Нурахмед Латыпов

В конце прошлого века во Франции братья Люмьер впервые продемонстрировали миру движущиеся на экране изображения. Необходимо отметить, что примерно в одно время с Люмьерами было предложено несколько подобных решений в разных странах мира. Далее кинематограф и радио рождают своего электронного "первенца", телевидение. Авторы телевидения - родившиеся в России Зворыкин и Сарноф. Именно Сарноф поставил телевидение как индустрию, создав компанию RCA. По значимости и степени влияния на человека телевидение вышло на первое место в мире среди сми. Зритель кино и телевидения может наблюдать за движущимися картинками, но сам при этом остается пассивным наблюдателем демонстрируемых событий. Изобретение панорамного кино, стереокино и стереотелевидения не дало серьезных новых ощущений пассивному наблюдателю. Специалисты грезили и грезят об интерактивном телевидении, тратили и тратят сотни миллионов долларов, но пока работы эти почти безрезультатны. Скромным результатом этих работ является создание фильмов с выбором определенного развития сюжета зрителями из очень ограниченного набора вариантов - разумеется, заранее отснятых. Очевидно, искали не там. И вот появляется компьютер. Здесь как раз и обнаруживается истинная интерактивность с бесконечным развитием сюжетов в зависимости от действий пользователя. Это относится практически ко всем приложениям, но компьютерные игры - самый яркий персонаж на параде приложений. А вот экранная технология при этом практически не изменилась. Сегодня мы можем стать свидетелями новых революционных преобразований в этой области. Одно из важных изобретений было сделано еще в 1966 году, когда Айвэн Сазерленд в США изобрел виртуальный шлем. Это гениальное изобретение раздвинуло рамки экрана до бесконечности. В виртуальном шлеме изображение, генерируемое компьютером, отображается на экранах, расположенных перед глазами, в соответствии с сигналами от датчиков, сообщающих компьютеру направление поворота головы человека. Это означает, что куда бы ни смотрел пользователь, он будет видеть изображение виртуального пространства. Фактически пользователь оказывается погруженным в новый для него мир. Одним из недостатков такого погружения являются ограничения реального мира. Если вы захотите пройтись по киберпространству, вы можете наткнуться на естественные препятствия, которыми мы окружены: столы, стулья, стены. Хотя естественное желание уже давно подталкивает нас к активному путешествию в новых мирах. Сегодня виртуальный шлем стал... пусть крутым, дорогим, но все же ширпотребом. Смущает только привязанность его обладателя к интерфейсному разьему компьютера. Но вот фирмы Sony, Casio продемонстрировали на последних выставках носимые компьютеры. Размеры этих бытовых устройств, размещающихся на поясе,- чуть больше, чем у плейера. Изображение, генерируемое в них процессором с производительностью уровня Pentium 166 МГц, отображается в очках или на щитке шлема. Конечно, это серьезные достижения, но что при этом изменяется в игровой парадигме? Почти ничего. Если, надев виртуальный шлем, вы погружены в шедевры Unreal или Quake II, то ограничения эти не дадут вам уйти в игру с головой хотя бы на некоторое время. На самом деле все проблемы и противоречия уходят глубже, на уровень подсознания. Конфликт у играющего происходит на самом деле с его собственным, сложившимся жизненным опытом. Ведь на протяжении по меньшей мере пары десятков лет (а может, и сотен, тысяч лет предыдущих поколений) формировались связи моторики движений и изменения изображения окружающего мира на сетчатке глаз. Пока же мы "ходим в играх" неестественно (действуют-то пальцы рук), подсознание будет успокаивать нас: "Ничего-ничего, это понарошку". Погрузиться в виртуальный мир и не пройтись в нем естественным образом? Скучно. А вообще-то хотелось бы еще почувствовать обратную связь при взаимодействии с объектами новых миров. Еще в 1993 году я впервые узнал о виртуальной реальности (ВР). Литература на русском языке о ВР была столь скудной, что стоило немалого труда найти более десяти источников на эту тему, сведения в которых были отрывочными и поверхностными. На свой страх и риск я отправился в Америку и около полутора месяцев просидел в библиотеках, где нашел сотни источников, не просто упоминающих ВР, а рассматривающих ее на уровне серьезных исследований. Направление это обещало стать очень перспективным, однако существовало множество проблем. Большинство источников описывало применение ВР в самолетных, вертолетных и танковых тренажерах. Среди гражданских применений наибольшее распространение имели игровые тренажеры. Получив некоторое представление об уровне достижений в области ВР, я обнаружил несколько проблем и новых направлений. Необходимо было переходить к конкретной формулировке задачи. Речь идет о выборе одной из многих проблем, существующих в этой области. Четкая постановка задачи в исследованиях - это, как правило, наполовину ее решение. Задача заключалась в том, чтобы обеспечить пользователю, погруженному в виртуальное пространство, возможность ходить в нем естественным способом, в любую сторону и на любые расстояния. При этом пользователь должен находиться в ограниченном реальном пространстве и быть огражденным от его препятствий. Важным условием является безопасность пользователя, и приходится отказаться от применения дорожек с внешним приводом. Подавляющее число виртуальных симуляторов оказались рассчитаны на "пользователя сидящего" и "пользователя, лежащего на подвесе", тогда как наиболее частое положение тела человека - это то положение, которое он занимает при ходьбе. В имеющихся виртуальных тренажерах не было сочетания моторики привычного для человека хождения и изменения изображения трехмерного пространства на сетчатке глаз. Позже мы нашли вариант имитатора, предложенного одной из канадских фирм. Беговая дорожка и приделанный к ней велосипедный руль позволяли пользователю с его помощью поворачиваться в пространстве. При этом пользователь мог регулировать скорость ходьбы регулятором, подобным газу на руле мотоцикла. Нам же хотелось найти возможность погружения пользователя со шлемом на голове в это пространство, возможность свободного перемещения по нему на своих ногах. Как правило, исследователи обходили эту задачу, свыкнувшись с ее неразрешимостью. Через короткий промежуток времени у нас появилось промежуточное решение - построить физические лабиринты для перемещения по ним, и построить их так, чтобы они могли трансформироваться, принимая вид лабиринтов в виртуальной игре. В этом случае человек ходил бы по реальным коридорам, но всю текстуру, всех персонажей компьютерных игр ему бы прорисовывал компьютер в соответствии с каждым шагом по виртуальному миру и действительному лабиринту. Датчики, расположенные на человеке, отслеживали бы его движения, положение в реальном лабиринте и передавали бы эту информацию на компьютер. Замечу, что на тот момент возможности прорисовки графики были слабыми, и в режиме реального времени можно было "рендерить" (делать реалистичными) изображения приличного качества только с помощью мощных графических станций. Шлемы нужного качества стоили не менее 50 тысяч долларов и, понятное дело, не производились серийно. Однако строить каждый раз новый лабиринт - накладно. Можно снабдить его раздвижными стенами и дверьми и таким образом имитировать бесконечные варианты лабиринтов. Согласившись с критикой друзей, несвоевременностью и дороговизной проекта, я признал такое решение неудовлетворительным. Вернулся к не дающей мне покоя задаче через год. Вот следующее решение, простое и выполнимое - надо поместить пользователя на скользящую тефлоновую поверхность или роликовые коньки на полувогнутом полу. При этом пользователь крепится к штанге, удерживающей его в одном месте, специальным поясом, позволяющим ему поворачиваться в любую сторону и не падать. Пользователь мог бы имитировать "ходьбу", проскальзывая по полу на коньках, находясь в то же время на одном и том же месте. Устойчивость при этом была бы плохая, однако пользователь мог поворачиваться и "шагать" в любом направлении без страха налететь на предмет в окружающей его грубой физической реальности, без опасений сломать шею или разбить нос. Уже по дороге в патентное ведомство мне пришла в голову другая идея: поместить пользователя в нормальной обуви внутри сферы. Сфера устанавливается на опоры с возможностью вращения вокруг своего центра. Пользователь может перемещаться в ней, как "белка в колесе". Однако в отличие от белки в нашей сфере человек сможет продвигаться в любую сторону. Этот эффект достигается за счет особого устройства опоры, расположенной под сферой. При этом пользователь не имитирует ходьбу, а может реально шагать (при определенных навыках - и бежать) вполне естественным образом. На Виртуальную Сферу (ВиртуСферу) была подана заявка на изобретение. Через два года мы получили положительное решение Института патентной экспертизы (ВНИИГПЭ), и совсем недавно - патент РФ № 2109336. Изобретение отмечено несколькими золотыми медалями различных выставок и Гран-При Парижского салона изобретений. За минувшие годы мы придумали еще несколько оригинальных решений. Например, конвейер, лента которого способна смещаться в любую сторону. И все же самое простое и надежное решение - виртуальная сфера. Многие высказывали сомнения в реализуемости проекта "сферы". Мы с моим братом Нуруллой, физиком по образованию, провели необходимые расчеты, и оказалось, что сомнения напрасны. Теперь дело было за прототипом, который по нашим чертежам изготовили на одном из авиационных заводов. Испытания c макетом 1:3 прошли успешно, и тогда появилась первая полноразмерная сфера, которая весила 90 кг и имела 2,6 метра в диаметре. Найдено простое решение для отслеживания направления и величины перемещения пользователя (по принципу компьютерной мыши). Фактически сфера является шариком мыши, которую вы вращаете изнутри. Наши программисты написали драйверы для некоторых игр, позволяющие играть в них в сфере. Указанный способ погружения в виртуальное пространство имеет, на наш взгляд, широкую область применения. Прежде всего - это развлечение. Можно по любой трехмерной игре пройтись "своими ногами", повоевать с окружающими вас монстрами. При этом вы будете переживать гораздо более глубокие ощущения, испытывать определенную физическую нагрузку и при этом фактически находиться в киберпространстве. В России можно ожидать появление таких сфер в залах игровых автоматов. Другое применение - это тренировка спецназа, милиции, военных. Можно смоделировать любую трехмерную обстановку и поместить в нее не одного пользователя, а сразу нескольких. Носимые или вынесенные за пределы рабочей зоны компьютеры будут соединены в сеть. С компьютерными партнерами можно будет взаимодействовать, как с реальными, а проблема взаимодействия стоит при обучении в силовых ведомствах весьма остро. Движения и путь каждого из партнеров будут при этом протоколироваться. После тренинга обучающиеся могут посмотреть на свои действия со стороны и разобрать ошибки, а затем отрабатывать действия в подобной обстановке, повторяя "погружения". Очень большой рынок для нашего изобретения существует в сфере оздоровления; в этом нас убедили на одной из западных выставок в г. Атланта, США, куда мы возили демонстрировать ВиртуСферу. Эффект "беговой дорожки" параллельно с погружением в виртуальную среду развлекательной или познавательной программы, вместе с возможностью дозирования нагрузок, делает использование данного тренажера интересным и выгодным. Вскоре на одном из центральных каналов телевидения появится новое шоу, в котором уже будут задействованы по меньшей мере две прозрачных ВиртуСферы. Используя их возможности, мы хотим создать абсолютно новое, не имеющее аналогов телевизионное шоу. На голубой экран переносятся самые увлекательные игры (типа Quake), однако действующими лицами становятся не компьютерные персонажи, а реальные люди. Действие тут может разыгрываться как между двумя игроками, так и между командами. Зрители увидят на своем экране, кроме игры, происходящей в виртуальном пространстве, еще и живых игроков. В виртуальном пространстве будут взаимодействовать любые фантастические персонажи, повторяющие действия реальных игроков, "надевших игровой имидж", в момент исполнения ими роли "героев". Телекамеры будут снимать мимику и жесты, движения и эмоции, реплики и крики, метания и падения игроков. Вы услышите реальные реплики игроков, крики радости и воинственные кличи. Так будет усилен зрительный ряд передачи, подчеркнута реальность происходящего в виртуальном пространстве, репортажность событий. У нас разработан целый ряд сценариев специально для такой телепрограммы. Мы надеемся, что любой из наших читателей сможет участвовать в создании уровней-заданий для игроков - как для художников, так и для программистов. Это же интересно - создать своего родного персонажа и прислать его модель на телепередачу, чтобы сверстники с ним сразились. Лучшие создатели уровней будут приглашаться на телепередачу в качестве зрителей и участников. Сейчас нами готовятся спецификации (сценарии уровней, модели персонажей) и выбирается игровая платформа. Зрители смогут уже сейчас попробовать свои силы на этом поприще, предложить собственные идеи либо развить наши. Лучшие из них будут опубликованы как на страницах журнала, так и в сети Интернет на сайте "ВиртуСфера" (www.aha.ru/~latypov). Ведь латинское "виртус" означает талант, а сфера приложения ваших талантов безгранична. На очереди рассказ о других наших изобретениях: "система датчиков для отслеживания положения и ориентации пользователя", "способ проведения шоу-конкурсов в Интернет", "способ и система для создания видеопрограмм".