Увидеть третье измерение

Системы видеоконференц-связи уже стали привычным явлением. Уровень развития технологий, многочисленность производителей и предлагаемых решений, появление с легкой руки компании Cisco новой категории систем телеприсутствия и довольно скромные (по нынешним меркам) требования к пропускной способности каналов связи позволяют говорить о том, что рынок ВКС давно вступил в стадию зрелости. В кризисную пору востребованность этих систем особенно возросла, в результате чего на фоне общего падения ИТ-рынка обороты многих поставщиков ВКС-решений продолжали расти.

И все-таки современные системы видеоконференц-связи оставляют чувство неудовлетворенности. Несмотря на появление в последние годы недорогих ВКС-решений (вроде выпускаемых LifeSize, которая в прошлом году была приобретена фирмой Logitech), их масштабируемость зачастую оставляет желать лучшего, а цены на «тяжелые» ВКС-решения нередко оказываются слишком высокими даже для крупных компаний. Основное же нарекание в адрес этих продуктов заключается в том, что, даже произведя значительные инвестиции в развертывание ВКС-решения верхней ценовой категории, заказчик не получает инструмента, способного в полной мере воспроизвести атмосферу непосредственного общения на встречах или переговорах.

Выпуск систем телеприсутствия – TelePresence компании Cisco, RPX производства Polycom, Halo фирмы Hewlett-Packard – рядом экспертов был расценен как настоящий прорыв на рынке ВКС-решений, но в действительности он ликвидировал ограничения в функциональности таких решений лишь частично. Заказчики по-прежнему сетуют на отсутствие реалистичной передачи размеров и глубины трехмерной сцены, пространственной ориентации жестов собеседников на противоположном конце соединения, направления их взглядов. Речь идет, в частности, о том, что участники сеансов видеоконференц-связи сегодня не могут распознать точное направление жестов удаленных пользователей ВКС-системы, особенно если они указывают на объекты в собственном офисе. Это приводит к определенной скованности собеседников. Как показывают результаты специальных исследований, в ходе сеансов видеоконференц-связи участники в среднем делают на 25% меньше движений, чем в процессе обычных переговоров. Кроме того, пользователи отмечают «эффект Джоконды»: ощущение такое, что все удаленные участники сеанса ВКС постоянно смотрят тебе прямо в глаза, что поначалу, может быть, и приятно, но с какого-то момента начинает раздражать.

Ни для кого не секрет, что эти и другие функциональные недостатки ВКС-решений являются прямым следствием того факта, что видеоизображение удаленных собеседников воспроизводится в виде двухмерной картинки. Вроде бы и решение напрашивается само собой. Вопрос лишь в том, как реализовать его на практике.

Трехмерное телеприсутствие

Проект 3DPresence был инициирован в рамках седьмой исследовательской программы Евросоюза (FP7) консорциумом из пяти организаций: исследовательских подразделений Telefуnica и Philips, компании Radvision, Фраунтгоферовским обществом (Германия) и Техническим университетом Эйндховена (Нидерланды). Его участники поставили перед собой цель создать концепцию системы многоточечной высокоуровневой видеоконференц-связи, способной в режиме реального времени генерировать, передавать и воспроизводить трехмерные изображения собеседников, тем самым максимально правдоподобно имитируя физическое присутствие всех участников сеанса ВКС в одном помещении. При этом, помимо реалистичности и комфортности, для участников существенным требованием являлась простота использования. Другими словами, на выходе проекта 3DPresence должна была появиться одна из первых в мире подлинных трехмерных систем телеприсутствия.

Несмотря на столь амбициозные цели, с самого начала эти разработки велись с ориентацией на трехточечную видеоконференц-связь, где в каждой «точке» присутствует не более двух участников. В этом случае каждая из трех переговорных комнат должна быть оборудована четырьмя мониторами – для изображения четырех удаленных собеседников. Ключевую роль в воспроизведении трехмерной картинки в 3DPresence играют специальные «мультиперспективные» дисплеи, разработанные компанией Philips для реализации данного проекта. Каждый такой дисплей способен одновременно представлять нескольким пользователям разные ракурсы одной и той же сцены в зависимости от того, под каким углом человек смотрит на дисплей. Это становится возможным благодаря применению системы оптических линз, направляющих свет от различных пикселов на мониторе под разными углами. Ситуация выглядит так, как если бы два человека смотрели две разные телепрограммы на одном и том же телевизоре, причем во весь экран.

Серьезная проблема, связанная с практическим применением описываемой технологии, состоит в реализации такой обработки разнообразных, зачастую довольно резких движений участников сеанса ВКС, которая не приводила бы к ухудшению качества выводимых изображений (к излишне частому чередованию ракурсов, интерференции изображений, соответствующих разным углам зрения, и т. п.). Что касается генерации исходного 3D-видео, то здесь на первое место выходит оценка глубины снимаемой сцены в режиме реального времени. К настоящему времени известно множество алгоритмов решения данной задачи (например, рендеринг центральной сцены с учетом карты глубины), которыми и воспользовались разработчики.

Проект 3DPresence, стартовавший несколько лет назад, уже в прошлом году вышел на финишную прямую. Компания Radvision открыла демонстрационную комнату, содержащую все необходимые компоненты трехмерной системы телеприсутствия, а в октябре 2009 года на проходившем в Берлине практическом семинаре по технологиям 3D была организована первая в мире реальная видеоконференция, использующая трехмерную систему телеприсутствия. С той поры еще около года ушло на работы, связанные с повышением качества и эффективности различных алгоритмов обработки видео, а также на обеспечение совместимости с более ранними двухмерными системами.

На сегодня разработки в рамках проекта 3DPresence завершены, и может показаться, что довольно скоро на рынок будут выпущены коммерческие продукты на их основе. Представители Radvision предостерегают, однако, что созданные участниками 3DPresence технологии генерации, кодирования, передачи и воспроизведения трехмерного видео еще недостаточно зрелы, а поэтому переход от прототипа к законченным решениям может занять не один год.

Демократичная ВКС в 3D

Разработки инициаторов проекта 3DPresence изначально были нацелены на создание системы 3D-телеприсутствия, относящейся к верхнему ценовому диапазону. Изучение технической документации, выпущенной авторами проекта, прежде всего состава и конфигурации аппаратных компонентов, недвусмысленно указывает на то, что соответствующие решения окажутся по карману далеко не всякой организации.

Между тем вопрос о создании ВКС-решений с 3D-видео для широкого круга заказчиков не теряет своей актуальности. Свой ответ на него в нынешнем году предложила молодая компания Actis Technologies, решение которой по многим функциям аналогично системам от Cisco и Polycom, однако продается существенно дешевле. Основной секрет привлекательных цен – активное использование разработчиком открытых технологий. Еще одно яркое имя в ряду разработчиков трехмерных систем видеосвязи – компания TelePresence Tech, в ассортименте которой семь коммерческих продуктов формата 3D.

Другой вариант «демократичной» системы трехмерной системы видеоконференц-связи предложен исполнителями проекта, который еще в 90-х годах стартовал в Калифорнийском университете в Беркли. По словам разработчиков, основная идея создаваемого решения – в технологии удаленного «погружения» в трехмерную среду. При этом добавление третьего измерения не предполагает использования участниками сеанса ВКС специальных очков или иных персональных приспособлений.

Система, получившая первоначальное название InterView, а в более поздней версии MultiView, позволяет выводить 3D-изображения на большой экран. Она включает в себя набор недорогих (дешевле 100 долл.) видеокамер, которые с разных точек снимают сцену, находящуюся на другом конце соединения. Полученные изображения передаются через Интернет и затем проецируются на специальный дисплей, при изготовлении которого используются недорогие оптические материалы. Система управления позволяет выводить на упомянутый дисплей несколько видеопотоков, так что левый и правый глаз пользователя воспринимают слегка различающиеся изображения. Именно таким образом достигается стереоскопический эффект, позволяющий достичь высокой степени реалистичности в передаче удаленной комнаты и находящихся в ней собеседников. В частности, становится возможным установление контакта «глаза в глаза» с конкретным удаленным собеседником. Исчезает и двусмысленность в интерпретации жестов.

В оптической системе дисплеев ключевую роль играют так называемые обратные отражатели, которые в сочетании с корректно настроенными рассеивателями и проекторами обеспечивают возможность вывода изображений, соответствующих разным углам зрения. Другой существенный фактор – расположение видеокамер непосредственно над дисплеями с изображениями собеседников.

Как следствие, если один из участников сеанса ВКС смотрит на ваше изображение, он автоматически же смотрит в расположенную над изображением камеру, и возникает ощущение, что он смотрит непосредственно на вас. При этом его взгляд не направлен на другие камеры, а поэтому у остальных собеседников возникает ощущение, что он смотрит не на них, а на кого-то другого.

Первоначально разработчики оценивали стоимость создаваемой системы в 50-100 тыс. долл., заложив в нее цены на цифровые проекторы верхнего ценового диапазона. Однако довольно скоро стала очевидной возможность заметно снизить мощность проецирующих устройств, причем практически без потери качества. По сути дела, для воспроизведения может использоваться набор маломощных проекторов стоимостью не более 100 долл. Разработчики из Беркли утверждают, что такие устройства уже имеются на рынке, а со временем их производство будет только нарастать. В результате стоимость данного решения может составить около 4 тыс. долл. на точку, поддерживающую ВКС для трех собеседников.

Последние разработки в области трехмерных технологий видеоконференц-связи позволяют надеяться на то, что уже в ближайшие годы эта область телекоммуникаций выйдет на качественно новый уровень. Компания IDC прогнозирует, что уже в будущем году объем мирового рынка трехмерных систем ВКС и телеприсутствия достигнет 1 млрд долл., а в 2015 году – 2,7 млрд долл. Приведенные оценки можно сравнить, например, с показателем 2006 года, в течение которого ВКС-решений, которые, пусть с натяжкой, можно было бы отнести к трехмерным, во всем мире было продано на 64 млн долл.