Виртуальная реальность

Функции вычислительных систем и комплексов. Графические генераторы и графические кластеры для виртуального прототипирования. 3D дисплеи и 3D мониторы. Зеркальные 3D мониторы Stereo Pixel. Как работает 3D дисплей: системные требования, специальные навыки.

Рубрика Программирование, компьютеры и кибернетика
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 15.07.2012
Размер файла 398,4 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат на тему:

ВИРТУАЛЬНАЯ РЕАЛЬНОСТЬ

По дисциплине:

Вычислительные системы и комплексы

Выполнил Розинов А.А

Проверил Мельцов В.Ю.

Киров 2012год

Введение

Кажется, еще недавно эксперименты по использованию возможностей интерактивной машинной графики и виртуальной реальности напоминали опыты алхимиков и были доступны лишь небольшой группе специалистов, преимущественно ученых и инженеров, которые занимались вопросами автоматизации проектирования, анализа данных, математического моделирования и различными военными технологиями.

Виртуальная реальность (Виртуальное окружение) - это словосочетание за последние годы достаточно часто появлялось на страницах прессы и стало весьма привычным для нашего слуха. При этом за избитым термином редко стоит понимание масштаба внедрения данной технологии в современном обществе. Любопытно отметить: в прессе было достаточно мало статей о конкретном использовании технологии Виртуальной Реальности.

Между тем технологии виртуальной реальности уже долгие годы приносят многие миллионы долларов экономикам наиболее развитых стран.

С исторической точки зрения Виртуальную реальность можно рассматриваться как некий итог развития интерактивности системы «машина-человек», возможный прежде всего благодаря развитию технологий повышения производительности компьютеров, систем трехмерной визуализации, систем обратной связи, трекинга, тактильных ощущений и т.д.

На определенном этапе на смену диалога с компьютером посредством текстово-графической информации пришел новый способ взаимодействия человека и машины. Осуществляя навигацию в мире зрительных образов, сгенерированных компьютером, человек одновременно получает возможность направлять работу компьютерной техники. Новые возможности оборудования как бы позволили человеку шагнуть внутрь компьютера, привнося с собой чисто человеческие способности ориентироваться внутри визуальных образов, эмоций, чувства, интуицию, то есть все то, что недоступно неодушевленному компьютеру. Своеобразный тандем «машина-человек» обрел качественно новые возможности.

Современные технологии виртуальной реальности и 3D визуализации, фактически являются элементной базой для построения новых поколений мультимодальных человеко-компьютерных интерфейсов, которые позволяют создавать тренажеры, симуляторы, интерактивные обучающие виртуальные среды, виртуальные прототипы, цифровые планетарии, различные решения для рекламы и маркетинга (wow технологии) и т.д.

Графические генераторы и графические кластеры для виртуального прототипирования

Системы виртуальной реальности требуют гигантских вычислительных мощностей, позволяющих просчитывать огромный объем графической информации в реальном времени и специфических функций, позволяющих пользователю полностью погружаться в виртуальную среду.

До 2000-х годов практически все системы виртуальной реальности создавались с использованием специального оборудования

На данный момент графические генераторы для систем виртуальной реальности создаются на базе кластера PC с использованием специального системного ПО.

На данный момент возможно создавать графические генераторы (графические кластеры) для практически всех приложений основанных на OpenGL. (Autocad, Autodesk Inventor, AVEVA Vintage, Dassault Catia / Enovia / Delmia / Icem Surf, Intergraph Mercury PTC Division, ProE WildFire, PTC ProductView Rhino3D, SolidWorks, Siemens Teamcenter /VizMockup /J T2GO, Unigraphics NX, SolidEdge, Petrel,ArcGIS, Virtools, Seemage, Bentley Microstation, Google Sketchup, Google Earth, Second Life, Quake 4, Doom 3 и т.д.)

Для создания данных кластеров используется ПО TechViz www.techviz.net

3D дисплеи и 3D мониторы

3D стерео визуализация становится все более популярной и находит все большее число применений в различных областях человеческой деятельности.

3D стерео мониторы и 3D дисплеи используются для различных задач и выполнены по различным оптическим схемам.

На данный момент доступны следующие решения:

1. Enable3d - без очковые автостереоскопические 3D дисплеи для маркетинга и рекламы, выставок.

2. Stereo Pixel - профессиональные 3D стереомониторы с использованием стерео 3D очков. Используются для длительной непрерывной работы.

2. HYUNDAI 3D - 3D стереомониторы с использованием стерео 3D очков. Используются для игр и профессиональных задач. Разрешение FullHD, диагональ 22",24" и 46" дюймов.

Зеркальные 3D мониторы Stereo Pixel

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

При совмещении 2 изображений с помощью полупрозрачного зеркала отсутствует потеря разрешающей способности, как у моделей, основанных на методе параллакс-барьера, или нежелательное мерцание изображения, характерное для CRT-мониторов, оснащенных затворными ЖК-очками.

Серия зеркальных стереодисплеев lcReflex в настоящее время состоит из 2 моделей: 17-ти дюймовой lcReflex-1703 и 20-ти дюймовой lcReflex-2002. Модель lcReflex-1703 предназначена, в первую очередь, для персонального применения: стереоигр, просмотра стереофильмов и фотографий. Модель lcReflex-2002 имеет большие габариты и разрешение, оснащена интерфейсом DVI, а главное - имеет близкий к оптимальному размер пиксела изображения (0.292 мм), и предназначена для профессиональных приложений: 3D графики, САПР, медицины и пр.

Важным достоинством дисплеев lcReflex является их совместимость с имеющимися видеокартами и стереопрограммами: большинство имеющихся программ без дополнительной доработки могут быть использованы со стереодисплеями lcReflex. В настоящее время полноэкранные двухмониторные стереорежимы поддерживаются всеми видеокартами на основе чипсетов nVidia. В этом режиме могут быть запущены практически все 3D-программы на основе стандартов DirectX и OpenGl, даже изначально не содержащие поддержки стереоотображения. Для работы в оконных стереорежимах требуются профессиональные видеоускорители типа nVidia Quattro или ATI FireGL с поддержкой стереорасширений OpenGl. Однако это требование не является трудновыполнимым для профессиональных приложений, т.к. по сути, уже является стандартом де-факто в данной сфере.

Как работает 3D дисплей

Используется стереоскопическая технология 3D визуализации, отображающая 3D контент через 3D монитор с чересстрочной круговой поляризацией с использованием поляризованных 3D очков. Стереоскопическое изображение представляется на левый и правый глаз наблюдателя с различных точек обзора, что обеспечивает 3D стереоскопическое восприятие контента.

Настройка 3D дисплея

3D Media Player проигрывает широкий спектр 2D и 3D видео и изображений, включает открытые форматы файлов (.avi, .mpg, .jpg, и так далее) и DVD. Вы можете просматривать стандартной четкости 2D DVD в стереоскопическом 3D высокого воздействия в режиме реального времени с технологией конвертирования 2D в 3D и проигрывать файлы различных 3D медиа форматов (.avi, .mpg, .jpg, и так далее) именуемых с соблюдением соглашения об именовании 3D файлов.

3D Launchpad

виртуальный монитор графический генератор

TriDef Launchpad позволяет вам запускать поддерживаемые игры в 3D. Для каждой игры необходимо установить 3D игровой драйвер. Поставка дисплеев включает драйвера для Quake III и Google Earth. Для просмотра списка поддерживаемых игр и покупки, дополнительных 3D драйверов (по 4.99$ за драйвер) пожалуйста, посетите следующую домашнюю страницу: http://www.tridef.com/3dgames/3d-games.html.

3D Demo Contents

Пакет программного обеспечения включает так же следующий демо контент: бесплатные 3D драйвера для различных демо версий игр а так же видео “Fly Me To The Moon” (nWave Pictures)

Опционально 3D Visualizer (OpenGl driver) (не входит в стандартный пакет поставки)

3D Visualizer позволяет работать со сторонними приложениями на 3D дисплеях. До сих пор, 3D объекты и сцены в различных CAD и других похожих приложениях моделирования (и играх) «плоские» как они отображаются на обычных 2D мониторах. Сейчас, используя 3D монитор и 3D Visualizer, 3D модели могут представляться с реальной физической глубиной, как реальный объект моделирования.

Системные требования для работы с дисплеем Hyundai

Рекомендуемые: Intel® Core 2 Duo or AthlonTM 64 X2 Dual-Core CPU, 1GB RAM, NVIDIA® GeForce 6600 or ATI RadeonTM X800, 100MB свободного пространства на диске, Windows® XP, Vista (32bit), DirectX 9.0c совместимая звуковая карта, Internet соединение, DVD-ROM привод, сетевая карта.

Минимум: Intel® Pentium 4 1.6GHz or AthlonTM XP, 512MB RAM, DirectX 9.0c совместимая видео карта, 100MB свободного пространства на диске, Windows® XP, Vista (32bit), DirectX 9.0c совместимая звуковая карта, Internet соединение, DVD-ROM привод, сетевая карта.

Шлемы виртуальной реальности, шлем VR, HMD

Шлем виртуальной реальности или HMD - Head Mounted Displays (носимый на голове дисплей), относится к классу носимых систем визуализации и VR. По типу применения существенно отличается от проекционных систем VE & VR. , шлемы VR имеют свои преимущества и недостатки. Существуют варианты исполнения шлемов виртуальной реальности в бинокулярном варианте (с возможностью 3D стерео и нет), существуют так же варианты с возможностью использования технологии Augmented Reality (наложенной / привнесенной виртуальной реальности). Так же существуют варианты HMD в монокулярном исполнении. Шлемы виртуальной реальности могут оборудоваться встроенным или внешним трекингом, что существенно повышает эффект взаимодействия с виртуальной средой.

1. Trivisio - легкие и удобные шлемы виртуальной реальности для профессионального применения.

2. Cyber mindl - профессиональные шлемы виртуальной реальности с разрешением SXGA и HI-END шлемы для развлечений.

3. 5DT HMD - шлемы виртуальной реальности для профессиональных целей с углом обзора по диагонали 26 градусов.

Носимый монитор и виртуальный шлем

Носимый монитор и виртуальный шлем - совершенно разные понятия с точки зрения лингвистики. Но если мы постараемся материализовать каждое из них, то получим практически одинаковые устройства. Посмотрите на фотографии внизу: слева - носимый монитор, справа - виртуальный шлем.

Внешне устройства не имеют никаких отличий кроме цвета. На самом деле, внутренние отличия так же минимальны. Носимый монитор, он же HMD (Head Mounted Display) предназначен для того, чтобы заменить человеку обычный настольный монитор. Это устройство состоит из двух миниатюрных экранов для глаз и наушников. В каждом из окуляров HMD отображается идентичная картинка и пользователь видит перед собой виртуальный экран диагональю примерно 70", расположенный на расстоянии четырёх метров (размер виртуального экрана и расстояние до него зависят от модели носимого монитора). HMD может подключаться как к VGA выходу видеокарты, так и к видеовыходу DVD плеера или любой другой бытовой техники. На огромном виртуальном экране можно смотреть видео, играть в компьютерные игры, а при желании даже работать с обычными офисными программами. Вот почему изначально носимые мониторы создавались для работы с носимыми компьютерами - компактными ПК, умещающимися в карман и не имеющими собственного экрана. Но идея носимого компьютера уступила обычным КПК и теперь носимые мониторы позиционируют, в основном, на просмотр видео.

А это означает, что в любой ситуации, где бы вы ни находились, вы сможете смотреть ваш любимый фильм на огромном виртуальном экране, по размерам превышающем плазменную панель. Индивидуально, конфиденциально, не мешая другим и полностью отвлекаясь от реального мира. Такие устройства удобно было бы использовать в дальних поездках, чтобы отвлечься от долгого перелёта, для работы с обучающими программами и в медицинских целях.

Например, при общении с психотерапевтом или на процедурах пациент сможет расслабиться, созерцая красивые виды природы или специально подготовленный фильм. А в кресле стоматолога, самом жутком из мест на земле, пациент сможет отвлечься от вида страшных инструментов и звука бормашины, просматривая кино. Так же носимый монитор может применяться для видеосъёмки, давая оператору большую свободу, чем жёстко закреплённый экран на камере.

Сегодня цены на HMD уже упали ниже отметки 1000$ и на рынок то и дело поступают недорогие модели. Правда, далеко не каждый HMD имеет качество, позволяющее читать текст в офисных приложениях, поэтому о применении носимых мониторов в качестве полноценной замены настольным пока что речи не идёт.

Виртуальный шлем имеет единственное отличие от HMD - поддержку стерео эффекта. Грубо говоря, это тот же самый HMD, способный предоставить для левого и правого глаза различную картинку. За счёт горизонтального смещения кадров для левого и правого глаз относительно друг друга, формируется стереоэффект и человек видит изображение в объёме. Эта возможность открывает совершенно новые сферы применения: работа в дизайнерских CAD/CAM приложениях, демонстрация клиентам трёхмерной модели будущего дома или интерьера, бесконечные тренировки водителей, пилотов и медицинских работников. Наконец, это игры, игры и ещё раз игры.

Некоторые виртуальные шлемы имеют встроенные устройства для отслеживания поворотов головы (т.н. трэкеры), но чаще всего трэкеры приходится докупать отдельно.

I-Glasses PC 3D Pro

Нам на тестирование был предоставлен шлем I-Glasses PC 3D Pro. Продукт известной компании i-O Display System, - он получил распространение благодаря своей невысокой стоимости. Серия I-Glasses на момент написания обзора насчитывала четыре модели:

I-Glasses Video - носимый монитор, подключаемый к видеовыходам S-Video или Composite

I-Glasses Video 3D Pro - виртуальный шлем, подключаемый к видеовыходам S-Video или Composite

I-Glasses PC/SVGA - носимый монитор, подключаемый к VGA выходу видеокарты

I-Glasses PC/SVGA 3D Pro - виртуальный шлем, подключаемый к VGA выходу видеокарты

Вся серия I-Glasses имеет идентичный дизайн и разрешение 800x600 для каждого глаза. Ценовая политика компании I-O Display System такова, что аналогичные модели серии Video и PC/SVGA имеют одинаковую стоимость. В данном случае более универсальной кажется модель с видеовходом, так как её можно подключить и к компьютеру через конвертер и к домашней видео аппаратуре. Но, тем не менее, I-Glasses PC/SVGA 3D Pro является готовым решением, которое надо всего лишь подключить к компьютеру, чтобы оно заработало.

Спецификация I-Glasses PC/SVGA 3D Pro

Входной сигнал

PAL/SVGA

Максимальное разрешение

800x600

LCD

LCD экраны, 1.44 МПикселя на каждый глаз

Размер виртуального экрана

Диагональ 70" на расстоянии 3.9 М

Угол взгляда

26 градусов по диагонали

Настройка межзрачкового расстояния

Не требуется

Максимальное расстояние от окуляра до глаз

25 мм

Световое пятно

17x6 мм для каждого глаза

Конвергенция

7' 10", 100% Overlap, TBR

Стандарт сигнала на входе

VGA/SVGA/VGA 800x600

Частота обновления

100 Гц

Аудио

Стерео наушники

Стерео режим

Page Flip

Масса

200 г.

Настройки

Яркость, контрастность, громкость, аудио баланс, сдвиг изображения по горизонтали, баланс RGB, стерео режим.

Коннекторы

PC input, 3.5 мм Jack Audio, Power

Монитор I-Glasses PC 3D Pro не поддерживает компьютеры Macintosh - только PC. Из настроек у шлема - только необходимые опции. Диоптрийной подстройки у монитора нет, но вы можете использовать его вместе с очками. Два миниатюрных LCD экрана формируют изображение на виртуальном экране диагональю 70" на расстоянии 3.9 метра от наблюдателя. По характеристикам I-Glasses PC 3D Pro принадлежит к среднему классу подобных устройств: разрешение 800x600 уже стало обычным для носимых мониторов, хотя и сегодня продаются HMD с разрешением как 230x173, так и 1024x768 и даже ещё выше.

Несмотря на серьёзную цену шлема I-Glasses PC 3D Pro, этот продукт поставляется в универсальной упаковке для всего модельного ряда. Комплект поставки так же соответствует наружному оформлению: кроме самого шлема, блока питания и тонкой инструкции, вам удастся обнаружить, разве что только кабель для подключения очков к компьютеру. Ни тебе игр, ни стерео фильмов ни софта в коробке нет.

Эргономика I-Glasses PC 3D Pro

Конструкция HMD не меняется со времени первого носимого монитора. Два миниатюрных экрана установлены под углом 90 градусов к глазам. Изображение с них проходит через призмы, увеличивается и предстаёт людскому взору.

Таким образом, создаётся впечатление, что вы смотрите на изображение на некотором расстоянии, как будто и правда перед вами установлен виртуальный экран.

3D монитор имеет агрессивный дизайн. Эти 3D очки выпускаются как в чёрном, так и в серебристом цвете. Корпус из толстого пластика, ровно как и дужки очков не выглядят хрупкими и есть основание полагать, что I-Glasses PC 3D Pro способен выдержать даже не самое аккуратное отношение. Дужки I-Glasses складываются, как у обычных очков, чтобы HMD был более компактным при транспортировке. Монитор фиксируется на голове с помощью эластичного ремня, легко регулирующегося по длине.

На дужках I-Glasses установлены накладные наушники. Они крепятся на двух рычажках, образующих "колено" в соединении. Благодаря этому креплению, любой пользователь, с большими и маленькими ушами, сможет настроить наушники так, как ему удобнее.

Сами наушники имеют мягкие подушечки, которые могут поворачиваться во всех плоскостях, чтобы обеспечить максимальный комфорт и чтобы уши не уставали даже через несколько часов работы в HMD. Кстати, если вы захотите использовать свои наушники, то сможете отогнуть встроенные вперёд. Тогда сможете даже надевать большие профессиональные наушники, закрывающие ушную раковину.

Управление виртуальным монитором вынесено на корпус очков. Органов управления всего три: две кнопки-стрелочки и кнопка, вызывающая меню, выполняющая функции выключателя. Удерживая эту кнопку дольше секунды, вы вызываете на экран OSD меню, в котором стрелки передвигают курсор, а выключатель работает как [Enter]. В обычном режиме работы стрелочки регулируют громкость встроенных наушников.

Эластичный ремень прижимает переднюю часть HMD к голове. Монитор упирается в лоб мягкой подушкой, регулирующейся в одной плоскости. Но регулировок положения окуляров относительно глаз в I-Glasses PC 3D Pro нет. То есть, вам будет очень трудно закрепить корпус монитора в каком-либо определённом положении , например, чтобы одновременно работать и видеть клавиатуру, или надевать I-Glasses поверх больших очков. На корпусе I-Glasses очень не хватает наглазников и яркий дневной цвет мешает работе, даже иногда приходится закрывать глаза руками.

I-Glasses PC 3D Pro подключается и инсталлируется как обычный монитор. Никаких дополнительных драйверов не требуется - достаточно установить разрешение 800x600@32bpp и частоту обновления 60-100 Гц и можно пользоваться носимым монитором, как обычным. Для обеспечения стерео эффекта вам потребуется видеокарта на чипе nVidia и драйверы nVidia Stereo Drivers. Скачать их можно на сайте www.nvidia.com.

Здесь надо включить стерео режим в любом 3D приложении или по "горячей клавише" и выбрать любой тип стерео очков, работающих по технологии Page Flip. Эта технология состоит в том, что на экран последовательно выводятся изображения для левого и правого глаз. То есть, компьютер обрабатывает каждый кадр с двух позиций камеры, после чего выводит на экран картинку для левого, а затем для правого глаза одного и того же кадра, после чего снова следует картинка для левого глаза, но уже следующего кадра. И так всё время. Человеческий мозг обладает некоторой инерцией. И в его видеопамяти, если можно так сказать, в течение долей секунды хранится изображение, которое глаз уже не видит. Монитор же I-Glasses PC 3D Pro сам определяет, какие кадры подавать левому глазу, а какие - правому. Например, для левого - чётные, а для правого - нечётные. При включении стерео эффекта в меню I-Glasses PC 3D Pro, вы можете выбрать режим 3D1 и 3D2. Отличаются эти режимы только порядком следования кадров для левого и правого глаз.

Но даже не включая стерео режим, I-Glasses PC 3D Pro не допускает мерцания изображения и показывает стабильную объёмную картинку. Это наводит на определённые мысли: если экранчики в мониторе обновляются асинхронно, то в любом случае режим Page Flipping будет давать разные кадры для левого и правого глаз и получится стерео изображение. Вот только поменять левый и правый глаз в обычном, не стерео режиме не получится.

Качество встроенных наушников, конечно же, далеко от идеалов Hi-Fi, но для озвучки криков монстров в играх и для прослушивания MP3 вполне сгодится. Кстати, вы можете приобрести полезный аксессуар для очков IO Display System - микрофон для сетевых игр. Но этот аксессуар не будет столь интересным, как миниатюрный трэкер, отслеживающий повороты головы. Повернули голову налево - и видите левый борт вашего самолёта.

Трэкер InterSense InterTrax2

Датчик положения создан для того, чтобы отслеживать повороты головы пользователя в 3D очках и менять вид на экране монитора. Вы поворачиваете голову налево и вместо панели приборов видите крыло вашего виртуального самолёта. Создаётся полное ощущение погружения в виртуальный мир и виртуальность становится чуть более реальной. Различные устройства, отслеживающие повороты головы пользователя получили название "Head Tracker" или просто "трэкер". Сегодня чаще всего используются следующие принципы действия трэкеров - с помощью инфракрасных датчиков, магнитные, механические, с помощью датчиков положения и с помощью гироскопического модуля. Инфракрасные датчики дешевле, но из-за ограниченности зоны действия датчиков и некоторых других неприятных особенностей (например, реагирование на лампы дневного света). Магнитные модули чаще всего подвержены воздействиям металлических предметов и не могут работать в закрытых военных бункерах, что существенно снижает область их применения. Поэтому в профессиональных целях используются трэкеры на основе гироскопических модулей или датчиков положения. Именно такие трэкеры предлагает компания InterSense, лидер в производстве подобных устройств.

Гироскопический модуль состоит из, собственно, гироскопа, стрелка которого постоянно направлена в одном и том же положении и блока электроники, обсчитывающего повороты головы пользователя. Недостаток гироскопических модулей, как правило, состоит в их громоздкости и в том, что пользователю удаётся сбить гироскоп при резких поворотах головы. Вот как выглядел первый коммерческий трэкер InterSense InterTrax 30, использующий гироскопический модуль.

Размеры InterTrax 30 позволяли использовать его в одном положении - на затылке, что усложняло транспортировку виртуального шлема и делало его более громоздким и тяжёлым. Трэкер нового поколения, InterTrax 2 намного компактнее и аккуратнее. Поэтому его рекомендуется устанавливать прямо на корпус HMD, спереди.

Таких компактных размеров удалось добиться благодаря новой технологии. InterTrax2 непрерывно анализирует информацию с трёх датчиков положения и специальный встроенный процессор вычисляет поворот или наклон головы и рапортует об этом компьютеру. С помощью InterTrax2 удаётся усилить эффект присутствия в виртуальном мире, создаваемом стерео очками. Ниже приведены спецификации устройства:

Спецификация InterSense InterTrax2

Количество степеней свободы

3 (поворот по оси X, Y, Z)

Пределы поворота

Наклон вверх/вниз

± 80°

Поворот влево/вправо

± 180°

Наклон влево/вправо

± 90°

Настройка межзрачкового расстояния

Не требуется

Минимальная скорость распознавания поворота

3° в секунду

Внутренняя частота обновления

256 Гц

Внутренняя задержка

4 мс

Внутреннее угловое разрешение

0.02°

Интерфейс

USB, RS-232 (COM-порт)

Протокол передачи данных

HID-совместимый

Совместимость с ОС

Windows 98/2000/XP

Совместимость с платформами

PC, Sony PlayStation 2, рабочие станции

Размеры

94x27x27 мм

Масса

39 грамм

Питание

По шине

Энергопотребление

350 мВт

Компания InterSense, имеющая огромный опыт в разработке детекторов движения, разработала InterTrax2 для потребительских целей. Этот трэкер рассчитан на использование не только в серьёзных симуляторах, но и в играх на ПК и даже на игровой приставке Sony PlayStation 2. Среди программных особенностей называется собственный драйвер джойстика и эмуляция компьютерной мышки для лучшей совместимости с играми. Об этом мы ещё поговорим.

Трэкер InterTrax2 поставляется в небольшой красочной картонной коробке. Комплект поставки минимален: внутри вы найдёте только само устройство, компакт-диск с драйверами и программным обеспечением, а так же пару наклеечек для фиксации детектора на 3D очках.

Если речь об экстерьере трэкера, то здесь не на что смотреть: InterTrax2 бывает только чёрного цвета. Это маленькая коробочка с логотипом InterSense, маленькой кнопочкой Reset и трёхметровым USB кабелем.

Попробуем разобрать трэкер и прикоснуться к таинствам мироздания - что же внутри у этого чудо-прибора?

Снизу на печатной плате установлен процессор от компании Renesas Technology, который обрабатывает информацию от трёх датчиков положения. Вы можете увидеть эти датчики, если кликните на двух маленьких фотографиях вверху. Один датчик установлен на плате вертикально. Справа от него и сзади размещены ещё два подобных датчика. Вместе они и отслеживают наклон и поворот головы пользователя в пространстве. Но как же работает это в реальных приложениях? Давайте поговорим об инсталляции трэкера.

Инсталляция программного обеспечения

С прилагаемого компакт-диска устанавливаются драйверы для InterTrax2 и программа управления трэкером. Очень удобно, что вместе с драйверами устанавливается и трёхмерное демо, в котором вы можете протестировать работоспособность трэкера в связке с вашим виртуальным шлемом - повертеть головой и посмотреть на окружающие горы.

Ещё одна утилита, ISDemo, поможет настроить трэкер. Вы сможете увидеть углы отклонения вашего трэкера при поворотах головы и скорость обновления данных. Очень удобно с помощью этой программы устанавливать голову в начальное положение.

По желанию вы можете установить драйверы джойстика для InterTrax2, чтобы использовать его в играх. Но если игра не поддерживает джойстик и не может дать вам возможность вращать головой по команде джойстика, то вам поможет эмуляция мыши. InterTrax2 может работать в качестве компьютерной мыши. Это очень удобно в различных симуляторах, где можно настроить повороты головы на движения мышки. В этом случае ось Z блокируется, а на вертикальную ось удобно включить инверсирование. С помощью режима эмуляции мышки можно играть во многие симуляторы, во все современные шутеры и в некоторые аркады.

Ну что же, посмотрим, как работает эта связка в реальных приложениях и протестируем I-Glasses PC 3D Pro на себе.

Впечатления от использования

Итак, мы подключаем I-Glasses PC 3D Pro к компьютеру, устанавливаем стерео драйверы nVidia и цепляем на 3D очки трэкер InterTrax2. Теперь испробуем наш монитор в разных задачах.

1. Офисные задачи

Если вы полагаете, что разрешение 800x600 не успело уйти в далёкое прошлое и всё ещё используется на компьютерах, то вы совершенно правы. Вот только 800x600 на 14-дюймовом мониторе и 800x600 на 3D очках I-Glasses - это совершенно разные вещи. При разнице цены в десятки раз, лучше предпочесть старый и 14-дюймовый монитор с севшей трубкой. Читать текст в I-Glasses очень трудно. Несмотря на то, что шрифт очень крупный и хорошо различимый, вы не сможете водить носом по экрану - при любом повороте головы монитор тоже поворачивается. И если ваш мозг привык стабилизировать картинку при наклонах шеи влево или вправо, то в HMD ему придётся переучиваться. Наклонили чуть голову - экран так же наклонился.

Сосредоточиться на тексте в HMD очень сложно, а при попытке читать или писать что-либо вы ощущаете давление на голову. Так что использовать I-Glasses в качестве полноценной замены монитору не выйдет.

2. Видео

Просмотр видео в HMD - это удовольствие. Ничуть не хуже, чем в кинотеатре или на проекторе. Огромный виртуальный экран и полный эффект присутствия делают удовольствие от просмотра особенным, предназначенным только для вас. Но от долгого просмотра начинают так же уставать глаза, шея и мозги. Ведь даже в самые скучные моменты вам не отвлечься от экрана - не развалиться на кровати и не вздремнуть. Поэтому короткие ролики смотреть в HMD намного приятнее, чем полнометражные фильмы.

3. Игры

Всё зависит от конкретной игры. Стерео режим монитор I-Glasses PC 3D Pro отображает даже, если не включать его в OSD меню. Поэтому при полноценной частоте обновления в 60-100 Гц, которая не делится пополам в режиме PageFlip, глаза совершенно не устают. В симуляторах, когда при повороте головы в реальности, вы поворачиваете её и в виртуальном мире, создаются неповторимые ощущения.

Пролетая в довоенном биплане над заснеженными горами, ты оборачиваешься и видишь, как тебе в хвост заходит вражеский истребитель. Смотришь вправо - и видишь простреленное крыло, а сверху солнце заливает своим светом всю приборную панель. Ещё немного - и кажется, будто ветер подует в лицо. К подобным эффектам присутствия очень быстро привыкаешь и сам не замечаешь, как начинаешь вертеться в кресле и вставать с него, чтобы посмотреть назад. Окружающие смотрят как на сумасшедшего.

Долго играть в I-Glasses PC 3D Pro, как и в других шлемах виртуальной реальности, трудно. Очки сильно нагреваются и начинают потеть окуляры. Но даже раньше этого времени устаёт мозг. Особенно неприятно, когда сбивается трэкер. От резких или наоборот слишком медленных поворотов головы, он немного теряется и в результате может быть так, что вы сидите, опустив голову вниз, а в игре в это время вы смотрите прямо или вверх. Время от времени трэкер приходится сбрасывать кнопочкой на его корпусе. При этом надо смотреть прямо, чтобы он установился в правильном положении.

Перчатки, жилетка, трекер

Следующей после шлема крупной покупкой у каждого уважающего себя игромана наверняка будет интерактор, чаще называемый "жилетом". Это устройство подключается к звуковой карте и преобразует звук в мягкие вибрации или мощные удары, создающие ощущение полной реальности в "боевых" играх. Другим популярным аксессуаром о праву считается перчатка Power Glove. Она оснащена ультразвуковыми датчиками положения и ориентации пальцев, а также сенсорами изгиба. Стоит такая "рукавичка" 60 долларов. Кроме того, уже стали привычными 3-6 степенные манипуляторы и "гравитационные" мышки разных "пород" - как с проводами, так и без оных. Малоизвестными в нашей стране устройствами (в силу своей специфичности и стоимости) пока являются трэкеры. Они предназначены для решения задач анимации: отслеживать в реальном масштабе времени положение частей тела (рук, ног, головы и т.д.) и передавать эту информацию в компьютер для обработки. Принцип действия этих устройств прост: "подопытного" человека обклеивают датчиками, направляют на них сигнал (в оптическом диапазоне, ИК или СВЧ), регистрируют приемниками отраженные импульсы и затем, как в обычном локаторе, вычисляют координаты датчиков. Не стану утомлять вас перечислением названий трэкеров и фирм, их выпускающих, а лишь отмечу, что цены на эти устройства колеблются в диапазоне от 3500 до 60000 долларов.

DG5-VHand

Недавно мы рассматривали виртуальную перчатку P5 Glove от компании Essential Reality. Мы обратили внимание, что игровой аксессуар виртуальной реальности стоимостью всего-то 120$ был незаслуженно забыт разработчиками программного обеспечения. И стало интересно, неужели такая участь ждёт всю виртуальную реальность? Да не может этого быть, ведь по нашим данным, интерес к виртуальной реальности снова начинает расти. Мы решили рассмотреть другого представителя VR-манипуляторов: перчатку DG5-VHand от компании DGTech. Это продукт совершенно иного уровня, нежели P5 Glove, "варежка" ориентирована на профессиональное использование и имеет стоимость в несколько раз превышающую стоимость P5 Glove. Ну что же, приготовимся к профессиональному виртуальному рукопожатию.

DG5-VHand

Компания DGTech специализируется на сенсорных решениях - она разрабатывает системы бесконтактного измерения, использующие камеры, дальномеры и инфракрасные датчики. Решения DGTech используются при контроле робототехники, в системах Motion Capture, охранных системах для распознавания лица и других отраслях, требующих точного измерения, позиционирования и контроля. Виртуальная перчатка DG5-VHand - это первый и пока единственный продукт компании DGTech в сфере виртуальной реальности. Надеемся, первый блин не вышел комом.

Характеристики DG5-VHand

Нейлоновая основа перчатки - универсальный размер

Версии для левой и правой руки

Возможность заказа перчаток разных цветов

10-битные датчики изгиба на каждом пальце. 1024 позиции каждого датчика

Возможность снимать датчики с перчатки для ремонта и стирки тканевой основы

Встроенный 20 МГц процессор

Шина для подключения внешних устройств (Трэкеры движения, сенсоры прикосновений, беспроводные модули и т.д.)

Интерфейс RS232 (COM-порт)

Возможность использования в качестве эмулятора мышки

Инструмент Motion Capture

Питание от сети 110/220 В

Совместимость с операционными системами Windows 95/98/2000/XP и Windows Mobile for Pocket PC

Хм... стирать и штопать перчатку - до этого мы, конечно, постараемся не доводить. Но вот в базовом варианте DG5-VHand не может определять ни угол наклона, ни поворота - для этого потребуется докупать дополнительный датчик. Перчатка определяет только сжатие и пальцев, и этого достаточно для 3D-редакторов, но вот для полноценной виртуальной реальности будет не хватать возможности определения местоположения руки в пространстве. А вот что очень порадует пользователя - это 10-битные сенсоры, имеющие 1024 положения изгиба каждого пальца. Я постарался согнуть свой указательный палец на руке с минимальным шагом и получил всего-то 24 позиции (сказывается долгая работа за клавиатурой). Допускаю, что вы сможете отсчитать 50-60 положений пальца при сгибе, но 1024 положения оценить смогут лишь избранные.

Перчатка DG5-VHand поставляется в небольшом пластиковом чемоданчике. Не спешите выбрасывать упаковку - этот чемоданчик очень удобен для длительного хранения манипулятора и транспортировки его на любые расстояния.

Конструктивно DG5-VHand состоит из двух частей - непосредственно матерчатой перчатки со встроенными сенсорами и блока управления. Если кликнуть на верхнюю фотографию и открыть её на полном экране, вы сможете увидеть утолщения над каждым пальцем - это кармашки, в которые вставлены сенсоры изгиба пальцев. Перчатка надевается на правую руку и подключается коротким шлейфом к блоку управления, который обрабатывает информацию о сгибании пальцев и имеет встроенные датчики наклона и поворота.

Контрольный блок собран в полупрозрачном пластиковом корпусе и крепится с помощью липучек на ту же руку, что и перчатка. На лицевой стороне блока располагаются три мембранные кнопки, используемые при настройке перчатки. К ним мы ещё вернёмся чуть позже. На фотографии ниже вы можете видеть плату блока контроллера.

Раньше я думал, что контроллер перчатки виртуальной реальности должен быть немного посложнее. Но если разобраться, то микросхема, обрабатывающая сигналы с сенсоров на пальцах и цепи питания - вот и всё, что нужно.

В зависимости от того, как вам удобно, вы можете укрепить блок на предплечье или на плече.

В первом случае вам будет немного некомфортно - рука быстро устанет. Второй вариант намного удобнее, для него-то в комплекте и поставляется длинный шлейф для соединения контрольного блока с перчаткой.

Соединение разъёмное и в обоих случаях нисколько не сковывает движения руки. Но вот если вы всё же будете укреплять контрольный блок на плече, постарайтесь закрепить шлейф в районе локтя, чтобы не болтался. Это можно сделать простой резиночкой для денег.

Для подключения контрольного блока к компьютеру и питанию используется комбинированный кабель. Он имеет интерфейсный порт RS-232 и гнездо питания от внешнего БП. К самому контрольному блоку подводится RJ11 разъём, похожий на штекер телефонной розетки. По нему передаётся и питание, и сигнал. Удобно и руку не оттягивает.

Никаких дополнительных датчиков для работы DG5-VHand не требует, хотя, как уже было сказано ранее, позволяет их подключать для расширения своих функций. Например, чтобы отслеживать повороты и наклоны руки, её положение в пространстве или касание поверхности. Кстати, компания DGTech готовит к выпуску трэкер DGTracker 3D, который будет определять местоположение руки в пространстве и будет полностью совместим с DG5-VHand. Но у нас такого устройства не было, поэтому просто подключим перчатку к компьютеру и посмотрим, какие возможности она нам даёт.

Установка DG5-VHand

Инсталляция драйверов никаких сложностей не вызывает - на жёсткий диск записываются несколько программ для проверки работы перчатки и SDK для программистов. Главное помнить, что перед запуском любой программы, в которой планируется использовать перчатку, DG5-VHand должна быть подключена к компьютеру и включена в сеть.

Первое, что рекомендуется сделать после инсталляции DG5-VHand - это запустить программу настройки перчатки. В ней вам придётся установить COM-порт, к которому подключено устройство и провести калибровку сенсоров.

Калибровка - занятие очень простое: вам потребуется сжать кисть в кулак, нажать кнопку на блоке контроллера и разжать руку.

Так же вы можете провести диагностику перчатки в случае неполадки и, что важно, в программе настройки впервые пошевелить виртуальными пальчиками.

Программа Motion Capture, как можно понять из названия, служит для записи движений вашей руки.

Здесь можно записывать движения в файл с частотой обновления до 60 раз в секунду.

Виртуальная перчатка - это не только манипулятор для 3D приложений, как ошибочно полагают многие. Ведь пять 10-битных сенсоров - это практически подарок судьбы, который кощунственно не использовать в качестве высокоточного контроллера. Так, вы можете настроить на каждый палец какое-либо плавное действие, например громкость канала в звуковом редакторе или движение объекта в 3D модели. Последнюю возможность наглядно демонстрирует демонстрационная программа Albert, представляющая собой симпатичную трёхмерную рожицу, у которой движения губ, глаз и бровей закреплены за каждым из пальцев виртуальной перчатки.

Согнул большой палец - Альберт поднял брови. Согнул безымянный - у него отвисла челюсть. Указательный и средний отвечают за левое и правое веки, а мизинец - за движение зрачков влево-вправо. Приспособиться к мимике Альберта непросто - попробуйте согнуть мизинец, не двигая безымянным пальцем... Так что движение зрачков и челюсти тесно связаны между собой, но как образец удачного применения контроллера Альберт подходит лучше всего.

Так же перчатку можно использовать и в режиме эмуляции мышки, но этот режим показался нам совсем уж трудным: чтобы двигать курсор влево - надо сгибать большой палец, вправо - мизинец и т.д. Работа в любой программе превращается в "конкретную распальцовку", а нам, простым людям, привыкнуть к этому невозможно).

Решения на базе технологий 3D визуализации и VR

В данном разделе представлены решения для различных задач на базе технологий 3D визуализации и виртуальной реальности.

1. VE TeamWork - Центр виртуальной реальности для применения в нефте-газовой области для 3D сейсмики и ГИС

2. VE 3D urban planning Center (3D upCenter) - - центр интерактивного виртуального макетирования для строительства и городского планирования

3. 3D cadCenter, vipCenter (САПР, PLM) - Центры виртуальной реальности для PLM, CAD, САПР, иммерсионные центры, центр виртуального прототипирования

4. VE 3D interactive education center (3D ieCenter) - центр визуализации и виртуальной реальности для науки и образования.

Вывод

Технологии виртуальной реальности уже долгие годы приносят многие миллионы долларов экономикам наиболее развитых стран.

С исторической точки зрения Виртуальную реальность можно рассматриваться как некий итог развития интерактивности системы «машина-человек», возможный прежде всего благодаря развитию технологий повышения производительности компьютеров, систем трехмерной визуализации, систем обратной связи, трекинга, тактильных ощущений и т.д.

Современные технологии виртуальной реальности и 3D визуализации, фактически являются элементной базой для построения новых поколений мультимодальных человеко-компьютерных интерфейсов, которые позволяют создавать тренажеры, симуляторы, интерактивные обучающие виртуальные среды, виртуальные прототипы, цифровые планетарии, различные решения для рекламы и маркетинга (wow технологии) и т.д.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Поколения электронно-вычислительных машин. Устройства вывода информации: мониторы. Современный текстовый процессор Microsoft Word. Программы-переводчики и электронные словари. Современные графические пакеты, редакторы и программы, их возможности.

    контрольная работа [51,0 K], добавлен 04.05.2012

  • Виртуальная реальность: две модели. Компьютерная виртуальная реальность: две стороны. Возможна ли тотальная компьютерная виртуальная реальность? Компьютерная виртуальная реальность и общество. Критерии различения человека свободного и человека зависимого.

    реферат [30,5 K], добавлен 27.05.2005

  • Монитор как устройство визуального отображения информации. Основные типы мониторов. Жидкокристаллические дисплеи, главные достоинства и недостатки. Строение жидкокристаллического и CRT мониторов. Сравнение CRT и TFT LCD: основные плюсы и минусы.

    презентация [618,5 K], добавлен 30.10.2011

  • Классификация и характеристика мониторов. Основные виды мониторов, их достоинства и недостатки. Мониторы с электронно-лучевой трубкой, жидкокристаллические, плазменные и лазерные мониторы. Стандарты безопасности и эргономические стандарты для мониторов.

    презентация [2,1 M], добавлен 04.04.2019

  • Графические компоненты экрана, системные объекты и функции. Система средств взаимодействия пользователя с устройством. История графических пользовательских интерфейсов персональных компьютеров, их классификация. Оконная система X Window System.

    презентация [5,4 M], добавлен 22.05.2012

  • Аппаратная часть мультимедийного компьютера. Скорость работы центрального процессора. Мониторы на электронно-лучевой трубке. Стандарты безопасности и электропотребления. Жидкокристаллические мониторы. Дисковод CD-ROM и DVD, видеокарта, звуковая карта.

    реферат [40,3 K], добавлен 10.03.2015

  • Устройства ввода информации: клавиатура, мышь, манипуляторы. Накопитель на жестких магнитных дисках. Видеоподсистема компьютера. Видео мониторы, их классификация. Современные ЖК мониторы. Принцип работы, основные параметры и характеристики сканеров.

    курсовая работа [431,9 K], добавлен 24.09.2010

  • Особенности ламповых вычислительных устройств. Программные мониторы, мультипрограммирование, многотерминальные системы. Разработка формализованного языка. Переход от транзисторов к микросхемам. Система пакетной обработки. Глобальные компьютерные сети.

    реферат [282,6 K], добавлен 19.09.2009

  • Сущность понятий "виртуальная реальность", "киберпространство" в контексте психических процессов: метафизика искусственных миров, трансформация социума. Технологическая система взаимодействия пользователей; Интернет-сообщество - от зависимости к терапии.

    контрольная работа [81,3 K], добавлен 10.04.2011

  • Системы программирования и их графические возможности. Разработка мультимедиа курса, способствующего эффективному усвоению учащимися базовой школы темы "Графические возможности языка программирования" (на примере языков программирования Basic и Pascal).

    дипломная работа [588,3 K], добавлен 29.12.2010

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.