|
ВИРТУАЛНА РЕАЛНОСТ (VR) Виртуалната реалност (от лат. virtus – мним, въображаем) представлява създаден с компютърни средства тримерен модел на реалност, която поражда усещане за присъствието на човека в нея. Тази виртуална реалност дава възможност за взаимодействие с обекти, промяна на тяхната форма и виртуално придвижване в нейното пространството. За първи път терминът "Virtual Reality" (VR) е използван от Джарън Лейниър, основател на VPL през 1989 г. Други термини, които са свързани с VR са: изкуствена реалност - Artificial Reality (Майрън Крюгер, 1970), киберпространство - Cyberspace (Уилям Гибсън, 1984), виртуални светове (Virtual Worlds) и виртуални среди (Virtual Environments) след1990 г. Днес терминът VR се използва в различни и често объркващи ситуации. По дефиниция VR се свързва с потапяне във виртуалната реалност (Immersive VR). При тези VR потребителят напълно се потопява в компютърни генериран изкуствен тримерен свят. За успешна реализация на виртуална реалност са необходими комплексни знания в областта на инженерната наука, кибернетиката, роботиката, информатиката, мултимедията и др. Основната цел на виртуалната реалност е възприемане на илюзията като обект, функциониращ естествено и реално, и доставящ удоволствието при комуникирането с него. Това се постига с използване на съвременните компютърни технологии, които позволяват много добро цветово и перспективно представяне.
Виртуалната реалност има редица предимства пред традиционните източници на информация, по-важните от които са: картинно (многомерно) представяне на обектите, което заменя хиляди думи; взаимодействие на субектите с обектите в тримерното пространство; взаимодействие между субектите (напр. субекти от различни краища на света могат теоретично да се ръкуват в началото на виртуална телеконференция); VR премахва ограничеността от проблемите на пространството за рекламната дейност; VR води до създаване на виртуални пазари (т.нар. виртуални центрове с магазини на дребно за стоки и услуги, които позволяват добър визуален оглед и избор).
Историческо развитие. Съществуват три основни етапа при развитието на технологиите за VR: Първи етап (60-те): Разработките са свързани предимно с военните изследвания в САЩ. Правят се опити за симулация с военни цели със съдействието на организации като NASA. Втори етап (70-те): Изследванията се пренасят в американските университети. Появяват се прототипи на хардуерни системи и има сериозен напредък при обработката на изображения. Трети етап (80-те): Системите се комерсиализират и фирмите започват да взимат участие във виртуалните технологии. Международни корпорации за софтуер и хардуер разработват и пускат на пазара системи за най-различни приложения. Увеличава се влиянието на Европа (Великобритания и Германия) и на Япония.
Мултимедийни системи и технологии
Първоначално изследвания и реализации в областта на VR са правени за отделни специфични задачи. Това често е водило до несъвместимост на решенията едно с друго. За преодоляване на тези различия преди десет години са започнати опити за разработване на стандарти и търсене на начини за съвместимост. През 1994 се появява VRML консорциумът – група, която се занимава със стандартизацията на отворения език за разработка на виртуални среди VRML 1.0 (Virtual Reality Modeling Language), произлизащ от програмния език на Silicon Graphics. През 1997 излиза VRML 97, признат от ISO и международните организации и базиран на VRML 1.0. Навремето получава голяма популярност, но в наши дни се използва сравнително рядко. Днес технологиите за виртуална реалност се интегрират с технологиите за цифрова анимация, 3D графика, бази данни и web.
Системи за виртуална реалност. Основни характеристики Системите за виртуална реалност представляват интерактивни системи, които позволяват синтезиране на илюзорен триизмерен свят. Те притежават четири основни характеристики: Изкуственост. Виртуалният свят се генерира в реално време спрямо положението на потребителя. Интерактивност. Средата реагира на действията и движенията на потребителя. Триизмерност. Реалността се генерира върху екран в зала, на компютър или във видеошлем, имитиращ триизмерен свят. Илюзия за реалност. Генерираното обкръжение не е реално, а илюзорно, но е дефинирано така, че човек го възприема като реално. Основните механизми, които се използват при виртуалните среди са: стереоскопична техника, триизмерна графика, симулация на поведение, уреди за навигация и техника за потапяне. Класификация на виртуалните системи Основната класификация на виртуалните системи се базира на начина им на представяне. Те се делят на: Системи с потапяне. Системите с потапяне могат да бъдат използвани от единични или от група потребители. В зависимост от това те се делят на: еднпотребителски, многопотребителски прожекционни системи и поделени виртуални светове. Еднопотребителски. При този тип системи с потапяне потребителят може да взаимодейства единствено с илюзорната среда. Тази среда скрива реалния свят от потребителя и той изцяло се потопява във виртуалността. За да се генерират съответните стереоскопични изображения, движенията и положението на главата се определят посредством монтирани във видеошлем датчици. Тези системи са най-пълни и най-ефективни, но при тях се появяват най-сериозните проблеми, тъй като въздействието им върху хората е най-силно. Многопотребителски проекционни системи: Те се състоят от малки стаички, в които се намират потребителите, а виртуалният свят се проектира върху вътрешните стени на помещенията. Проекционните системи са много подходящи за употреба от няколко човека едновременно. Освен това при тях могат да се използват реални кабини (летателни симулатори). Поделени виртуални светове. В поделените виртуални светове всички потребители виждат една и съща виртуална среда от тяхната гледна точка. Всеки потребител се представя като виртуален човек (avatar) на останалите.
Глава 10
Участници. Потребителите могат да се виждат, да комуникират и да взаимодействат с виртуалния свят като един екип. Системи без потапяне. Представляват настолни системи, при които виртуалният свят се показва на екрана на персоналния компютър или работната станция. В този случай няма никакви пречки да се види реалния свят и за това нивото на потапяне е много по-ниско. Настолните системи са най-евтини и найнеефективни.
Платформи за реализация на VR. Системите за виртуална реалност включват компютър за обработка, към който са свързани периферни устройства за входни и изходни данни. В компютъра за обработка има графични ускорители, интерфейсни платки и модул за симулация и синтез на изображенията. Процесът на симулация се състои в генериране на изображения от данните, получени от датчиците за местоположение, текущото състояние на виртуалния свят и законите, които важат в него. За целта трябва да има поне две бази данни. Едната е постоянна и съдържа обектите от сценария с техните свойства, норми и първоначално състояние. Другата е променлива и съдържа временното състояние на показания свят. В миналото са съществували специализирани хардуерни платформи за VR. С най-големи възможности са били специализираните работни станции за виртуална реалност, които са притежавали най-високо качество, но и много висока цена. Покъсно се появяват графични станции с много добро качество при обработката на графика и по-ниска цена. Сред най-известните разработчици на такива станции са Silicon Graphics. В наши дни, благодарение на намаляващите цени и увеличаване на изчислителната мощ, вместо скъпоструващи работни станции могат да се използват персонални компютри. За постигане на по-добро качество на виртуалната реалност към персоналните компютри е необходимо да се добавят специални карти и периферни устройства.
Периферни устройства за еднопотребителска VR. Системите за еднопотребителска VR притежават специална периферия. Тя се разделя на периферия за подаване на входна информация и периферия за извеждане на информация. Входни периферни устройства. Входните периферни устройства се делят на две групи: устройства за локализация, които следят положението на потребителя и устройства за управление, които предават неговите заповеди. Устройства за следене (тракери) Те се различават по начина на комуникация с рецепторите. При тях са важни полето на действие, интерференциите и забавянето. Те измерват позицията и ориентацията (на глава, очи, ръце, тяло и др.). Например от информацията за позицията и ориентацията на главата на потребителя, компютъра може да определи по какъв начин да възпроизведе виртуалния свят така, че той да се чувства част от него. При преместване на главата тракерът отчита движението и предизвиква промяна в извежданото изображение. Устройства за управление С помощта на различни допълнителни устройства (като мишка, ръкавици, джойстик, костюм и др.) потребителят има възможност да управлява виртуалната среда и да взаимодейства с виртуални обекти. 3D мишка. В системите за VR се използват специални 3D мишки, които могат да отчитат тримерно преместване, а някои са в състояние да предадат върху ръката на потребителя неравности от повърхности..
|
