Устройства HMD (head-mounted display или helmet mounted display, монтируемый на голову дисплей или шлем-дисплей) с бинокулярным (binocular, раздельным для каждого глаза) отображением часто называют шлемом или очками виртуальной реальности (VR, virtualreality), поскольку такие устройства предназначены для показа генерируемых компьютером изображений, т.е. виртуальных изображений (virtual image). Аналогичные устройства дополненной (mixed или augmented) реальности, в которых виртуальное изображение занимает только часть общего вида через очки, не столь популярны, хотя и востребованы на рынке. Кстати, очки дополненной реальности, как например Google Glass, еще лучше характеризуются на русском языке другими значениями слова augmented: пополненная, расширенная, увеличенная реальность, поскольку предоставляют владельцу дополнительную реальную информацию, а вовсе не виртуальные данные, причем эта информация просто не видна невооруженным взглядом, примерно как носить с собой микроскоп, чтобы увидеть мир микробов.
Продолжая терминологическую тему, нужно отметить различия между очками/шлемом виртуальной реальности и обычными стереоочками (трехмерными очками или 3D-очками) для просмотра стереоскопических кинофильмов. В 3D-очках нет гироскопа и датчика движения, поэтому вне зависимости от перемещения зрителя в пространстве и вне зависимости от поворота или наклона его головы бинокулярные изображения не меняются. Однако в очках/шлеме виртуальной реальности такие датчики присутствуют, поэтому компьютер подстраивает изображение под угол обзора и можно даже повернуть голову, чтобы увидеть совсем другую перспективу. Не трудно сообразить, что очки виртуальной реальности поддерживают 3D-просмотр в режиме обратной совместимости, но трехмерные очки никогда не смогут показать виртуальную реальность в полном понимании этого термина из-за отсутствия необходимой аппаратной поддержки. Если же говорить только о виртуальной реальности, то здесь планы обычно связывают с компьютерными играми, для которых необходимы недорогие VR-шлемы или VR-очки. В системах профессиональной тренировки военных, медиков и т.д. такие устройства используются уже давно, но их цены не позволяют говорить о массовом выпуске.
Одним из первых коммерческих устройств HMD принято считать шлем Forte VFX-1 компании Vuzix (http://www.vuzix.com/), которая сохранилась до наших дней, но переключилась на 3D-очки со стереофоническими наушниками для просмотра кинофильмов и на устройства дополненной реальности. Однако на выставке CES в 1994 году шлем VFX-1 имел стереоскопические дисплеи, датчик отслеживания положения головы по 3 осям и стереофонические наушники, что позволяло отнести его именно к устройствам виртуальной реальности.
Шлем Forte VFX-1 компании Vuzix
Другой пионерской работой в этой области стал шлем Glasstronкомпании Sony, производство и продажи которого начались в далеком 1997 году. Справедливости ради следует признать, что гироскопический датчик для этого шлема был опциональным аксессуаром, поэтому базовая комплектация относилась скорее к 3D-шлемам. Однако возможность виртуальной реальности существовала, а сам шлем пережил несколько модификаций. Поставки были прекращены на модели PLM-S700E с качеством изображения TRUE SVGA (800×600 пикселей) на двух встроенных в шлем ЖК-дисплеях.
HMD-шлем Cybermind hi-Res800 от апреля 2000 года на основе Glasstron PLM-S700E от Sony был выпущен другой компанией уже после ухода Sony с рынка
Наверное, первой компьютерной игрой с поддержкой Sony Glasstron (и впоследствии iGlasses от Virtual I/O) стал механический воин «MechWarrior 2: 31st Century Combat» от Activision. Виртуальная реальность, надо сказать, была так себе, на твердую единицу по пятибалльной шкале и заключалась только в том, что через шлем Glasstron/iGlasses можно было смотреть на поле боя как через окна кокпита этого трансформера.
Долгое время более-менее удачная виртуальная реальность могла быть создана только в дорогостоящих профессиональных шлемах, которые обычно состояли из привычного 3D-шлема с несколькими датчиками; кучи кабелей для трансляции видео, подачи питания и опроса датчиков; а также внешнего блока для обработки данных с датчиков. Все это выглядело именно так, как показывают в фантастических боевиках – основное отличие было только в размере дополнительного оборудования и количестве кабелей связи шлема с компьютером.
VR-шлемы в центре подготовки американских астронавтов
Профессиональные VR-очки используются в тренировочном центре парашютистов
Миниатюризация электроники и увеличение вычислительной мощности на одном кристалле позволили компании Sensics на выставке CES 2012 показать очки для компьютерных игр и мультимедийных развлечений со встроенным процессором и операционной системой Android, позволившими отслеживать движение голову со шлемом без использования внешнего блока и толстого жгута соединительных кабелей, так сказать «на самой голове». Это дало существенный толчок к развитию компактных шлемов, заменяющих видеомониторы при первичном отборе видеоматериалов в полевых условиях. Просмотр через шлем позволял устранить любые блики вне зависимости от внешнего освещения и увидеть изображение в реальных цветах, а сами шлемы стали достаточно компактны, чтобы брать их с собой в дорогу. До шлемов со смартфонами оставался один шаг и он был сделан спустя год. Но предварительно нам нужно обязательно отметить одну компанию и одного человека, внесших, наверное, наибольший вклад в развитие очков/шлемов виртуальной реальности. Это компания Oculus VR из Калифорнии и Palmer Luckey (Пальмер Лаки), модератор форума о виртуальной реальности и владелец самой крупной в мире частной коллекции очков/шлемов HMD. Кстати, Пальмер, по совместительству, является одним из основателей Oculus VR.
Компания Oculus VR (http://www.oculus.com/) известна своим шлемом виртуальной реальности Oculus Rift, прототип которого был показан в июне 2012 года, затем реальные поставки по цене 300 долларов США начались в марте 2013 года, но шлемы предназначались только для игры Doom 3 BFG Edition, хотя поддержка этих шлемов в ней еще не была готова. В этом году компанию Oculus VR собирался покупать Марк Цукерберг (Facebook), но дело застряло на уровне адвокатов, а сама компания погрязла в судах с ZeniMax Media. Поэтому судьба компании Oculus VR и шлема Oculus Rift весьма туманны, но огромные перспективы имеет комплект разработчика ПО (SDK) на основе этого шлема, который позволят разрабатывать программное обеспечение для поддержки не только Oculus Rift, но и, в принципе, любого другого шлема/очков виртуальной реальности. Именно поэтому комплект разработчика Oculus Rift весьма популярен у сторонних компаний, включаяSamsung. Он стал своего рода стандартом де-факто в области виртуальной реальности.
Шлемы Oculus Rift на головах игроков в компьютерные игры. Хорошо виден жгут соединительных кабелей
Итак, еще недавно типичный шлем VR представлял собой шлем с двумя жидкокристаллическими дисплеями и гироскопическим датчиком по трем осям, соединительными кабелями, внешним блоком сопряжения с компьютерами и другими электронными приспособлениями. Не далее как год назад смартфоны получили экран с достаточно высоким разрешением для воспроизведения видео высокой четкости, они имеют датчик ускорения, собственную вычислительную мощность и автономное питание. Прекрасно: если нацепить такой смартфон на шлем, то больше ничего не нужно – все, что необходимо уже есть в современном смартфоне. Для каждого глаза выводится изображение на половине экрана смартфона. В самом шлеме нужны только две линзы, чтобы сформировать стереоскопическую картинку из двух частей, выводимых на экран смартфона. Не требуется даже подключение к сети электропитания (вся электроника находится в смартфоне и питается от встроенного аккумулятора) и связь с компьютером (смартфон по беспроводному соединению может подключиться хоть к компьютеру, хоть к Интернету).
Идея была настолько необычна, что вместо шлема Oculus Rift за 300 долларов стали предлагать поделку категории «сделай сам» за 7-10 долларов (основные затраты связаны с пересылкой из Интернет-магазина, а пластиковые линзы стоят копейки). Основу составил проект Cardboard (картон) компании Google, а точнее – проект Дэвида Коца (David Coz) и Дамьена Генри (Damien Henry) из Института культуры Google (Google Cultural Institute) в Париже. Сама компания Google не стала разворачивать производство и гаджеты этого типа не имеет какого-либо внятного обозначения производителя и модели, поэтому будем называть его «картонной коробкой виртуальной реальности», тем более что сделать ее можно своими руками из подручных материалов. Проблема этого гаджета даже не в удобстве использования (нужно постоянно держать его в руках, острые края картона впиваются в кожу, остаются зазоры и получается засветка и т.д.), а в том, что шаткая конструкция не позволяет фиксировать линзы и изображение периодически «двоится», поэтому можно рекомендовать такое устройство только для первичного знакомства с виртуальной реальностью – посмотреть и оценить, чтобы решиться на покупку хороших очков с мягкими прокладками, точной настройкой линз и приятной пластмассой.
Инструкция по сборке этой картонной коробки для виртуальной реальности
Счастливый владелец вставил свой смартфон в картонную коробку виртуальной реальности. Обратите внимание на резинку, которой смартфон крепится к коробке
Разумеется, идею использования смартфона вместо всей электронной «начинки» очков виртуальной реальности оценили и другие крупные компании, но подошли они к этому по всем типовым правилам разработки гаджетов, уже в декабре этого года был выпущен Samsung Gear VR специально для телефона-планшета Galaxy Note 4. Цена планируется в 200 долларов США за версию без какой-либо электроники и в 250 долларов за вариант с собственным контроллером Bluetooth. Интересно отметить, что Samsung использует термин virtual-reality headset (гарнитура виртуальной реальности). Однако вне зависимости от называния (гарнитура, очки или шлем), гаджет Gear VR разработан на основе SDK для Oculus VR (см. выше).
Гарнитура виртуальной реальности Samsung Gear VR подходит только для смартфонов Samsung Galaxy Note 4
Немного меньше, в 100 долларов обойдется шлем Zeiss VR One (http://zeissvrone.tumblr.com/ ) – помните немецкую оптику «Карл Цейс Иена»? Это они и есть. Сам же шлем предназначен для любых смартфонов с диагональю экрана от 4,7 до 5,2 дюймов. Сторонние компании, не производящие собственные смартфоны, нацеливаются на более широкий охват моделей, поэтому вводят понятие «частичной совместимости». Например, для очков виртуальной реальности ARCHOS (ARCHOS VR Glasses) указаны три типа совместимости (http://www.archos.com/ru/products/objects/cself/avr/index.html ): оптимальная (экран 5 дюймов с разрешением Full HD 1080×1920 и выше), обычная (экран от 4,7 до 6 дюймов с разрешением HD720x1280) и частичная (экран меньше 4,7 дюймов или больше 6 дюймов и разрешение меньше 480×800). Кстати в ARCHOS VR Glasses весьма привлекает цена в 30 долларов США.
В заключение, один простой и понятный совет: мечтать и планировать покупку шлема/очков VR можно только людям, прекрасно переносящим просмотр стереоскопических кинофильмов в общественных и домашних кинотеатрах. Во всех остальных случаях, можно посмотреть один раз, но лучше не пользоваться таким гаджетом постоянно.