Учебный курс
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ:
фазы обработки информации -
источники, поиск, сбор, анализ и представление
РАЗДЕЛ 1. Источники информации
Список статей по теме
Базовые термины информационного общества
Тема 6. Технологии представления информации
º 31.1 Виртуальная реальность (ВР)
Введение
Понятие "виртуальная реальность" (ВР) обычно применяется к созданным компьютером "мирам", которые ощущаются и выглядят так, как будто существуют в действительности. Большинство публикаций и статей о виртуальной реальности, а также определений, что такое ВР, относятся либо к 1) популярным статьям, которые носят в основном эмоциональный характер и не имеют глубокого анализа сущности ВР, либо 2) отражают поверхностный подход к пониманию сущности ВР на уровне интуиции. 
Ясно одно, что теория, практика, технология и философия ВР – вещь не простая. Исследование ВР, а тем более, практическая реализация, требуют очень высокой эрудиции в самых разных отраслях знаний. Необходимо глубокое понимание сущности концепций пространства и времени, сознания и интеллекта, нужно разобраться в связях понятия "ситуация" со структурой "события". Ключом должна стать практичная теория восприятия-действия. Для успешного развития и внедрения систем ВР требуется развитие технологий и теорий из многих смежных областей науки и техники. Если мы хотим разобраться в проблеме ВР и использовать ее на практике, то мы должны создать теорию ВР. Нет ничего более практичного, чем хорошая теория, говорил в свое время известный физик Людвиг Больцман. Виртуальная реальность в играх Наше сознание достаточно охотно подстраивается под искусственную "реальность", позволяя легко себя "обмануть". Например, компьютерные игры, несмотря на их простоту и условность, могут в значительной степени овладевать вниманием и сознанием человека, особенно в детском возрасте. Мы осознаем, что мир игры - это искусственный мир, но, в то же время, "ощущаем" его реальность. 
Наиболее сильное влияние на развитие технологий искусственной "реальности" оказывает индустрия компьютерных игр. На этом сегменте рынка сосредоточены огромные средства и много усилий технической мысли, поэтому качество иллюзий в игровых программах стремительно растет. 
Пока большинство компьютерных игр создается в основном в виде компьютерных программ, а в качестве интерфейса используются цветные дисплеи, клавиатуры, мыши и джойстики. Иногда создаются более сложные комплексы, повышающие иллюзию присутствия. С другой стороны, понятие ВР часто относят к технологиям интерфейса человека с компьютерными системами для имитации естественных возможностей человека. Например, визуализация проекции трехмерного объекта (3D) на плоском экране создает весьма устойчивую иллюзию, что мы наблюдаем действительно 3D-объект. Известные сейчас интерфейсы - клавиатура, мышь, монитор - идеально подходят для работы с плоскими объектами - редактирования текстовых документов и создания таблиц, но трехмерные объекты при проецировании на двухмерный экран лишаются одного из своих измерений. 
Виртуальная реальность и 3D Виртуальной реальностью часто называется модельная трехмерная (3D) окружающая среда, создаваемая компьютерными средствами и реалистично реагирующая на взаимодействие с пользователями. Для визуализации изображений 3D-мира при помощи плоских экранов обычно используется технология проецирования 3D объектов на плоскость. Создать иллюзию движения 3D-объекта на плоском экране не сложно, но при этом эффект ощущения объемности пространства значительно усиливается. Для генерации динамичных 3D-сцен применяются специальные программы (3D-движки), которые в реальном времени для любой сцены - комбинации расстановок и положений 3D-объектов формируют 2D-проекцию и изображают ее на экране. Это то, что видит наблюдатель из определенной позиции относительно наблюдаемой сцены. При этом учитывается удаленность и взаимное расположение объектов сцены относительно позиции наблюдения, а также взаимные перекрытия объектов, освещенность, тени, прозрачность - все то, что требуют законы оптики. Эта часть проблемы визуализации 3D-пространства решается достаточно просто  .
Однако этот только одна из проблем технологий объемного представления пространственных сцен - композиционная. У человека имеется еще один механизм, поддерживающий объемное восприятие объектов в пространстве - бинокулярное зрение (эффект стерео). Для этого нужно, формировать не одну, проекцию, как описывалось выше, а две - как бы мы видели своими глазами. Для каждого глаза - левого и правого. Для построения 3D-стерео-движка в принципе нет проблем, это два спаренных обычных 3D-движка, работающих как обычно, но обеспечивающих для каждого глаза свою проекцию с учетом их параллакса (смещения). Для представления 3D-стерео проекции уже одного плоского экрана не хватает, поэтому придумали монитор стерео-очки. Маленькие экраны высокого разрешения размещают в плоскости очков, а для условий видимости этих маленьких экранов перед ними размещают специальные оптические средства, позволяющие фокусировать глаза на поверхности экранов. Как сделать внешний стерео-экран без очков - задача не простая. Требуется сформировать два канала изображения и обеспечить условия передачи изображений раздельно в каждый глаз. Управление 3D-миром на компьютере также представляет собой не простую задачу. Обычные мышки и клавиатуры для этого не приспособлены. Пока достойных решений не найдено, но существует множество подходов к данной проблеме. Таким образом, ВР-технологии образуют более интуитивный и дружественный пользователю интерфейс для создания и управления 3D-мирами, но пока еще не разработан комплексный подход и средства, обеспечивающие эргономичное решение. Технологии качественной генерации визуальных образов 3D-миров уже сейчас на самом высоком уровне, а вот удобного средства их визуализации и управления отсутствуют. Имеющиеся решения имеют массу недостатков и вызывают большие сложности для пользователей. Понятие ВР значительно сложнее, чем модель 3D-мира Мы рассмотрели проблемы ВР только с точки зрения визуального восприятия и ручного действия оператора. На самом деле ВР обладает значительно и более широким спектром проблем. Восприятие окружающего мира имеет еще одну грань, охватывающую наше сознание, интеллект и мышление. 
История виртуальной реальности
Если вспомнить о существовании мира фантазий, сказок, мифов и преданий, то можно считать, что идея виртуальной реальности зародилась очень давно. Фантазии так и оставались фантазиями и вымыслом, пока не появились компьютеры. Термин “Виртуальная реальность” (ВР) (Virtual Reality (VR)) был первоначально сформулирован Джероном Лениером (Jaron Lanier), организатором соответствующих исследований в 1989 году. Другие ранние исследования ВР, упоминались следующими авторами: Станиславом Лемом (Stanislaw Lem) в 1963 году “Фантоматика” в книге "Сумма технологий"; Майроном Круегером (Myron Krueger) в1970-х годах - “Искусственная реальность” (Artificial Reality), Уильямом Гибсоном (William Gibson) в 1984-м - “Киберпространство” (Cyberspace). А в начале 1990-ых годов появились термины “Виртуальные миры” (Virtual Worlds) и “Виртуальная среда” (Virtual Environments). Однако термин “Виртуальная реальность”, когда завоевал популярность, стал использоваться в самых различных случаях, и очень часто совсем не по существу. Это усложняет ситуацию и вводит в заблуждение даже специалистов. Аналогичная ситуация обстоит и с понятием “Искусственный интеллект”.  Иногда по этой причине понятие ВР усложнялось и упоминалось как “Погружающая Виртуальная реальность” (Immersive Virtual Reality). Этим подчеркивалось, что оператор становится погруженным в ВР - в искусственный трехмерный мир, который реализован средствами компьютера. Шлем с дисплеем (head-mounted display - HMD) был первым устройством, обеспечивающим оператору опыт активного погружения. Принцип действия шлема ВР основан на возникновении эффекта присутствия, когда человеку вместо визуального восприятия окружающего физического мира предъявляется управляемая при помощи обратной связи проекция трехмерного изображения на плоском экране. Еванс и Сазерленд (Evans, Sutherland) продемонстрировали свой шлем с таким дисплеем еще в 1965 году. Устройство “EyePhone” стало в 1989 самым первым доступным коммерческим шлемом ВР. В оптической системе типичного шлема ВР размещено два миниатюрных экрана в виде двух визуальных каналов для каждого глаза для представления стереоскопической картины виртуального мира. Датчик, отслеживающий движение, непрерывно измеряет положение и ориентацию головы пользователя. Это позволяет согласовывать производимые компьютером изображения и выстраивать из них сцены объемного мира, соответствующие текущей ориентации взгляда зрителя и его позиции на эту сцену. В результате оператор может осматриваться вокруг, поворачивая голову вместе со шлемом, перемещаться через среду виртуальной реальности.  Для того, чтобы преодолеть неудобства непривычного и неудобного шлема ВР, были предложены альтернативные концепции (например, системы “BOOM” и “CAVE”) для восприятия и погружения в среду виртуальной реальности.  BOOM (Binocular Omni-Orientation Monitor) это устройство со стереоскопическим дисплеем в виде коробки. Экраны и оптическая система размещены в коробке, которая связана с системой шарнирных подвесок на рычаге с датчиками, регистрирующими угловые и линейные перемещения по трем степеням свободы, и вращения по трем степеням свободы. Оператор смотрит в коробку через два отверстия и видит изображение виртуального мира. Он может установить коробку в любую позиции в пределах, допускающих конструкцией устройства. Отработка ориентации объектов виртуального мира, изображаемого на экранах BOOM осуществляется компьютером, который отслеживает при помощи датчиков все положения коробки. Система CAVE (Cave Automatic Virtual Environment) была развита в университете Штата Иллинойс в Чикаго и обеспечивает иллюзию погружения человека в виртуальный мир при помощи наблюдения проекций стерео-изображений на полу и на стенах комнаты кубической формы. Несколько людей, одевают легкие стерео-очки могут свободно ходить внутри такой комнаты. Система непрерывно отслеживает положение ведущего зрителя и на основании этого формирует стерео-изображения на экранах кубической комнаты. Что такое виртуальная реальность?  Виртуальная реальность в переводе означает - возможная реальность (лат. virtualis - возможный), которая может или должна проявиться при определенных условиях. В современной трактовке слово "виртуальный" означает почти тоже самое, но с небольшими уточнениями. В физике используются понятия - виртуальные частицы, события, параметры. Понятие "виртуальный" имеет два оттенка - 1) множественность вариантов и 2) ненаблюдаемость. Виртуальные элементарные частицы в микромире - это частицы в промежуточных (ненаблюдаемых) состояниях, существование которых в квантовой механике объясняется взаимодействие и превращение частиц. Аналогично этому, виртуальные события - это множество возможных событий (также ненаблюдаемых), из которых реализуется только один вариант события, которое мы наблюдаем. Например - политика, в современности может осуществиться множество потенциально возможных сценариев развития политических событий, но реализуется только одно в силу конкретных обстоятельств, которое и попадает историю. Миры с различными потенциально-возможными сценариями хода событий Таким образом, используя понятие "виртуальная реальность", мы подчеркиваем потенциальную реализуемость конкретных вариантов событий среди множества возможных. Если говорят, что в реальной жизни "история не терпит сослагательного наклонения", то есть все события в прошлом детерминированы, будущее представлено широким спектром возможностей, а в настоящем происходит конкретный выбор среди возможностей. При этом создается впечатление, что, с одной стороны - выбор предопределен, с другой - мы можем в той или иной степени влиять на выбор возможностей. Да только никак не можем в реальной жизни проверить, насколько такая возможность выбора существует. Например, мы не можем повернуть события начала Первой мировой войны по тому или иному пути развития, хотя совершенно уверены, что там были и случайности и цели конкретных людей. Исследование природы необратимости хода событий в сложных системах выходит за рамки рассматриваемых вопросов, но для нас важно понимание "виртуальности" при рассмотрении путей возможного развития событий. Так вот, в системе ВР мы можем вернуться и разыграть события иначе, чем в предыдущий раз. Здесь мы вполне можем пользоваться вопросом в сослагательном наклонении "Как изменятся события, если мы поступим в аналогичной ситуации иначе". Система ВР нам позволяет проводить такие эксперименты с событиями и проверять ход истории в сослагательном наклонении. ВР - искусственный мир человека Виртуальная реальность - это окружение, которое вы ощущаете, не находясь в нем физически. Театр, опера, кино и телевидение - это все примитивные предвестники виртуальной реальности. 
Некоторые из этих предвестников виртуальных реальностей основаны на физических реальностях. К примеру, когда вы смотрите олимпийские игры по телевизору, вы можете сидеть у себя дома, но видеть и слышать практически то же самое, что вы увидели бы и услышали, если бы лично находились на месте. В других случаях, вы ощущаете окружения, эквивалента которым в физической реальности нет, как, например, когда смотрите какой-либо художественный фильм или, тем более, мультфильм. Такие виртуальные реальности называют искусственными реальностями.
Степень погружения в виртуальную реальность во время просмотра телевизора довольно сильно ограничена. Просмотр олимпийских игр по телевизору не может сравниться с присутствием на этих соревнованиях по многим причинам. Во-первых, качество воспринимаемых визуальных образов слишком низкое. У обычного телевизора качество картинки явно недостаточно, чтобы обеспечить полную иллюзию восприятия. Телевидение высокой четкости (HDTV) улучшает ситуацию, но даже с самым лучшим экраном нет восприятия трехмерного изображения. Эти проблемы можно решить, если использовать, например, стерео-дисплей. Также желательно использовать дополнительные сенсорные каналы - стереозвук, запахи, тактильные и кинетические ощущения своего тела в движении. Еще одним важным элементом является интерактивность. Просмотр телевизора или кино - это пассивное наблюдение и переживание. А вот для полноты ощущения присутствия необходима возможность манипулирования не только объектами, которые вы ощущаете, но и выбором путей развития событий. Например, наблюдение соревнований по телевизору ограничено, как правило, спортивным жанром. А вы не сможете пойти в соседний парк и заняться, примеру, ловлей бабочек. Примитивные системы ВР уже сейчас существуют. Впервые они начали применяться в различных военных тренажерах и для тренинга отдельных функций пилотов. Сейчас технологии ВР стали использоваться для развлечения и игр. Из-за того, что для поддержки ВР требуется значительные вычислительные ресурсы, поэтому качество графики в системах ВР очень низкое. Но с ростом вычислительной мощности и развитием средств пользовательского интерфейса системы ВР начнут приближаться к уровню качества физической реальности по точности воспроизведения и интерактивности. Технологии ВР создадут практически неограниченные возможности для самого широкого спектра деятельности и, особенно, для творчества. Люди смогут создать искусственные виртуальные миры, которые не будут ограничены законами физики, но будут казаться участникам такими же реальными, как и физическая реальность. Можно будет путешествовать в эти миры для развлечения, для работы и для общения с другими людьми, которые физически могут находиться на большом удалении друг от друга.  
Умвельт - уникальный мир живого существа, его экологическая ниша
Впервые идею об уникальности миров живых существ предложили Я.Д.Иикскюль и Д.Т.Фрейзер. Я.Д.Иикскюль. Каждое животное живет в уникальном, своем собственном окружающем мире – умвельте (umwelt). Умвельт определяется типом организации данной живой особи и, в первую очередь, особенностями или спецификой ее рецепторов (чувствительные органы - глаза, уши, обоняние, вкус, кожная сенсорика и т.п.) и эффекторов (органы действия - руки, ноги, клюв, рога, клешни, жало пчелы и т.д.). Именно указанные органы определяют, что может стать стимулами для данного живого существа, то есть, из чего складывается его восприятие и существование в реальности. Совокупность возможных стимулов для каждого живого существа есть его “знаковый мир”. Сумма возможных ответов или ответных реакций составляет его "активный мир". Вместе эти два мира (знаковый и активный) составляют его "умвельт" или окружающий мир, полученный в результате адаптации и эволюции. Согласование стимулов, поступающих из внешнего мира, с внутренним миром живой особи осуществляется посредством адаптации. Такая ориентация включает в себя саморегуляцию поведения, благодаря которой животное выбирает стимулы из внешнего мира и отвечает на них соответствующим образом. Ответные реакции животного направлены на поддержание стабильного состояния, согласованного взаимодействия с окружающей средой. Согласно концепции Иикскюля, человек подобно другим живым существам имеет свой умвельт. Человеческая чувствительность определяется характером мира, в котором живет человек и который он познает, осваивает и в котором он действует. 
Для человека вся реальность определяется парой: "субъективный знаковый мир" и "объективный активный мир", что не исключает обстоятельства, когда человек мысленно, исходя из наблюдений за поведением других живых особей, может делать заключение о наличии структурно других "сконструированных" умвельтов у организмов, отличных от него самого. Таким образом, при создании системы ВР для какого-либо живого существа, необходимо брать за основу умвельта именно этого живого существа. Так например, ВР для человека будет в корне отличаться от ВР рыбы или пчелы. Умвельт - это экологическая ниша живого существа, в которой адаптировалось это существо. Характеристикой умвельта, как экологической ниши, являются три фактора - 1) фактор места, 2) масштаб и 3) фрактальность. Фактор места имеет широкую интерпретацию - от части пространства, которое непосредственно занимает тело живого существа, до его территории, на которой оно живет и которую охраняет, и ареала - пространства, на котором данный вид распространен. Изоляцией могут быть различные преграды - горы, океаны, границы государств и т.п. Масштаб определяется размерами особей, которые, в свою очередь определяют размеры их контролируемой территории. Например, муравьям необходимо несколько метров, а таким крупным животным, как слонам, нужны территории в несколько десятков километров (в зависимости от воспроизводства их корма). Фрактальность определяет взаимное проникновение маленьких по масштабу живых существ в тела, территории и ареалы больших по масштабу существ. При этом масштабы должны сильно различаться, но все в конечном счете определяется различием их кормовых баз. В результате возникает так называемый симбиоз. Например, микроорганизмы начинают играть существенную роль в жизнедеятельности крупных организмов. Возникает их взаимная зависимость друг от друга. Умвельт - это часть реальности, в которой живет, действует и к которой адаптируется живое существо, тело которого, в свою очередь, является частью самого умвельта. Между умвельтом и живым существом происходит взаимодействие в виде восприятия-действия (См. Тема 08).Эта пограничная сфера как раз является "областью действия" виртуальной реальности (см. рисунок выше). Потоки сенсорных данных, возникающих в органах чувств живого существа преобразуются в конкретные управляющие сигналы для совершения действий живым существом как ответная реакция на ситуации, с которыми сталкивается живое существо. С другой стороны, живое существо имеет свои цели и реализует их, благодаря наличию у него в сознании конкретной модели окружающей реальности, полученной в результате эволюции и адаптации.
Одним из самых замечательных выводов будет факт возможного использования различных инструментов и моделей, преобразующих структуру и состав виртуальной реальности. При этом будут работать одни и те же механизмы адаптации нашего сознания к модальностям восприятия-действия. В процессе адаптации могут отрабатываться те или иные цели человека - эффективность приспособления к окружающей действительности или же, наоборот, развлечение и уход от реальности в мир фантазий.  Еще раз о том, какие бывают ВР
Рассмотрим основные направления в трактовках ВР. Самое типичное концептуальное направление ВР относится к имитации 3D. Другим направлением является, собственно, интерпретация взаимодействия человека с Интернетом, а основной вопрос “бытия” сводится к толкованию отличия пребывания человека в “онлайне” от “оффлайна”. Еще одной трактовкой некоторых исследователей является попытка привязаться к понятию измененного состояния сознания человека. Полезен детальный терминологический анализ. Термин "виртуальность" имеет разные смыслы. Буддист Патанжали употреблял во 2 в. до н.э. слова с корнем "vrt" для обозначения мгновенной беспрепятственной актуализации психического акта у йога. В старославянском глагол "веръти" означает "кипеть, бурлить". Латинское "virtus" - это "доблесть, необычное качество", и употреблялось это слово в контексте обозначения боевой доблести, экстаза битвы. Таким образом, можно установить акцент на измененное состояние в психике человека ввиду столкновения его с чем-то необычным, экстраординарным. Получается, что приобщиться к виртуальности, значит выйти за пределы обыденности, изменить свое сознание, мгновенно актуализировать, выплеснуть наружу свои латентные возможности. То есть, взглянуть на мир иначе. Термин "реальность" в латинском "realis" - это "вещественный, действительный", то есть это фактически то, что существует в действительности, актуально, сейчас. Реальность может быть вещественной - в виде предмета, или невещественной, когнитивной, например, в виде плана местности, схемы устройства, или идеи в голове инженера, которую он может воплотить в реальный объект. Такие когнитивные схемы существует реально, хотя часто их считают нематериальными. Этот ряд философских рассуждений можно продолжить до понятий данных, информации, знаний, алгоритма и компьютерной программы. При помощи алгоритмов можно моделировать различные модели объектных систем, в том числе окружающей среды для субъекта. Поэтому часто виртуальную реальность определяют как модель реальности, порождаемой программным обеспечением компьютера. Но это тоже не дает никакой ясности в вопросе, что же такое ВР. В чем же “скрыта” ВР? В алгоритмах, в данных для компьютерных программ, в экране монитора и в средствах управления?
Если обратиться к “Основам фантоматики” Станислава Лемма (книга “Сумма технологии”), где он поставил вопрос: как создать действительность, которая для разумных существ, живущих в ней, ничем не отличалась бы от их нормальной действительности, но подчинялась бы другим законам, отличающимися от законов нашего привычного мира? Этот вопрос можно упростить, и для начала поставить более простую задачу. Можно ли создать искусственную действительность, во всех отношениях подобную подлинной и совершенно от нее не отличимую? Первая проблема – создание миров, вторая – создание иллюзий, но иллюзий совершенных и абсолютных. При такой постановке вопроса нам также не избежать анализа отношений “субъекта” с “объектом”. Еще в 1967 году Станислав Лемм написал эссе о судьбах цивилизаций и глубоком футурологическом прогнозе развития цивилизаций “Сумма технологии”. В этой работе он ввел понятие фантоматической машины в виде некоторого фантоматического генератора, к которому может подключаться человек для получения полного комплекса ощущения присутствия в заданных потоках событий, ощущения реальности переживаемых впечатлений и контроля возникающих ситуаций. В какой-то степени прогноз Лемма о появлении фантоматических машин в массовом порядке уже начинает частично сбываться в виде современных персональных компьютеров с 3D-движками, которые уже сейчас могут создавать иллюзию окна в трехмерный мир. Возникает интересная коллизия. С одной стороны, фантомат является одним из объектов нашего привычного мира, с другой стороны, при “включении” фантомата виртуальная реальность выходит на первый план сознания человека, вытесняя субстанциональную реальность на второй план и даже совсем блокируя ее.  Тренажеры ВР
Уже давно для танковых частей, военно-морского флота, ВВС и в отдельных отраслях гражданской сферы используются разнообразные тренажеры с использованием элементов виртуальной реальности. Здесь существуют тренажеры и симуляторы практически для всех устройств, требующих ручного управления. Системы виртуальной реальности устанавливаются также на предприятиях для обучения персонала, занятого на опасных участках производства, например на атомных станциях, в кузнечных цехах. Компания Motorola умудрилась сэкономить несколько миллионов долларов за счет виртуального обучения и создания виртуальных руководств по ремонту своей техники. Корпорация Boeing смело вкладывает несколько десятков миллионов в создание виртуальных инструкций по технической поддержке и ремонту своих лайнеров. Тренажеры и симуляторы, как правило, недешевы, но их использование повышает качество подготовки персонала и вполне оправдано коммерчески. 
Американские военные специалисты уже давно разрабатывают свои модели военных действий на основе концепции виртуальной реальности. При этом с США уже давно вкладывает деньги в разработку и использование комплексов виртуальной реальности в системах стратегического и тактического планирования боевых действий и ведения бесконтактного боя (имеется в виду без непосредственного участия военнослужащих в бое). В ходе боевых действий в Ираке были продемонстрированы отдельные элементы бесконтактной войны, когда армия США, используя высокоточное оружие и дистанционно управляемые аппараты, наносила удары по иракским войскам, не вступая в непосредственный контакт. Например, из дистанционного центра управления боем осуществляется управление беспилотным самолетом-разведчиком Predator компании Boeing. Такой центр является фактически системой виртуальной реальности и позволяет оператору вести военные действия, находясь за сотни километров. Еще одно наглядное и практическое применение виртуальной реальности в военной сфере - тренажеры и симуляторы. Виртуальные тренажеры использовались ВВС США при отработке боевых вылетов во время войны в Косово. Спутниковая информация о расположении средств ПВО передавалась на компьютер, и пилот совершал тренировочный «вылет» в условиях, максимально близких к реальным, отрабатывая и запоминая самый безопасный маршрут. Один из самых серьезных военных тренажеров разработали британские военные. Они объединили в сеть около сотни симуляторов единиц боевой техники, более десятка симуляторов единиц боевой техники общего назначения и более десятка «пехотных» симуляторов. Тренажер получил название Combined Arms Tactical Trainer («Тактический тренажер боя с использованием различных видов вооружений»). Главный симуляционный зал имеет размеры 120х45 метров. В CATT могут одновременно тренироваться и «воевать» до семисот человек. Виртуальная реальность в промышленности Одним из первых экспериментов по применению виртуальной реальности на производстве была американская корпорация General Motors. Ожидания себя оправдали - лаборатория виртуальной реальности, созданная в Детройте в 1994 году обошелся концерну в 5 млн. долларов, а экономия при разработке новых моделей автомобилей составила около 80 миллионов. 
Применение систем виртуальной реальности на различных этапах проектирования и испытания автомобилей позволило убрать из процесса разработки новой модели такие операции, как создание пластилинового макета, продувка модели в натуральную величину в аэродинамической трубе и крэш-тесты (испытания на столкновения). Все эти манипуляции специалисты производят в виртуальном пространстве, где изменениям подвергается не физическая, а виртуальная модель автомобиля, позволяющая экспертам наблюдать многие процессы испытаний не только в численном эксперименте, но и в визуальной форме. Аналогично решаются и проблемы с эргономикой салона, компоновки моторного отсека и ремонтопригодности узлов и агрегатов будущей машины. Например, можно определить еще в виртуальной модели насколько тот или иной узел может оказаться труднодоступным. Еще на этом этапе будущая модель автомобиля будет направлена от инженеров вновь на доработку дизайнерам, которые могут быстро скорректировать тот или иной элемент кузова, мешающий подобраться к нужному месту. Затем виртуальная модель вновь передается инженерам на "испытания". 
Вслед за General Motors лабораториями виртуальной реальности обзавелись такие концерны, как Volkswagen и Ford. Теперь компания Ford признает, что внедрение системы виртуальной реальности в дизайнерских центрах в Меркенихе (Германия) и Дантоне (Великобритания) позволило сократить время разработки нового автомобиля более чем в два раза. Самые впечатляющие результаты от внедрения технологий ВР достигли в компании Audi А3 (фирма Audi входит в состав группы Volkswagen), в которой все новые модели разрабатываются почти без использования реальных физических моделей автомобилей. Нынешние системы виртуальной реальности, используемые на производстве, - новый этап развития хорошо известных систем автоматизированного проектирования и моделирования (CAD - системы). А все модные и дорогостоящие приспособления - проекционные системы, специальные шлемы, перчатки, костюмы, благодаря которым передается не только изображение, но и звук и тактильные ощущения, - не более чем обычные устройства ввода/вывода информации. Однако системы виртуальной реальности имеют одно принципиальное отличие: ни одна установка автоматизированного проектирования и моделирования пока не позволяет человеку управлять поведением модели в реальном времени. 
Студии виртуальной реальности на телевидении
Технология виртуальной реальности принципиально изменяют не только внешний облик телевизионных передач на телевидении, но и само содержание передач. Технологии ВР предоставляет создателям телепередач новые выразительные средства и позволяет реализовать смелые и оригинальные творческие идеи. Такой подход сможет найти себе место и в развлекательных программах, и в спортивных передачах, и в выпусках новостей и производстве рекламы. Использование таких студий позволяет избежать значительных расходов, связанных с изготовлением и монтажом декораций, необходимостью частого переоборудования съемочных павильонов. Экономия студийных площадей и возможность создавать в маленькой студии сложные проекты - это тоже очень важный момент, особенно для небольших телекомпаний. Новые технологии часто обвиняют в том, что они душат творчество, заменяя игру воображения примитивными эффектами и мультипликацией. На самом деле речь идет о современных средствах создания студийных декораций, значительно расширяющих традиционные возможности.  Если раньше была нужна шикарная обстановка в студии, что требовало значительного бюджета, то теперь благодаря появлению виртуальных студий ситуация принципиально изменилась. Виртуальные студии позволяют реальным ведущим появляться на экране в предметном окружении, полностью или частично синтезированном на компьютере. Декорации могут быть построены с помощью, например таких технологий 3-мерного моделирования, как Softimage 3D или 3D Studio MAX. При этом сложность декораций ограничивается только талантом художника. Участники передачи снимаются на фоне голубого заднего фона (это необходимо с точки зрения более качественной обработки и склейки различных изображений). В процессе съемок используется система отслеживания движения камер. Снятый материал комбинируется затем с полученным на компьютере изображением окружающей обстановки с учетом запомненного движения камер. В итоге сцена получается настолько реальной, что ее практически невозможно отличить от сцены, получаемой в традиционных декорациях. Впервые представители телевизионной индустрии смогли познакомиться с виртуальными студиями на выставках NAB и IBC в 1995 году, тогда их демонстрации собирали толпы народа. С тех пор эти технологии стали широко использоваться по всему миру для самых разных целей: в выпусках новостей и спортивных программах, игровых шоу, прогнозах погоды и детских передачах. Таким образом, технологии виртуальной реальности в современном телевидении уже настолько прочно вошли в практику регулярных телепередач, что уже трудно представить телевидение без таких технологий.
|
