для просмотра. Вместо этого, виртуальный образ (в оптическом смысле) отображен на вашей сетчатке.

teh49.tiff

Рис. 2. Внешний вид VRD-устройства

Несмотря на всю сложность настройки, она приносит свои плоды. Изобретение отличается конкурентными показателями, так как способно воспроизводить две отдельные картинки, разрешение каждой из которых равно 1 280 x 768 пикселей (WXGA). Это равносильно просмотру контента на дисплее диагональю 80 дюймов с расстояния 2,5 м. Кроме того, устройство воспроизводит чёткое чистое изображение с живыми естественными цветами, поскольку отсутствует экран, который может создавать помехи во время просмотра.

Помимо прочего, отсутствие дисплея позволит глазам больше отдыхать, избавив их от трудоёмкой работы по фокусировке и, соответственно, от оптического напряжения. Если в надеваемом устройстве используется экран, то пользователю постоянно приходится напрягать зрение, чтобы сфокусироваться на чересчур близком объекте. Хотя эту проблему прототип устройства от Avegant и решает, возникает ещё одна, не менее важная – это вес устройства. Надеваемый дисплей действительно тяжёлый, к тому же вся тяжесть приходится на нос пользователя. Возможно, сделать надеваемый дисплей более лёгким разработчикам удастся в следующих версиях.

Woojer

Мобильный аксессуар Woojer, который позволит человеку не только слышать, но и «осязать» музыку. Woojer генерирует бесшумные полифонические вибрации, которые синхронизируются с воспроизведением аудио через наушники, подключаемые при помощи стандартного 3,5-миллиметрового разъема. по своему размеру устройство не больше спичечного коробка. Оно крепится к одежде или кладется в карман, после чего пользователь начинает ощущать в своем теле низкочастотные вибрации – как будто бы он находится на настоящем живом концерте недалеко от аудиосистем.

Virtuix Omni

teh50.tiff

Рис. 3. Внешний вид Virtuix Omni

Всенаправленная беговая дорожка для взаимодействия с виртуальной реальностью в играх, разрабатываемое компанией Virtuix.

Для имитации движения в Omni используется скользкая платформа и специальная обувь, уменьшающая трение. С помощью поддерживающего поясного ремня человек удерживается в фиксированном кольце, поглощающем вес игрокаhttp://ru.wikipedia.org/wiki/Virtuix_Omni – cite_note-Verge_first_test-1. Всенаправленная беговая дорожка работает как игровой контроллер, позволяя игроку приседать, двигаться боком, ходить и бегать по игровому ландшафту. Omni проектировался для использования совместно со шлемом виртуальной реальности, таким как Oculus Rift, и устройством Kinect.

Помимо активного применения в играх Omni можно использовать для пробежек и прогулок. Так, например, Лаборатория реактивного движения НАСА использовала технологии Oculus Rift и Virtuix Omni для прогулок по Марсу.

Razer Hydra

Razer Hydra – позволяет отслеживать движения рук и передавать информацию в компьютер. Содержит в себе два Контроллера с несколькими кнопками управления. Ключевой элемент системы – небольшой шар, который генерирует электромагнитное поле радиусом примерно в семь шагов. Это поле устанавливает связь с ручными контроллерами в пространстве, позволяя с точностью до сантиметра и градуса определить положение рук в пространстве.

К сожалению, устройство зарекомендовало себя как неудобное и неактуальное. К минусам устройства относятся: множество проводов, мешающих управлению, дороговизна и некоторая примитивность конструкции.

iSmell

Устройство iSmell компании DigiScent, напоминающее по принципу работы обыкновенный принтер, позволяет генерировать около 2128 запахов. Принципиальная схема технологии iSmell представлена ниже. Она состоит из трех этапов: оцифровка запаха, передача информации о запахе и его синтез.

На первом этапе происходит оцифровка запаха. В отличие от технологии передачи звука или видео, когда соответственно звук или изображение вначале фиксируются прибором, а затем превращаются в цифровой код, в индустрии запахов такой технологии пока не существует. Этим занимаются специалисты, именуемые сцентографами, которые раскладывают каждый запах на составляющие и соответственно подбирают количество компонентов, необходимых для воссоздания этого запаха.

После того, как запах будет представлен в виде цифрового кода, он может быть передан традиционным способом. Обычно файл, передающий запах, связан с тем или иным изображением. Так, например, если на Web-странице вы щелкаете мышью на том или ином названии цветка, то вместе с его изображением компьютер начнет выдавать его запах.

Синтез запахов происходит в самом приборе iSmell. Этот прибор (в основе которого находится картридж с элементарными составляющими запахов) подключается к РС через порт LPT или USB. Приняв код того или иного запаха, компьютер передает команду в цифро-аналоговый преобразователь для управления подачей составляющих картриджа, в результате чего происходит впрыскивание необходимых компонентов. Перемешивание составляющих интенсифицируется действием подогревающей спирали, и затем запах подается в пространство под действием обычного вентилятора. Интенсивность запаха определяется регулятором.

Разработки по воспроизведению запахов начались еще в 50-х годах (AromaRama и Smell-O-Vision), но не нашли актуальности и были свернуты. В мае 2006 года редакция журнала PC World назвала iSmell одним из двадцати пяти самых неудачных технических изобретений.


Библиографическая ссылка

Прокопюк С.Ю., Казиев А.Б. ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ УСТРОЙСТВ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ // Международный студенческий научный вестник. – 2015. – № 3-1.;
URL: http://eduherald.ru/ru/article/view?id=12036 (дата обращения: 14.10.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074