Реальная виртуальность: всё, что тебе нужно знать о VR

С момента появления теории о том, что мы все живём в матрице, у неё появляется всё больше сторонников. А если учесть всё ускоряющееся развитие технологий виртуальной реальности, становится даже страшно: а что если эта теория действительно верна? Конечно, до 100% реалистичного погружения, когда компьютерный мир не отличить от настоящего, нам ещё далеко… Или так только кажется?

Технологии погружения в виртуальную реальность активно популяризируются в кино. Например, в сериале Мир Дикого Запада всё действие происходит в виртуальной реальности, а в сериале Чёрное Зеркало несколько серий посвящены этой технологии. И, конечно, как же можно забыть о культовой трилогии «Матрица», где всё посвящено, фактически, технологии VR. Хоть это всё и кажется фантастикой, однако это именно то будущее, к которому мы стремительно приближаемся. «Любая достаточно развитая технология неотличима от магии» – так говорил один из отцов-основателей научной фантастики Артур Кларк. То, что сегодня кажется нам чудом, может оказаться реальностью уже в ближайшие 10 лет.

Совершенное погружение в виртуальную реальность, когда её уже невозможно принять за искусственно созданную, называется полным погружением. И давай определимся, что же мы имеем ввиду, употребляя это понятие.

Составляющие полного погружения

  • Первый и самый важный момент — это визуальная картинка. На данный момент это делается с помощью шлемов виртуальной реальности. Как правило, это HTC Vive, Oculus Rift, Gear VR, PS VR и прочие.
  • Второй важный момент — это звук. Без звука в виртуальную реальность невозможно погрузиться, поскольку картинка должна полностью сочетаться со звуком. Для того, чтобы пользователь, находясь в виртуальной реальности, смог позиционировать себя в пространстве и знать, где он находится.
  • Следующий, еще более важный момент — это обратная тактильная связь. Подразумевает взаимодействие с предметами и тактильный отклик на это.
  • Симуляция вкуса.
  • Симуляция запаха.
  • Положение человека в пространстве.

Картинка

Сегодня технологии дисплеев очень серьёзно продвинулись вперёд. Никого уже не удивишь 4К экранами, или изогнутыми дисплеями. Поэтому с картинкой в виртуальной реальности проблем быть не должно. Или всё не так?

На самом деле, разрешение изображения определяет далеко не всё. «Лимитирующей» технологией сегодня является детализация виртуальной 3D-реальности и FPS (англ. frames per second – число кадров в секунду). Большинство VR-программ сегодня по графике похожи на игры 1990-ых годов, и это не комплимент. Конечно, улучшение и миниатюризация вычислительных мощностей тоже идут полным темпом. Но для VR-индустрии, спрос на которую уже просто зашкаливает, их всё равно очень мало.

Кроме дисплеев, помещающихся в очки виртуальной реальности, есть ещё один способ погрузиться в мир грёз. Он может показаться слишком фантастичным, ведь речь идёт о прямой передаче изображения в мозг человека. Агенство DARPA уже начало разработку своего устройства Cortical Modem, которое сможет передавать в зрительный отдел мозга простые изображения типа линий и цифр. Это будет первым шагом на пути к «внутреннему зрению» и новой эпохе виртуальной реальности.

И без «внутреннего зрения» можно достичь достаточно хорошей полноты погружения. Например, проект Void (Vision of Infinite Dimensions) создаёт настолько хорошо проработанную картинку и мир, что очень сложно отличить её от реальности. Графически это достигается с помощью дополнительных спецэффектов: потоков воздуха, водяных брызгов и тепловых завес (для имитации дождя и огня). Смотрится это очень реалистично, и просто поражает воображение. Но изображение – это ещё не всё.

Звук

Звук, как мы знаем, генерировать намного проще, чем изображение. Не нужно гнаться за уменьшением размера пикселей, нужно лишь создавать качественное звуковое окружение. В идеале, оно должно копировать естественный фон для той или иной атмосферы. Сделать это можно, но придётся приложить немало усилий: ведь нас окружают тысячи звуков, и даже прогуливаясь в пустом помещении придётся имитировать всегда разный звук собственных шагов и шелест ветра. 

В новых исследованиях была показана возможность с помощью звука создавать тактильные ощущения. Это было воплощено в разработке под названием UltraHaptics.

Обратная связь

Находясь в виртуальном мире, тебе ведь обязательно захочется потрогать что-то, почувствовать вес предмета, и его текстуру. Может быть даже попробовать на вкус. И всё это надо учесть, если мы хотим получить достоверную виртуальность. На данный момент самый приемлемый способ – это электростимуляция. Изменяя силу и частоту импульсов, можно описать ими любой объект, и таким образом дать игроку ещё большую свободу в искусственном измерении.

Костюм Teslasuit, например, содержит в себе систему обратной тактильной связи Haptic Feedback System. Вы можете находиться за 1000 километров друг от друга, и ощущать прикосновения руки или удар кулака почти также, как и в реальности. Конечно, в такой системе существует и «барьер ощущений», регулирующий максимальную силу импульса, которую можно подавать на электроды костюма.

Вкус и запах

Если с тактильной обратной связью всё ещё далеко не идеально, то с генерацией вкуса и запаха прогресс и того меньше. Как известно, в носу и во рту у человека находятся рецепторы, которые с помощью химических реакций между собственными молекулами и молекулами анализируемого вещества позволяют передавать электрические сигналы в мозг, которые затем расшифровываются в чувства, воспринимаемые нами как вкус и запах.

Не так давно появилось устройство, под названием Madeleine. Проще говоря, это концентратор запахов. Работает оно достаточно просто: в вакуумной камере из анализируемого объекта выкачивается источаемый им запах (прямо как в «Парфюмере»), который затем попадает в камеру и анализируется спектрометрами. В соответствии с

полученными данными, делается анализ того, при каких условиях можно конденсировать полученную газовую смесь. После этого запах превращают в жидкость, а его уникальную формулу записывают. Таким образом, можно записать запах любого объекта, и затем воспроизводить его в неограниченных количествах. Кроме того, есть также проект Nosulus Rift, который, правда, позволяет пока что почувствовать только запах пищеварительных газов.

Однако, есть все основания полагать, что и возможность генерации запахов скоро тоже появится в VR.

Что до вкуса, тут тоже есть определённый прогресс. С помощью всё той же электростимуляции удалось воссоздать кислый, горький, и соленый вкус. А технология Electric Food Texture System, основанная на принципе тепловой имитации, смогла искусственно воссоздать и сладкий вкус. Но создавать сложные вкусы, типа вкуса вина, с двумя и более послевкусиями – пока что непосильная для нас задача. Но мы уверены, что и это будет возможно очень скоро.

Положение тела

Виртуальная реальность требует либо очень больших пространств, либо какой-то фиксации игрока, позволяющей ему двигаться, передвигая ноги, находясь при этом на месте. Оба варианта очень просты и используются уже давно. Но есть и третий выход, который был применён создателями проекта Void. С помощью фокусника-иллюзиониста, они таким образом построили систему ориентации в пространстве, что игрок, двигаясь прямо в виртуальной реальности, на самом деле ходит кругами по квадратной комнате.

Возможны также дополнительные опции вроде тросов, позволяющих подпрыгивать и драться в полёте, как в голливудских боевиках.

Однако полную свободу действий, отличающую реальность от виртуальности нам может подарить только нейроинтерфейс с прямой передачей сигналов в мозг. Тогда мы сможем ощутить на себе и полёт птицы, и перегрузки при взлёте космического корабля, и невесомость, царящую в открытом космосе.

Будущее рядом

Сейчас есть совершенно разные проекты, нацеленные на то, чтобы обмануть человеческие чувства и заставить игрока почувствовать себя в другом мире. На протяжении более 25 лет это пытаются сделать и с помощью комнаты, состоящей из огромных дисплеев, и с помощью такой же сферы, позволяющей кроме этого ещё и перемещаться в пространстве. Самым передовым на данный момент является шлем виртуальной реальности, конструкций и реализаций которого, кстати, тоже уже немало.

Следующий этап – нейроинтерфейс, напрямую подключаемый к нашему мозгу. Илон Маск первым по-настоящему задумался о реализации этой задачи, в связи с чем открыл новый проект под названием Neuralink. Он призван решить не только задачу имитации реальности через прямое подключение, но и задачу переноса сознания, которую так лелеют множество людей со всего мира.

Одновременно с развитием технологий VR и AR, растёт и интерес людей к этой области. По прогнозам Goldman Sachs, к 2025 году количество игроков в VR-игры достигнет 216 миллионов человек. Объём прибыли при этом может вырасти более чем в 2 раза по сравнению с 2017 годом. Так что, у нас есть все основания полагать, что скоро VR целиком заменит нам компьютер, как когда-то интернет заменил телеграф.