Шлемы виртуальной реальности пригодятся и музейщикам, и строителям, и военным
.jpg) |
| Сергей Тишкин, менеджер по мобильным решениям Центра вычислительных комплексов компании RedSys |
Виртуальная реальность понемногу становится реальной. Пока, правда, производители в основном сосредоточили свои усилия на пользовательском, игровом секторе, но мы имеем множество примеров того, как технологии и концепции их использования «кочуют» между розничным и корпоративным секторами.
И постепенно интерес к виртуальной реальности растет и у бизнеса. Так, в одной из российских строительных компаний задумались над возможностью показывать потенциальным покупателям вид здания на местности еще до того, как оно будет построено. Чертежи, фотографии, даже «обход» постройки со всех сторон на экране компьютера — это одно. А увидеть сооружение практически наяву, на реальной местности, обойти его со всех сторон, осмотреть в разных ракурсах, а то и зайти внутрь него — совсем другой уровень убедительности.
Неожиданная проблема, с которой столкнулась компания, разрабатывающая ПО, заключалась в том, что имеющиеся на рынке шлемы виртуальной реальности, как выяснилось, для решения этой задачи не подходят. Если игроманы ради дополнительного адреналина готовы мириться с относительно низким качеством изображения и с конструктивными недостатками устройств, то солидный корпоративный клиент хочет, чтоб было и красиво и удобно. Шлем должен быть легким, качество изображения — высоким, время формирования виртуальной реальности — коротким. В противном случае ощущение от шлема и «картинки» скажется на восприятии предлагаемого объекта и в конечном счете на бизнесе.
Поэтому бизнес-шлем необходимо разрабатывать практически с нуля. Причем из достаточно распространенных на рынке компонентов, чтобы его цена не стала запредельной.
Это интересная инженерная задача, которой в нашей компании заинтересовались после обращения к нам программистской фирмы, разрабатывающей ПО для виртуализации зданий.
Формально устройство «корпоративного шлема» сходно с устройством игрового. Однако, как уже говорилось, от него требуется обеспечивать более высокое качество изображения, а допустимое «отставание» смены изображения при изменении положения головы или направления взгляда, как выяснилось экспериментально, должно составлять не более десятой доли секунды, иначе вместо ощущения реальности у «шлемоносца» возникнет дискомфорт, вплоть до ощущения клаустрофобии.
Пикселы, граммы и доли секунды
Для того чтобы виртуальная картина перед глазами выглядела реальной, необходимо обеспечить разрешение 8 тыс. точек по горизонтали. Таких экранов на рынке нет, да и дисплеи нужного размера с разрешением в 4 тыс. точек выпускают считанные производители. Мы используем в качестве экранов экраны для мобильных телефонов компании Sharp, по одному на каждый глаз.
Для обеспечения такого видеопотока в реальном времени требуется мощный процессор, нуждающийся в системе охлаждения. С другой стороны, тесты показали, что вес шлема не должен превышать 250-300 г, иначе уже через полчаса у пользователя заболит шея.
В результате был выбран следующий вариант. «Головной» процессор (сейчас используется Snapdragon 820 от Qualcomm) обрабатывает только данные с трех «внешних» камер, установленных на шлеме. Две камеры отслеживают положение головы в пространстве, а третья, инфракрасная, «отвечает» за формирование глубины пейзажа.
Еще две камеры — за них отвечает отдельная система — следят за изменением направлениям взгляда, помогая системе определить, какую область надо отрисовать с максимальной детализацией. Остальное пространство, которое мы и в жизни видим более слабым периферийным зрением, можно моделировать с меньшей точностью.
Информация с камер по беспроводной связи передается в центральный компьютер. На нем на основании полученных данных моделируется трехмерная картинка — в том виде, в каком она бы была видна в реальности при данном положении головы и направлении взгляда, и транслируется обратно, на экраны перед глазами пользователя.
Применение мобильного процессора позволило упростить систему охлаждения и уменьшить массу шлема. Кроме того, питание вынесли в отдельный блок, который можно разместить, например, на поясе. Переместить туда и процессор, увы, не получается — это вызвало бы дополнительные задержки сигнала, которые у нас, как уже говорилось, строго лимитированы.
Обмен трафиком между шлемом и компьютером весьма интенсивный — камеры снимают по 30 кадров в секунду в разрешении HD, обратно и вовсе идет гигабитный, в идеале, поток, поэтому передача сигнала осуществляется по протоколу 802.11ac, последней модификации Wi-Fi.
Разумеется, при решении относительно простых задач можно обойтись и меньшими ресурсами — например, только процессором на шлеме или беспроводной сетью стандарта 802.11n.
При таких технических требованиях неудивительно, что стоимость «корпоративного» шлема в несколько раз выше, чем стоимость потребительского. Однако он уже сейчас достаточно востребован. Упоминавшаяся программистская компания оценивает потребности своих клиентов в полторы-две тысячи устройств. Интерес, например, проявило Министерство обороны, которому такие шлемы нужны для того, чтобы обучать специалистов обращению со сложным радиоэлектронным оборудованием.
Обучаемый работает при этом на реальных станциях, ему на экраны перед глазами выдаются подсказки, что надо делать, для чего, все действия записываются на жесткий диск. Так что потом можно разобрать ход процесса обучения, зафиксировать ошибки. В этом проекте может идти речь о 10-15 тыс. шлемов.
В дальнейшем возможно внедрение средств виртуальной, а точнее, в данном случае, дополненной реальности и на производство — для обучения персонала, а также при сборке какого-нибудь штучного, сложного оборудования, например аэрокосмического. Чтобы датчики вверх ногами не поставили, провода не перепутали. Тут тоже важны и подсказки своевременные, и протоколирование действий, чтобы можно было при необходимости понять, где была допущена ошибка.
Есть место таким шлемам и в индустрии развлечений, например их можно использовать для «оживления» экспозиций музеев, реконструируя перед глазами посетителей исторические моменты в динамике.