категории | RSS

Технологии 3D-визуализации: миф или реальность?

От паранойи до здравого смысла буквально рукой подать. И всевозможные системы виртуальной реальности отлично демонстрируют этот тезис. Ведь за столь короткое время было изобретено множество предметов, устройств и технологий, в полезность которых верили только сумасшедшие изобретатели да писатели-фантасты.

Вот, например, идея расположить в комнате огромную полупрозрачную сферу, напоминающую футбольный мяч. Я говорю абсолютно серьезно, такая технология существовала под именем Virtual sphere. Человек, забравшись внутрь круглого корпуса, снаряжался специальной маской и перчатками, а затем перемещался, словно хомяк в барабане. А шлем был подобием очков, в оправах которых находились экраны. Каждый такой мониторчик выдавал картинку разрешением 800х600 точек с частотой обновления 60 Гц. Перчатки же состояли из набора проводов и датчиков, фиксирующих движения мускулатуры кистей руки. Естественно, конечная стоимость такого развлекательного «комбайна» (вместе с габаритами) зашкаливала за все мыслимые и немыслимые границы, а посему на полках магазинов подобные «сферы» так и не появились. Хотя какой-нибудь олигарх сейчас бы возгордился.



Еще одной виртуальной «глупостью» стала Sensorama, похожая на огромный шкаф с подвижным креслом и отверстием для головы. По задумке инженеров, пользователь устройства должен был сесть и засунуть свою черепушку под специальный кожух. Перед его глазами находился экран, демонстрирующий расплывчатое темно-красное едва стереоскопическое изображение. Но «сенсорная рама» еще и не то могла! Гениальность разработчиков привела к идее снабдить «железку» интерфейсами для вывода запахов и порывов настоящего ветра. Уже в 90-х появились такие «популярные» 3D-очки, как Virtual Boy и «Перчатка силы» от Nintendo. Первый гаджет, подобно игровой приставке, использовал для управления обычный джойстик. Но от выдаваемой картинки в буквальном смысле хотелось плакать: через каждые 10-20 минут приходилось делать перерыв, и беззаботное времяпрепровождение превращалось в настоящую муку с красными слезящимися глазами, а также шумом в голове от надоедливой музыки. Ну а чудо-варежки, распространившиеся по американской и японской земле, сильно напоминали «вимот» от популярной сегодня консоли Nintendo Wii. Только, в отличие от звездного манипулятора, «Перчатка силы» оказалась наибесполезнейшей вещью, да еще и полной всевозможных багов.

Серьезные игры

Первые серьезные системы виртуальной реальности, конечно же, появились не на рынке персональных компьютеров, консолей и приставок, а в лабораториях серьезных компаний, серьезней которых могут быть только коренные челябинцы. Причем конструкции подобных механизмов были абсолютно «визуальными», то есть включали в себя только экраны с проекторами (иногда с 3D-очками). Так появилась целая комната-пещера CAVE (Cave Automatic Virtual Environment) и ей подобные. Первая же «берлога» стала разработкой ученых мужей Университета штата Иллинойс. В большом помещении расположены четыре полотняных экрана и четыре проектора, освещающие обратную сторону дисплеев. Таким образом, образуется система обратной проекции. Снизу аналогично установлена ткань-дисплей, а сверху – опять проектор, образующий систему прямой проекции. Основную обработку совершают специальные очки, которые за счет библиотек Virtual Environment Framework, обрабатывают изображение таким образом, что пересечение экранов кажется гладким местом, а не соединением под 90 градусов. При перемещении человека происходит обработка координат и коррекция изображения проекторами. Хоть и звучит заумно, но подобный метод создания вокруг себя виртуальной реальности прост, а эффекты по пребыванию в «пещере» сравнимы с реальностью! По крайней мере, так утверждают разработчики, ведь среди тестеров находились личности, которые от постоянно осыпающихся камней начинали верить во все происходящее, постоянно пытаясь увернуться. Некоторые из посетителей CAVE частенько теряли сознание и находились в достаточно возбужденном состоянии.



Подобную технологию сегодня в массы пытается продвинуть канадская компания ATI. Ее творение ATI Eyefinity способно создать видимую картинку из шести мониторов. С помощью драйвера ATI Catalyst пользователю позволено разместить дисплеи как угодно под свое усмотрение. В результате по задумке разработчиков игровая и видеокартинка должна элементарно охватить человека, заставляя думать, что он находится непосредственно в гуще событий. Единственным минусом Eyefinity считается временная беспомощность. Кроме развлечения в виде автосимулятора DiRT 2 других приложений, заточенных под технологию, увы, ближайшее время не намечается.

Более простой системой является виртуальная среда Workbench («рабочее место»), основанная на иммерсионных технологиях. Состоящая из двух экранов, расположенных относительно друг друга под прямым углом, концепция «рабочего места» не сильно отличается от CAVE. Разве что она сооружена под одного, максимум двух человек, стоящих перед этими экранами в специальных очках, и управляющих виртуальными предметами с помощью джойстика. Примечательно, что Workbench нашла свое место в медицине, где два дисплея «организовали» операционный стол. Именно данная система ВР, разработанная Вольфгангом Крюгером еще в начале 90-х годов прошлого столетия, стала первой технологией 3D-визуализации на территории западной Европы. Расположено данное «рабочее место» в медицинском институте города Фраунгофер.

Практически одновременно с CAVE и Workbench появились системы iCone и Dome. Первая состоит из четырех мониторов, установленных в виде конуса (только с отсеченной вершиной) и создающих иллюзию объемного изображения. Напротив каждого из них расположены проекторы, отклоненные друг относительно друга под углом 240 градусов. Три из четырех получаемых прямых проекций пересекаются, поэтому основной задачей по настройке изображения является как можно меньшее скрещивание дисплеев. При удачном совмещении экранов и отсутствии прямых углов удается получить практически идеальное трехмерное изображение. Компания Mitsubishi Electrics даже открыла институт Mitsubishi Electrics Research Laboratories (MERL), занимающийся разработкой бесшовных соединений нескольких экранов. А вот система Dome состоит из сложных сферических экранов, образующих купол. Подобно построению дисплея в планетарии, удается избавиться от углов, но изображение с проектора необходимо подавать не напрямую, а через набор криволинейных зеркал. Искаженное изображение накладывается на кривую поверхность полотна и тем самым компенсируется стереографической картинкой. Уже сейчас изготовлены девайсы и программы, позволяющие наложить проекцию на практически любую поверхность, сглаживая маленькие неровности.

Наконец последней серьезной системой виртуальной реальности считается технология L-Shape, позволяющая создать трехмерную картинку способом, подобным конструкции Workbench. Как раз буква «L» в названии творения инженеров Веймарского Университета означает, что два экрана расположены друг к другу под прямым углом. Только изображение от проекторов будет подаваться не двойной «порцией», а четверной: по два стереоскопических изображения на человека. Именно последние инновации в области виртуальной реальности пришли к мнению, что будущее 3D-изображения будет связано исключительно со стереоскопическим эффектом построения изображения нашими глазами.

Анаглифы

Глаз, как известно, у человека два. И каждый получает от сетчатки свое изображение, которое в мозгу составляется в трехмерную картинку. Это и понятно, ведь окружающие нас предметы действительно объемны. А вот если посмотреть на экран с каким-либо изображением, то, как ни крути, перед нами предстанет абсолютно плоская картина. Но существуют способы обмануть мозг человека и заставить его поверить в то, что на плоском дисплее показано действительно трехмерное представление. Одним из самых первых «фокусов» для глаз стал известный метод анаглифов по созданию стереоскопического изображения.

Для этого необходимы специальные очки со стеклами красного и синего либо красного и зеленого цветов. Само же изображение представлено в виде двух ракурсов одной и той же картинки, проекции которых с помощью специальных светофильтров окрашены в разные цвета. При совмещении объектов они окрашиваются дополнительно в цвета, которые используют очки. И если левый глаз будет смотреть через красную линзу, то он увидит только синюю картинку и, соответственно наоборот – если глаз смотрит на картинку сквозь синий анаглиф, то видно красные объекты. А в результате при совмещении этих цветов мозг человека определит фотографию как серую, но уже объемную, словно перед ним расположен трехмерный объект. Подобным методом в одно время активно пользовались рекламщики, печатающие в газетах и журналах 3D-изображение, которое с помощью прилагающихся в комплекте очков представлялось объемным. Но в системах виртуальной реальности анаглифы никогда не использовались, так как получаемое стереоскопическое изображение пассивно. Конечно, можно применять специальные проекторы с эффектом параллакса (отклонения относительных положений предметов вследствие перемещения глаза наблюдателя), но полного цветного изображения не удастся достичь, ибо глаз человека (помимо градаций серого) может определить «трехмерными» только цвета желтого и оранжевого оттенков. К тому же использование подобных очков довольно сильно нагружает глаза, и при просмотре стереоскопического диафильма приходится постоянно совершать передышки.

Линейная и круговая системы 3D-визуализации

Следующей системой виртуальной реальности, вполне пользующейся успехом сегодня, являются технологии, основанные на поляризации света. Различают две технологии поляризации: линейную и круговую. В первой все колебания происходят в одной плоскости, а во второй – по спирали, описывая тем самым окружность. Отсюда появились сразу две системы 3D-визуализации за счет использования поляризационных очков с затемненным стеклом и двух проекторов, выдающих изображение.

В линейной технологии на оба устройства устанавливаются фильтры с жалюзи, затрудняющие проникновение света. Если их повернуть на 45 градусов относительно горизонтальной оси, то в сетчатку глаза человека проникнет только та часть света, которую пропускают затворы сверху. Поворот на -45 градусов относительно горизонтальной оси откроет жалюзи и пропустит свет, проходящий сквозь стекло снизу. Соответственно, когда один затвор глаза повернут в одну сторону, а другой затвор – в другую, при синхронном их переключении с фильтрами проекторов создается стереоскопическое изображение цветной картинки. Технология, основанная на круговой поляризации света, мало чем отличается от первой, но в отличие от линейной поляризации здесь человек может спокойно вращать головой. Принцип работы подобных устройств весьма прост. Единственным затратным звеном линейных и круговых систем 3D-визуализации является экран, который должен деполяризовать свет. Одним из таких является проектор silver screen, рабочая часть которого покрыта серебром. Сегодня же в основном используют более дешевые акриловые поверхности (работающие на просвет) для проведения всевозможных презентаций и демонстрирования видеороликов, благо стоимость аморфного вещества не столь существенна. Правда, без правильной настройки проектора помимо стереоскопического изображения возникнут непонятные тени по краям экрана, называемые поклонниками кино «духами».

Infitec

Лидер среди профессиональных проекторов BARCO относительно недавно выпустил устройства с встроенными «зачатками» виртуальной реальности, основанными на технологии Infitec. Суть построения данного стереоскопического изображения сводится к разделению светового потока на спектры, подобно его же разделению на компоненты RGB (red-green-blue). Каждый цвет из святой «троицы» разбивается на середину соответствующего им спектрального максимума, а затем за счет очков-фильтров раздваивается для левого и правого глаза. Серьезным минусом технологии является заметное потускнение всевозможных тонов, но с этой проблемой борются за счет подбора материала фильтров, цена которых не так уж и велика – порядка 30 долларов пятидесяти независимых штатов. Только вот сам проектор обойдется любителю 3D-кино в несколько десятков тысяч вечнозеленых американских денег. А потому подобное устройство можно найти либо в серьезных компаниях, таких как автомобильные концерны, где при создании макета двигателя или корпуса требуются стереоскопические эффекты, либо в кинотеатрах, окупающих стоимость «железа» за счет толпы киноманов в очках.

3D Vision

Максимально дешевой и самой перспективной технологией 3D-визуализации по праву считается метод создания стереоскопического изображения за счет очков-затворов. При подаче напряжения маленький электродвигатель попеременно либо открывает затвор-поляризатор, либо закрывает его, в зависимости от сигнала, поступающего по ИК-передатчику с компьютера. Далее проблемы решает драйвер, одновременно выдающий на экране монитора два наложившихся друг на друга изображения.



Первую попытку технологии продвинуться в массы сделала компания NVIDIA, выпустившая в 1999 году очки Elsa 3D Revelator, идущие в комплекте с графическими адаптерами Elsa Erasor (NVIDIA TNT2). Но успеха новшество игровой 3D-визуализации не снискало, ведь вместе с трехмерной реальностью пользователь получал гору проблем, среди которых числилась сильная усталость глаз, низкие настройки графики и разрешения экрана (вследствие проседания FPS), а также глючность «зеленых» драйверов.

И вот, несмотря на горький опыт былых лет, спустя 120 месяцев калифорнийцы воскресили технологию очков-затворов и противной рези в глазах – из пепла восстала новая птица счастья завтрашнего дня, имя которой NVIDIA 3D Vision. В состав устройства 3D-визуализации входят ранее оговариваемые «окуляры», инфракрасный датчик и целый набор вспомогательных утилит. После небольшого ковыряния в драйверах останется лишь удобно раскинуться в кресле и расслабиться, пользуясь достоинствами стереоскопического зрения, благо дяди из NVIDIA позаботились о поддержке большинства современных игр. На сайте калифорнийских «картежников» расположен целый список 3D-развлечений, расписанных по категориям «отлично», «хорошо», «удовлетворительно» и «не рекомендуется». Электронный манускрипт довольно увесист, так что перед покупкой гаджета «зеленых» убедись, что та или иная игра присутствует в упомянутом выше списке.

Только вот для получения комфортного для глаз изображения необходимо использовать дисплей с частотой обновления картинки 100-120 Гц. И если среди ЭЛТ-мониторов подобных девайсов на рынке присутствует достаточно много, то жидкокристаллических устройств представлено всего две модели: от Samsung и ViewSonic. Как понимаешь, для покупки набора 3D Vision придется еще докупить недешевый экран. Да и видеокарту NVIDIA GeForce тоже, ведь FPS игровой картинки уменьшится два раза. Но если отвлечься от множества проблем, которые наваливаются сами собой, играть в хорошо оптимизированные игры с очками от «зеленой» братии очень интересно.

Виртуальный мир скоро

А может и нет. Только не думай, что его не существует! В серьезных машиностроительных предприятиях и военной отрасли довольно приличное время присутствуют системы виртуальной реальности наподобие CAVE или Workbench. Только есть ли смысл доносить такие новшества в народ? Человека уже попытались засунуть в прозрачный шар и заставить веселиться. Из предложенных вариантов для обычного пользователя сегодня подойдут лишь варианты 3D-изображений от AMD/ATI и NVIDIA. Но при всем желании и полной фанатической поддержке того или иного бренда нельзя сказать, что ATI Eyefinity или NVIDIA 3D Vision предоставила нам то трехмерное, то объемное, то реальное – без чего ни один геймер прожить не сможет! И если удастся создать такую систему, которая ничем не уступит нашему миру, то будет интересно узнать, какая из «реальностей» реальней? Не перепутать бы…



Источник новости:

DimonVideo
2010-02-25T17:58:51Z
Здесь находятся
всего 0. За сутки здесь было 0 человек

Комментарии 4

#4   art_vaider    

Помню смотрел "Дети шпионов 3" в 3д с использованием англифов. Качество просто ужасное было, цвета были сильно искажены...


0 ответить

#4   Sherhan12006    

Анаглифы-наиболее дешевый и самый худший из вариантов по качеству изображения.


А статью дополню фактом, что именно вышеупомянутые 2 модели и являются рекомендованными для использования, т.к имеют 120 гц, что в сумме дает по 60 гц на выходе.И далеко не все ^трубки^, даже с бОльшей частотой, будут работать с этим комплектом.К этому так-же рекомендуется иметь не просто хорошую, а топовую в/к, т.к фпс при использовании стереоочков НВИДИА падает вдвое.Это связано с тем, как реализован вывод изображения.


0 ответить

#4   tdw1980    

пользуюсь аниглифами и вполне доволен. при правильной настройке драйверов + красно голубые очки цветность изображения почти не страдает( ярко красный выглядит скорее оранжевым, синий зеленый и желтый вобще супер без иккажений) но определяющее конечно цена 30р за очки и можно играть почти во все игры со стерео эффектом.


0 ответить

Яндекс.Метрика