Технология полного погружения в виртуальный мир. Существует ли шлем виртуальной реальности с полным погружением

««Полное Погружение - блокировку информации, поступающей к мозгу от всех пяти органов чувств, перехват сигналов, идущих от мозга к телу и замена этих сигналов «фальшивыми» - сгенерированными компьютером. Полное Погружение было в первую очередь использовано в индустрии компьютерных игр, поскольку позволяло полностью переключить сознание игрока на виртуальный игровой мир»»

Погружение - это состояние сознания, часто искусственное, при котором самоосведомлённость субъекта о своём физическом состоянии уменьшается или теряется совсем. Это психическое состояние часто сопровождается ощущением бесконечности пространства, сверхсосредоточенностью, искажённым чувством времени, а также лёгкостью действий. Термин широко применяется для описания погружения в виртуальную реальность, искусства инсталляции и видеоигр, но при этом неясно, используется ли это слово единообразно. Этот термин относится также к часто используемым модным словам, поэтому смысл его довольно нечёткий, но он несёт в себе оттенок чего-то захватывающего.
Ощущение погружения в виртуальную реальность (ВР) можно описать как полное присутствие внутри внушаемого пространства виртуальных предметов, где всё относящееся к этому пространству обязательно предполагает его «реальность», а субъект кажется совсем отключённым от внешнего физического мира.

Согласно Эрнсту Адамсу, разработчику и консультанту компьютерных игр, погружения можно поделить на три основных категории:
Тактическое погружение:

Тактические погружения ощущается при выполнении тактильных операций, требующих сноровки. Игроки чувствуют себя «в ударе» при выполнении действий, которые приводят к успеху.

Стратегическое погружение:

Стратегическое погружение более интеллектуальное, оно связано с решением умственных проблем. Шахматисты испытывают стратегическое погружение при выборе правильного решения среди широкого спектра возможностей.

Повествовательное погружение:

Повествовательное погружение происходит тогда, когда игрок проникается сюжетом, оно похоже на то, что испытывает человек при чтении книги или при просмотре фильма.
Погружение в виртуальную реальность - это гипотетическая технология будущего, которая существует сейчас по большей части как виртуальная реальность в арт-проектах. Она заключается в погружении в искусственную среду, где пользователь чувствует себя точно так же, как в обычной реальности консенсуса.

Требования

Понимание работы нервной системы
Потребуется всеобъемлющее понимание того, какие нервные импульсы соответствуют определённым ощущениям и какие двигательные импульсы вызывают нужные мышечные сокращения. Это позволит создавать правильные ощущения пользователя и вызывать правильные действия в среде виртуальной реальности. В настоящий момент наиболее многообещающим проектом научных исследований является Blue Brain Project, в котором сформулирована идея: путём разработки крупномасштабных компьютерных моделей понять, как работает мозг.
Цифровая среда погружения - это искусственная, интерактивная, созданная с помощью компьютера сцена или «мир», внутрь которого может погрузиться пользователь.
Взаимодействие

Когда органы чувств достаточно хорошо верят в представление, а цифровая среда становятся как бы реальностью, пользователь должен иметь возможность взаимодействовать с окружающей средой естественным, интуитивным способом. Среда погружения может реагировать на действия и движения пользователя, например, имеется система отслеживания движений, компьютерное зрение, управление жестами. Интерфейсы управления мозгом реагируют на мозговую активность пользователя.

Для взаимодействия со средой виртуального погружения нужен интерфейс….

Нейрокомпьютерный интерфейс

Пример управления с помощью однонаправленного нейро-компьютерного интерфейса
Нейро-компьютерный интерфейс (НКИ) (называемый также прямой нейронный интерфейс, мозговой интерфейс, интерфейс «мозг - компьютер») - система, созданная для обмена информацией между мозгом и электронным устройством (например, компьютером). В однонаправленных интерфейсах внешние устройства могут либо принимать сигналы от мозга, либо посылать ему сигналы (например, имитируя сетчатку глаза при восстановлении зрения электронным имплантатом). Двунаправленные интерфейсы позволяют мозгу и внешним устройствам обмениваться информацией в обоих направлениях. В основе нейро-компьютерного интерфейса, часто используется метод биологической обратной связи.

Предыстория

Изучение оснований, на которых базируется нейро-компьютерный интерфейс, уходит корнями в учение И. П. Павлова об условных рефлексах и регулирующей роли коры. Это научное направление возникло в самом начале XX века в Институте экспериментальной медицины (Санкт-Петербург). Развивая эти идеи, П. К. Анохин с 1935 года показал, что принципу обратной связи принадлежит решающая роль в регулировании как высших приспособительных реакций человека, так и его внутренней среды. В результате была разработана теория функциональных систем, потенциал использования которой в нейро-компьютерных интерфейсах далеко не исчерпанБольшой вклад внесли работыН. П. Бехтеревой с 1968 по 2008 гг. по расшифровке мозговых кодов психической деятельности, продолжающиеся до настоящего времени её последователями, в том числе, с позицийнейрокибернетики и офтальмонейрокибернетики.
Исследования нейро-компьютерного интерфейса начались в 1970-х годах в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе (UCLA). После многолетних экспериментов на животных в середине девяностых годов в организм человека были имплантированы первые устройства, способные передавать биологическую информацию от тела человека к компьютеру. С помощью этих устройств удалось восстановить поврежденные функции слуха, зрения, а также утраченные двигательные навыки. В основе успешной работы НКИ лежит способность коры больших полушарий к адаптации (свойство пластичности), благодаря которому имплантированное устройство может служить источником биологической информации.

Попытки создания

В нейрохирургическом центре в Кливленде в 2004 году был создан первый искусственный кремниевый чип - аналог гиппокампа, который в свою очередь был разработан вуниверситете Южной Калифорнии в 2003 году. Кремний обладает возможностью соединять неживую материю с живыми нейронами, а окруженные нейронами транзисторы получают сигналы от нервных клеток, одновременно конденсаторы отсылают к ним сигналы. Каждый транзистор на чипе улавливает малейшее, едва заметное изменение электрического заряда, которое происходит при «выстреле» нейрона в процессе передачи ионов натрия.
Новая микросхема способна получать импульсы от 16 тысяч мозговых нейронов биологического происхождения и посылать обратно сигналы к нескольким сотням клеток. Так как при производстве чипа нейроны были выделены из окружающих их глиальных клеток, то пришлось добавить белки, которые «склеивают» нейроны в мозге, также образуя дополнительные натриевые каналы. Увеличение числа натриевых каналов повышает шансы на то, что транспорт ионов преобразуется в электрические сигналы в чипе.

В течение нескольких коротких лет виртуальная реальность из технологии будущего стала обыденностью. Сегодня пользователям доступны самые разные гарнитуры, от копеечных очков Google Cardboard до дорогих и мощных гаджетов вроде Oculus Rift. Эксперты предрекают, что скоро виртуальная реальность устроит революцию во многих сферах жизни, от образования до секс-индустрии.

Увы, виртуальная реальность на данном этапе развития реальна лишь отчасти. Гарнитуры обеспечивают трехмерный звук и полный обзор, но захвате всех движений и стимуляции всех органов чувств речь пока не идет. И пока эта проблема не будет решена, о полном погружении остается лишь мечтать.

Тактильный отклик

В мире технологий уже давно существует такое понятие как «технология тактильного отклика» (haptic technology). Речь идет о приспособлениях, которые позволяют человеку получать информацию от техники при помощи осязания. Самый простой пример тактильного отклика - виброотклик, устанавливаемый в некоторые игровые контроллеры. Герой на экране получает удар, и геймпад начинает вибрировать в руках пользователя.

Уже сегодня эту технологию пытаются использовать для создания целых костюмов. Примечательные стартапы - Tesla Suit и Hardlight VR . Обе компании разрабатывают комбинезоны, напичканные датчиками захвата движения и виброэлементами. То есть, костюм должен улавливать ваши движения и передавать их вашему аватару в виртуальной реальности. И если в виртуальной реальности вы получите пулю в плечо, костюм позволит вам ощутить этот удар.

Вот, к примеру, как выглядит один из концептов костюма Tesla Suit:

Предполагается, что в законченном виде костюм позволит игроку чувствовать не только прикосновения, но и тепло или холод. Вот как может выглядеть тот же Tesla Suit в готовом виде:

Выглядит довольно интересно, но давайте признаем: вряд ли эта технология когда-нибудь станет мейнстримом. Мы вполне можем ожидать, что через пару-тройку лет цены на шлемы виртуальной реальности снизятся. Но подобные костюмы всегда будет оставаться слишком дорогими для массового геймера. Да и ощущения, которые передает такой комбинезон, довольно условны и схематичны.

Именно поэтому инженеры всего мира сегодня ломают голову над так называемым «виртуальным воплощением» (virtual embodiment). Это - сложная и довольно новая область исследований. В идеале, она должна позволить человеку почувствовать себя перенесенным в новое виртуальное тело. Причем не обязательно в человеческое.

Виртуальное воплощение

Хотя виртуальное воплощение - новая область, она базируется на наработках и исследованиях, существующих уже не одно десятилетие. К примеру, ученым давно известна « иллюзия резиновой руки ». В ходе этого психологического эксперимента у испытуемого возникает ощущение, что искусственная резиновая рука, лежащая перед ним на столе, является частью его собственного тела.

Этот опыт был поставлен еще в 1998 году. Но современные исследования подтверждают, что и в виртуальной реальности имеет место схожий эффект. Только резиновую руку теперь заменяет виртуальная. Так, еще в 2010 году исследователи установили , что, синхронизировав движение, прикосновение и визуальный эффект, можно создать у человека полную иллюзию, что виртуальная рука - его собственная.

Этот эффект уже используется в медицинских целях. При помощи виртуальных аватаров люди гораздо быстрее восстанавливают двигательную активность поврежденных конечностей.

Изучая подобные психофизиологические эффекты и комбинируя их с доступными инженерными решениями, можно пытаться создавать довольно реалистичные «обманки». К примеру, в виртуальной реальности пользователь прикасается к ткани, а ультразвуковой генератор мощными импульсами дает ему почувствовать текстуру материала. Игрок упирается руками в виртуальную стену, и перчатки дают ему сильный виброотклик в ладони.

Конечно, если тщательно анализировать свои ощущения, такие обманные маневры не смогут создать полную иллюзию реальности. Но расчет делается на то, что пользователь не будет тщательно анализировать ощущения. Если физический сигнал будет хоть отчасти совпадать с визуальной картинкой, мозг пользователя сам подкорректирует чувства и дофантазирует все остальное. Не слишком реалистично, но эффективно.

Прямое подключение

В ближайшее время человечеству предстоит довольствоваться не слишком реалистичной виртуальной реальностью, но в чуть более отдаленной перспективе ситуация может измениться. Когда на смену стимулированию отдельных органов чувств придет прямое подключение мозга к компьютеру, виртуальная реальность может стать по-настоящему реальной.

Звучит как фантастика, но на деле подобные исследования уже ведутся. Еще в начале этого года глава SpaceX и Tesla Motors Илон Маск запустил еще один удивительный проект. Компания Neuralink занимается разработкой прямого подключения мозг-компьютер. Речь идет о создании маленьких устройств, имплантируемых прямо в голову человека.

Нейроинтерфейсы из фильма "Матрица" выглядят не очень эстетично. Будем надеяться, в реальности обойдется без громоздких разъемов

Такие устройства будут выполнять функцию контроллеров, позволяющих напрямую подключаться к машине. Во-первых, такое подключение существенно расширит возможности человеческого разума. Во-вторых, оно позволит напрямую контролировать различную технику, включая биомеханические модификации человеческих тел - мечту всех трансгуманистов. Наконец, с помощью такого подключения впервые станет возможным полное погружение в виртуальную реальность с задействованием всех органов чувств без каких-то сложных инженерных изысков.

Увы, на разработку этой удивительной технологии могут уйти годы, а то и целые десятилетия. Но лишь когда нейроинтерфейс будет создан, человечество впервые сможет говорить о полном погружении в виртуальную реальность.

Полное погружение. Как плавать лучше, быстрее и легче Лафлин Терри

Методика «Полное погружение» - переворот в обучении плаванию

Первое издание этой книги было выпущено в 1996 году. Буквально за несколько месяцев, без всякой рекламы, она стала бестселлером среди книг по плаванию в США. Почему? Потому что люди стали достигать результатов, плавать лучше и, естественно, получать больше удовольствия от этого. Многие пловцы осознали свои ошибки и стали демонстрировать стабильный прогресс.

За последние шесть лет мне неоднократно выражали признательность многие читатели. Я испытываю большое удовлетворение от таких писем, поскольку они показывают, что я достиг своей цели - сделать хорошую технику плавания доступной всем.

Признаюсь, что, следуя своему методу, я и сам достиг уровня, сравнимого с нирваной. Каждый гребок приносит мне наслаждение. Может быть, оттого что я никогда не был прирожденным спортсменом, я пришел к выводу, что научиться плаванию может каждый и это умение отнюдь не особый талант, с которым надо родиться.

Энтузиазм, вызванный применением методики «Полное погружение» (Total Immersion), разделили со мной многие пловцы. Неважно, сколько вам лет, умеете ли вы плавать, ребенок вы или взрослый, - эта методика научит вас плавать лучше.

За несколько лет она приобрела большую популярность. Все, кто с ней познакомился, прочитав книгу, пройдя семинар или просто понаблюдав в бассейне за пловцом, применявшим нашу технику на практике, признали, что она произвела переворот в их сознании.

Методика «Полное погружение» (сокращенно ПП) учит плавать как рыба. Этот подход можно описать как осмысленное плавание, потому что он основан на способности человека анализировать происходящее. Традиционные методы обучения плаванию подразумевают бесконечные утомительные упражнения. С нашей точки зрения, такой подход не развивает навыков, необходимых для достижения долговременных результатов.

Мы учим балансу, совершенствованию положения тела пловца в воде, скольжению в ней, что в итоге делает его движения рациональными и вырабатывает автоматические навыки.

Вот основные положения методики:

Вы научитесь плавать как рыба. Вместо изматывающих тренировок на время вы научитесь скользить в воде с легкостью и грацией рыбы. Ваши занятия станут осмысленными с первого заплыва.

Вы освоите технику рационального и гармоничного движения. Скорость обязательно повысится, если вы будете плавать с легкостью.

Вы изменитесь внутренне, научившись скользящим гребкам. Методику ПП можно сравнить с духовными практиками йоги или тай-цзи . Вы будете совершенствоваться духовно и физически, укрепите здоровье и научитесь преодолевать стрессы.

Вы научитесь плавать, пройдя творческий путь. Методика ПП основана на тех же принципах гармонии и баланса, которые проповедуют боевые искусства. Вы начнете с простых навыков и постепенно будете развивать их.

Уже после первого занятия ваше отношение к плаванию изменится. Вместо того чтобы просто плыть вдоль дорожки, вы научитесь плавать и медитировать одновременно, испытывая удовольствие не только от каждого движения, но и от мысленного расслабления. Если вы будете плавать с наслаждением, а не из-под палки, то приобретете любимое занятие на всю жизнь. А если вам нужны результаты в соревнованиях, то, как показала практика, скольжение, доставляющее радость, способно приносить победу.

Из книги Вокруг света на «Полонезе» автора Барановский Кшиштоф

Подготовка к плаванию Колыбель «Полонеза» Постройка парусников - одно из древнейших ремесел, его многовековые традиции до сих пор влияют на современные конструкции судов. Вместе с тем красавицы-яхты из красного дерева, которые строит Щецинская морская яхтенная верфь

Из книги Эль Флако и Эль Наригон автора Талиновский Борис

ПЕРЕВОРОТ В МОЗГАХ ИЗ КРАЯ В КРАЙ 24 марта 1976-го, когда сборная играла товарищеский матч в польском Хожуве, в Аргентине произошел государственный переворот, к власти пришли военные во главе с генералом Виделой. Некоторые из футболистов, узнав о случившемся, требовали

Из книги Техника фехтования ножом, мечом и кинжалом автора Иванов-Катанский Сергей Анатольевич

Из книги Учебник подводной охоты на задержке дыхания автора Барди Марко

Физические законы и погружение Термином флюид обычно называют как жидкость, так и газ; оба они обладают одним и тем же свойством - принимать форму сосуда, в котором они находятся, а различаются по характеристикам «сжимаемости» и занимаемого объема. Действительно, если

Из книги Библия триатлета автора Фрил Джо

Погружение Сразу же после нырка нам понадобится сильный импульс, чтобы противодействовать первоначальной положительной плавучести, поэтому движения ластами должны быть более широкими и сильными. По мере увеличения глубины и уменьшения положительной плавучести

Из книги Полное погружение. Как плавать лучше, быстрее и легче автора Лафлин Терри

Переворот под прямым углом или сгруппировавшись Занимаем исходное положение, лежа горизонтально на поверхности, вытянув руки вдоль тела и смотря на определенную точку на дне. Движение начинается с опускания туловища вниз, согнув его на 90 градусов относительно ног,

Из книги Ци-бег. Революционный метод бега без усилий и травм автора Дрейер Дэнни

Переворот ножницами или охотничий Это название было придумано, потому что такой способ очень популярен именно среди охотников на задержке дыхания, поскольку, хотя он и менее эффективен, но зато движение получается более постепенное, плавное и тихое, чем при перевороте

Из книги Школа яхтенного рулевого автора Григорьев Николай Владимирович

Погружение с переменным весом Подразумевает полный сброс балласта на дне. Этот метод появился в шестидесятые годы, и изначально им пользовались бразильские подводные охотники - поэтому на профессиональном сленге он получил название «Бразильский спуск». Погружение

Из книги Бег и ходьба вместо лекарств. Самый простой путь к здоровью автора Жулидов Максим

Приложение B Упражнения по плаванию Ниже приведены типовые упражнения по плаванию, которые можно комбинировать в ходе плавательной сессии. К примеру, после разминки вы можете начать с упражнений по развитию скоростных навыков, затем перейти к упражнениям по развитию

Из книги автора

Часть I Новые движения. Самостоятельное обучение плаванию

Из книги автора

Урок шестой: переход к плаванию Теперь вы владеете всеми движениями для плавания. Все, что остается, - убрать паузы в «точке баланса» и заменить их ритмичным дыханием. Ваша цель здесь - сделать дыхание цельной частью ритма перекатов тела (второстепенная цель - ровно

Из книги автора

Ласты - это помощник в обучении, а не ускоритель Чаще всего я замечал, что пловцы используют ласты в качестве мгновенного ускорителя плавания. Но у ласт та же проблема, что у колобашек или лопаток. Это временная и искусственная помощь, благодаря которой вы плаваете

Из книги автора

Об авторе методики «Полное погружение» Терри Лафлин - американский тренер по плаванию, создатель системы обучения Total Immersion, директор одноименной системы клубов плавания для взрослых, автор нескольких книг с тем же названием (с 1996 года регулярно переиздаются).Также

Из книги автора

Подготовка к плаванию К выходу в плавание необходимо тщательно подготовиться. Объем работ зависит в основном от цели выхода. Но в любом случае следует тщательно и всесторонне проверять техническое состояние корпуса яхты, рангоута, такелажа и всех ее устройств. Выходить

Что такое полное погружение? Это когда разница между виртуальным и реальным мирами не ощущается. То есть, ты не чувствуешь, в каком из миров находишься.

В статье мы поговорим о том, что представляют собой технологии для полного погружения в виртуальную реальность в настоящее время, про плюсы и минусы разных типов обратной тактильной связи и про будущее полного погружения.

Материал подготовлен на базе лекции Дениса Дыбского, которая проходила на конференции VR-Today в рамках нашей образовательной программы «Менеджмент игровых проектов» в ВШБИ. Видео и конспект под катом.

Составляющие полного погружения

Первый и самый важный момент - это визуальная картинка . Все привыкли, что погружение в виртуальную реальность происходит с помощью шлемов виртуальной реальности. Как правило, HTC Vive, Oculus Rift, Gear VR, PS VR и прочих шлемов, которые сейчас есть на рынке.
Второй важный момент - это звук . Без звука в виртуальную реальность невозможно погрузиться на данный момент, 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 тактильная связь или haptic . В западной терминологии он называется haptic feedback - “обратная тактильная связь”.
Симуляция вкуса .
Симуляция запаха .
Положение человека в пространстве .

Это 6 составляющих, которые позволяют человеку полностью погрузиться в VR. Рассмотрим подробнее обратную тактильную связь (haptic) . Это технология, позволяющая получать тактильную информацию через осязание. Это довольно сложная технология, на данный момент на рынке есть несколько вариаций ее реализации, которые позволяют по-разному передавать чувство прикосновения, ощущения и так далее.

Типы обратной тактильной связи:

Первый из них - это силовая обратная связь . К примеру, в автосимуляторах с использованием руля чувствуется обратная тактильная отдача от него при столкновениях и так далее. Это и есть силовая обратная связь. Она позволяет почувствовать давление на руки (как правило) или на тело.
Следующий и самый распространенный, самый изученный на данный момент тип обратной тактильной связи - это вибротактильный фидбек . Самый яркий пример - это вибрация смартфона. Она даёт нам знать, когда приходит сообщение или поступает звонок.
Следующий тип довольно сложный и мало распространенный на данный момент на рынке, - это ультразвук . Он позволяет при помощи генерации звуков высокой частоты почувствовать форму и текстуру объекта. На данный момент на рынке есть пара решений, которые позволяют использовать эту технологию.
Термальная обратная связь - еще один тип обратной связи. Он позволяет в виртуальной реальности почувствовать холод, тепло, переход от тепла к холоду и наоборот.
Наверное, самый точный для передачи ощущений способ - это электростимуляция . К примеру, пояса для того, чтобы привести себя в форму, которые позиционируются как пояса для сжигания лишнего подкожного жира используют именно электростимуляцию. Это маленькие электрические импульсы, которые работают, как правило, на разной частоте, амплитуде и силе тока. В VR химическую реакцию довольно сложно сымитировать, но электростимуляцию очень легко воспроизвести. Можно настроить индивидуальный электрический сигнал под каждое ощущение и чувствовать прикосновение, попадание мяча в какую-либо часть тела или даже дождь.

Существующие проблемы

Сейчас для погружения в виртуальную реальность стимулируется всего лишь 2 чувства из 5 - это зрение и слух.
Еще бОльшая проблема, чем предыдущая - это наличие проводов в PC и консольных шлемах. Через шлем виртуальной реальности проходит большой объем данных, а для этого нужны провода. Для того, чтобы почувствовать себя полностью свободным в виртуальной реальности, нужно их убрать.
Проблема взаимодействия с виртуальным миром . Как правило, для того, чтобы полноценно с ним взаимодействовать, нужны контроллеры. Сейчас в роли контроллеров у разных производителей выступают обычные контроллеры Vive, Oculus Touch и др. Но для того, чтобы полноценно взаимодействовать с объектами, иметь возможность дотронуться до них, повернуть, взять, почувствовать его текстуру, вес, нужны перчатки виртуальной реальности. Что в них должно входить: как минимум это система захвата движения для того, чтобы можно было отслеживать положение руки в пространстве, то, как двигаются пальцы, сжимаются ли они, как рука поворачивается относительно всего тела. Должна отслеживаться мелкая моторика. При прикосновении к виртуальному объекту должна быть обратная связь. К примеру, текстуру можно сделать с помощью электростимуляции. Если это какой-то большой объект, к примеру, человек натыкается на стену руками, то, естественно это можно сымитировать вибротактильным фидбеком.
Из-за того, что на данном моменте на рынке присутствуют решения, которые в основном используют вибрацию либо силовой фидбек, это уменьшает качество взаимодействия в виртуальной среде , потому что они не позволяют максимально точно передать все ощущения.
Еще один момент: в виртуальной реальности при полном погружении нужно имитировать ходьбу . Как это можно сделать? Первый способ - это телепортация. К примеру, это реализовано в HTC Vive , там с помощью контроллера можно телепортироваться в разные места в виртуальной среде. Второй - это непосредственно физическая ходьба по помещению. Но для того, чтобы полностью погрузиться, в зависимости от объема виртуального мира, в который вы погружаетесь, нужно маленькое либо большое помещение. Но для полноценного перемещения в максимально больших открытых мирах невозможно использовать только небольшое помещение. Поскольку нужно ходить во все стороны, это не очень удобно. Третий более-менее решающий эту проблему гаджет, это Tread Meal (сейчас есть несколько предложений на рынке), который позволяет прямо в нем двигаться, он поддерживает тело человека и не дает человеку уставать.

Исходя из вышесказанного можно сделать вывод, что на данный момент систем полного погружения в виртуальную реальность как таковых не существует. Эти системы пока можно назвать только системами частичного погружения. Возможно, кому-то покажется, что достаточно использовать только шлем, чтобы погрузиться в виртуальную реальность, но нет, это не правда.

Примеры систем, которые идут к тому, чтобы полностью погрузить человека в VR.

CAVE
Это проект, который был запущен в 1992 году. Он состоит как правило из огромных дисплеев по всей комнате. Это встроенные в стену колонки, направленный звук, система захвата движений и стереоскопические дисплеи.

The VOID
Парк развлечений VR, открывшийся несколько лет назад в Юте, США. Физические локации, по которым в нем можно ходить, полностью соответствуют виртуальным.

AlloSphere
10-метровая сфера со множеством стереоскопических дисплеев, встроенной системой захвата движения, звуком и так далее.

Teslasuit
Костюм для полного погружения в VR. Выглядит как обычный костюм, имеет в себе несколько систем.

Система передачи ощущений, то есть, система обратной тактильной связи Haptic Feedback System. Она позволяет маскимально точно передавать ощущения VR. Можно почувствовать, как к тебе кто-то прикасается, даже если он находится за 1000 км от тебя.
Система захвата движений. Позволяет пользователю отслеживать его положение в пространстве и перемещения по нему. На данный момент это инерционный трекинг, но сейчас разрабатывается гибридный мокап, в котором будет использоваться и оптический трекинг.
Климат контроль. Позволяет чувствовать холод, тепло, снижение или увеличение температуры.
Костюм полностью беспроводной.
Для того, чтобы позволить сторонним разработчикам использовать костюм, был разработан собственный SDK.
Перчатка с хаптиком.
5G и облако для процессинга (в планах). Сегодня все девайсы требуют мощного железа для того, чтобы полноценно запускать контент и не было никаких лагов. Костюм позволит весь процессинг перевести в облако. Это избавит пользователей от железа, уберет всю лишнюю периферию. Поскольку периферия очень сильно снижает мобильность в VR, облако должно быть довольно мощным, распределенным и еще много всяких нюансов. Поэтому его создание займет не менее 3-5 лет.

А теперь немного заглянем в будущее

Сейчас разрабатываются системы, которые позволят подключить компьютер напрямую к мозгу человека. Они разрабатываются уже достаточно давно. Ну, и самый обсуждаемый проект - Neuralink от Илона Маска. Это очень сложный проект, судя по тому, какой сейчас уровень технологий, это произойдет не ранее чем через 15-25 лет, а возможно и больше.

Костюм - более близкий по времени вариант. Костюм - это система, которая позволяет производить полный тренинг жизненных показателей человек. В планах у разработчиков стоит разработка умной одежды, в которую будут встроены различного рода датчики (температурные, замеряющие уровень кислорода в крови, влажность и другие датчики, позволяющие снимать жизненно важные показатели организма).

Параллельно с костюмом много разработок по перчаткам. Они позволяют взаимодействовать с объектами. Перчатки тоже напичканы сенсорами, которые работают на электростимуляции. В самой перчатке есть все те же системы контроля, которые есть в костюме.

Еще один важный момент - это симуляция веса в виртуальной реальности. Все хотят не просто почувствовать объект, потрогать его, ощутить его форму, но и почувствовать, сколько он весит. Это реально с помощью электростимуляции. Сейчас есть исследования, которые позволяют говорить о том, что при помощи электростимуляции можно очень точно имитировать вес предмета. Такая штука тоже будет своевременно или немного позже.

Разработка под AR и VR

Составляющие полного погружения

Первый и самый важный момент - это визуальная картинка . Все привыкли, что погружение в виртуальную реальность происходит с помощью шлемов виртуальной реальности. Как правило, HTC Vive, Oculus Rift, Gear VR, PS VR и прочих шлемов, которые сейчас есть на рынке.
Второй важный момент - это звук . Без звука в виртуальную реальность невозможно погрузиться на данный момент, 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 тактильная связь или haptic . В западной терминологии он называется haptic feedback - “обратная тактильная связь”.
Симуляция вкуса .
Симуляция запаха .
Положение человека в пространстве .

Типы обратной тактильной связи:

Первый из них - это силовая обратная связь . К примеру, в автосимуляторах с использованием руля чувствуется обратная тактильная отдача от него при столкновениях и так далее. Это и есть силовая обратная связь. Она позволяет почувствовать давление на руки (как правило) или на тело.
Следующий и самый распространенный, самый изученный на данный момент тип обратной тактильной связи - это вибротактильный фидбек . Самый яркий пример - это вибрация смартфона. Она даёт нам знать, когда приходит сообщение или поступает звонок.
Следующий тип довольно сложный и мало распространенный на данный момент на рынке, - это ультразвук . Он позволяет при помощи генерации звуков высокой частоты почувствовать форму и текстуру объекта. На данный момент на рынке есть пара решений, которые позволяют использовать эту технологию.
Термальная обратная связь - еще один тип обратной связи. Он позволяет в виртуальной реальности почувствовать холод, тепло, переход от тепла к холоду и наоборот.
Наверное, самый точный для передачи ощущений способ - это электростимуляция . К примеру, пояса для того, чтобы привести себя в форму, которые позиционируются как пояса для сжигания лишнего подкожного жира используют именно электростимуляцию. Это маленькие электрические импульсы, которые работают, как правило, на разной частоте, амплитуде и силе тока. В VR химическую реакцию довольно сложно сымитировать, но электростимуляцию очень легко воспроизвести. Можно настроить индивидуальный электрический сигнал под каждое ощущение и чувствовать прикосновение, попадание мяча в какую-либо часть тела или даже дождь.

Существующие проблемы

Сейчас для погружения в виртуальную реальность стимулируется всего лишь 2 чувства из 5 - это зрение и слух.
Еще бОльшая проблема, чем предыдущая - это наличие проводов в PC и консольных шлемах. Через шлем виртуальной реальности проходит большой объем данных, а для этого нужны провода. Для того, чтобы почувствовать себя полностью свободным в виртуальной реальности, нужно их убрать.
Проблема взаимодействия с виртуальным миром . Как правило, для того, чтобы полноценно с ним взаимодействовать, нужны контроллеры. Сейчас в роли контроллеров у разных производителей выступают обычные контроллеры Vive, Oculus Touch и др. Но для того, чтобы полноценно взаимодействовать с объектами, иметь возможность дотронуться до них, повернуть, взять, почувствовать его текстуру, вес, нужны перчатки виртуальной реальности. Что в них должно входить: как минимум это система захвата движения для того, чтобы можно было отслеживать положение руки в пространстве, то, как двигаются пальцы, сжимаются ли они, как рука поворачивается относительно всего тела. Должна отслеживаться мелкая моторика. При прикосновении к виртуальному объекту должна быть обратная связь. К примеру, текстуру можно сделать с помощью электростимуляции. Если это какой-то большой объект, к примеру, человек натыкается на стену руками, то, естественно это можно сымитировать вибротактильным фидбеком.
Из-за того, что на данном моменте на рынке присутствуют решения, которые в основном используют вибрацию либо силовой фидбек, это уменьшает качество взаимодействия в виртуальной среде , потому что они не позволяют максимально точно передать все ощущения.
Еще один момент: в виртуальной реальности при полном погружении нужно имитировать ходьбу . Как это можно сделать? Первый способ - это телепортация. К примеру, это реализовано в HTC Vive , там с помощью контроллера можно телепортироваться в разные места в виртуальной среде. Второй - это непосредственно физическая ходьба по помещению. Но для того, чтобы полностью погрузиться, в зависимости от объема виртуального мира, в который вы погружаетесь, нужно маленькое либо большое помещение. Но для полноценного перемещения в максимально больших открытых мирах невозможно использовать только небольшое помещение. Поскольку нужно ходить во все стороны, это не очень удобно. Третий более-менее решающий эту проблему гаджет, это Tread Meal (сейчас есть несколько предложений на рынке), который позволяет прямо в нем двигаться, он поддерживает тело человека и не дает человеку уставать.

Примеры систем, которые идут к тому, чтобы полностью погрузить человека в VR.

Teslasuit
Костюм для полного погружения в VR. Выглядит как обычный костюм, имеет в себе несколько систем.

Система передачи ощущений, то есть, система обратной тактильной связи Haptic Feedback System. Она позволяет маскимально точно передавать ощущения VR. Можно почувствовать, как к тебе кто-то прикасается, даже если он находится за 1000 км от тебя.
Система захвата движений. Позволяет пользователю отслеживать его положение в пространстве и перемещения по нему. На данный момент это инерционный трекинг, но сейчас разрабатывается гибридный мокап, в котором будет использоваться и оптический трекинг.
Климат контроль. Позволяет чувствовать холод, тепло, снижение или увеличение температуры.
Костюм полностью беспроводной.
Для того, чтобы позволить сторонним разработчикам использовать костюм, был разработан собственный SDK.
Перчатка с хаптиком.
5G и облако для процессинга (в планах). Сегодня все девайсы требуют мощного железа для того, чтобы полноценно запускать контент и не было никаких лагов. Костюм позволит весь процессинг перевести в облако. Это избавит пользователей от железа, уберет всю лишнюю периферию. Поскольку периферия очень сильно снижает мобильность в VR, облако должно быть довольно мощным, распределенным и еще много всяких нюансов. Поэтому его создание займет не менее 3-5 лет.

АВТОМИР

Составляющие полного погружения

Существующие проблемы

Примеры систем, которые идут к тому, чтобы полностью погрузить человека в VR.

А теперь немного заглянем в будущее

Составляющие полного погружения

Существующие проблемы

Примеры систем, которые идут к тому, чтобы полностью погрузить человека в VR.

А теперь немного заглянем в будущее