Шлем виртуальной реальности
Шлем виртуа́льной реа́льности (англ. Head-mounted display) — устройство, позволяющее частично погрузиться в мир виртуальной реальности, создающее зрительный и акустический эффект присутствия в заданном управляющим устройством (компьютером) пространстве. Представляет собой конструкцию, надеваемую на голову, снабжённое видеоэкраном и акустической системой[1].
Системы виртуальной реальности представляют собой комплекс аппаратных и программных средств, позволяющих воспроизводить и моделировать интерактивную виртуальную среду. В отличие от стандартных устройств, такие системы воздействуют на все органы чувств пользователя и учитывают реакции виртуальных объектов на его действия, тем самым обеспечивая высокую степень реалистичности[2].
Общие сведения
В большинстве случаев очки виртуальной реальности используют технологию воспроизведения изображения отдельно для каждого глаза, а для предотвращения проникновения внешнего света используются специальные шоры. Слегка изменённое относительно друг друга положение изображений на дисплеях формируют объёмное визуальное пространство, создавая у пользователя устойчивое ощущение присутствия[2].
Системы пространственного отслеживания для VR-шлемов обычно основываются на технологии используемой в гироскопах, акселерометрах и магнитометрах, что обеспечивает высокую степень точности при трекинге движений. Для предотвращения появления головокружения у пользователей, системы устройства направлены на сокращение задержки своевременного вывода визуального контента на дисплей и его стабилизацию[3][4].
Типы VR-шлемов
Типы VR-шлемов бывают:
- настольные модели (HTC Vive, Oculus Rift), требующие высокопроизводительного компьютера или игровой консоли;
- мобильные гарнитуры (Samsung Gear VR', Google Cardboard, YesVR), рассчитанные на установку смартфонов, обладающие меньшими требованиями к аппаратным ресурсам и обеспечивающие упрощённую форму VR-взаимодействия;
- автономные очки виртуальной реальности — самостоятельные устройства, работают под управлением специальных или адаптированных операционных систем, обработка изображения происходит непосредственно в самом шлеме: OculusGo, HTCViveFocus, SulonQ[2].
История создания
В конце 1950-х годов американский кинематографист и изобретатель Мортон Хейлиг начал разработку устройства, способного радикально изменить зрительское восприятие. В 1957 году им сконструировано экспериментальное устройство под названием «Sensorama». Аппарат напоминал советский игровой автомат «Морской бой», и представлял собой мультикомпонентную систему, включавшую стереоскопический дисплей, вибрирующее сиденье, стереодинамики, эмулятор атмосферных эффектов и генератор запахов. В будущем компоненты «Sensorama» стали основой для создания 5D кинотеатров[5].
Значительный прогресс в развитии технологий виртуальной реальности достигнут в 1961 году благодаря разработке инженеров американской компании «Philco Corporation» Чарльза Комо и Джеймса Брайана. Они создали инновационное устройство «Headsight», представлявшее собой первый в своем роде шлем с механизмом отслеживания движений головы. В данной системе изображение выводилось на два отдельных экрана, а встроенные датчики позволяли фиксировать положение головы пользователя и соответственно изменять ракурс отображаемого изображения. Несмотря на то, что «Headsight» — военная разработка, упрощающая удалённое наблюдение за объектами, их создание стало важным шагом в совершенствовании технологий и создании VR-очков[5].
Под руководством Айвана Сазерленда и при участии его ученика и коллеги Боба Спроулла в 1965 году в Гарвардском университете разработана одна из первых систем виртуальной реальности, получившая название «Дамоклов меч». Устройство представляло собой стереоскопический шлем, основанный на технологии головного дисплея, и стало одним из ключевых предшественников современных VR-шлемов. Конструкция данного аппарата отличалась значительными габаритами и большой массой, что делало его использование затруднительным. В целях обеспечения безопасности и удобства эксплуатации шлем закреплялся на специальном механическом манипуляторе, подвешенном к потолку, а также фиксировался ремнями на голове пользователя. Основной функцией устройства являлось отображение компьютерной графики в трёхмерном формате. Впоследствии он разработал усовершенствованную, более компактную версию устройства[5].
В 1980-х годах появляются шлемы CyberFace, Virtuality Visette и EyePhone, напоминающие современные устройства, однако они являлись дорогими и обладали слабыми характеристиками. Высокая начальная стоимость, составлявшая 10 000 долларов, существенно ограничивала доступность данного устройства для массового потребителя. В обновленной версии Sega VR 1993 года также имелись существенные недостатки: устройство являлось громоздким, тяжёлым, вызывало тошноту, дезориентацию и головную боль. От вывода продукта на рынок компания отказалась[6].
Знаковым событием в истории развития технологий виртуальной реальности стало появление в 1995 году одного из первых коммерчески доступных VR-шлемов — «VFX1». Данное устройство, конструктивно напоминающее современные модели, такие как «Oculus Rift», предназначалось для взаимодействия с персональным компьютером и обеспечивало пользователям возможность погружения в виртуальное пространство. Шлем поддерживал работу с популярными на тот момент играми, что способствовало его распространению среди геймеров, а стоимость в 1500 долларов делала его относительно доступным[6].
На современном этапе развития индустрии виртуальной реальности доминирующее положение занимает шлем Oculus Rift, коммерческий выпуск которого начался в 2013 году. Данный продукт, разработанный Палмером Лаки и Джоном Кармаком, является наиболее узнаваемым представителем VR-устройств. Oculus Rift, характеризующийся разрешением дисплея 1920х1080 пикселей, предоставляет пользователю широкий угол обзора, достигающий 110 градусов. Функционирование шлема осуществляется посредством подключения к персональному компьютеру, что обеспечивает возможность использования устройства для разнообразных целей: от игровых приложений до просмотра видеоконтента[6].
Примечания
- ↑ Значение словосочетания «шлем виртуальной реальности». КартаСлов.Ру. Дата обращения: 8 февраля 2025.
- ↑ Перейти обратно: 2,0 2,1 2,2 Иванова А. В. Технологии виртуальной и дополненной реальности:возможности и препятствия применения // Стратегические решения и риск-менеджмент : журнал. — 2018. — № 3. — С. 88—107.
- ↑ Кузнецов В. А., Руссу Ю. Г., Куприяновский В. П. Об использовании виртуальной и дополненной реальности // International Journal of Open Information Technologies : журнал. — 2019. — Т. 7, № 4. — С. 75—84.
- ↑ Трофимов А. В., Зверев И. А. «Компьютерные технологии в машиностроении. Индустрия 4.0». ЭБС Лань (2022). Дата обращения: 8 февраля 2025.
- ↑ Перейти обратно: 5,0 5,1 5,2 Цуканова А. О. История технической виртуальной реальности: от зеркального стереоскопа Уитсона до шлема «Oculus Rift» // Восточно-европейский научный журнал : журнал. — 2022. — № 5. — С. 31—38.
- ↑ Перейти обратно: 6,0 6,1 6,2 Карлов А. В., Секлетова Н. Н. Виртуальная реальность. История развития // Экономика и социум : журнал. — 2017. — № 4. — С. 675—679.