Augmented Reality: для чего нужна виртуреальность?

АрхивТехнологии

Виртуальности не будет. Вместо неё нас ожидает изменённая реальность, где компьютерный мир незаметно переходит в подлинный, 3d-монстры разгуливают по настоящим улицам, а дорогу указывают всплывающие подсказки.

Весьма оригинальный туристический проект готовится при содействии Европейского Союза: в скором времени туристам будут предлагать "полувиртуальные" экскурсии по древним городам, где компьютерные образы будут накладываться на реальное окружение.

На первый взгляд, идея похожа на аудиогиды: выдача туристам плееров с записями речей экскурсовода - практика весьма распространённая. Создатели проекта Lifeplus решили пойти дальше: теперь вместо плеера туристу будут предлагать надевать на себя нечто вроде шлема виртуальной реальности с камерой и компьютером за плечами. Изображение, снятое камерой, будет обрабатываться специальным программным обеспечением, так что реальное окружение будет дополняться компьютерной графикой.

Так, например, при экскурсиях в Помпеи, турист увидит не только выкопанные из вулканического пепла дома, таверны и усадьбы, но и людей, занятых своими повседневными заботами (естественно, это будут образы, сгенерированные компьютером).

Виртуальные жители Помпей...?

Расширенная реальность - Augmented Reality.

С этим связаны две проблемы. Первая состоит в том, чтобы программное обеспечение успевало правильно интерпретировать то, что видит человек (т.е. те участки окружающего пространства, которое способно охватить камера), и адекватно комбинировало реальное окружение и виртуальные элементы.

Вторая проблема - это реалистичное изображение людей.

Программное обеспечение, которое в реальном времени дополняет реальное физическое пространство виртуальными образами, уже разработано британской компанией 2d3 - 29 октября об этом было объявлено во всеуслышанье.

В кратком описании технологии 2d3 говорится, что она считывает геометрию окружающего пространства и в реальном времени обсчитывает перемещения камеры (а та, находясь на голове у туриста, будет совершать вполне хаотичные движения, соответственно, потребуются немалые вычислительные мощности).

Что же касается изображения людей, то за этот элемент отвечает швейцарская компания Miramar. По словам профессора Нади Маньена-Талман (Nadia Magnenat-Thalman), Miramar уже 20 лет работал над реалистичным представлением компьютерных персонажей, и вот теперь, благодаря мощности современных компьютеров, возможно параллельно запускать комбинацию программных процессов, каждый из которых отвечает за разные аспекты отображения, в частности, за передвижение и общение людей, за их внешний облик (одежду, кожу, волосы). Достижения разработчиков компьютерных игр на этой стезе довольно велики, но системы "дополненной реальности" - это несколько иное дело.

Профессор Надя Маньена-Талман

Вообще говоря, положа руку на сердце, немного можно встретить компьютерных игр, в которых трёхмерные модели человека выглядели бы действительно реалистично. Такие успешные проекты, как Nobody Lives Forever, Hitman 2: Silent Assasin и Hitman: Contracts, Doom III, - модели и их движения выглядят реалистично, но сказать, чтобы они действительно внешне напоминали людей… это вряд ли.

Пока что даже самая совершенная компьютерная анимация (в отрендеренных роликах некоторых игр, например, или в кинофильмах с обильным использованием компьютерной графики, том же "Властелине колец", например) далеко не всегда справляется с генерацией действительно живоподобных образов.

А если взглянуть на имеющиеся скриншоты того, что предлагает консорциум, занимающийся Lifeplus, то сразу видишь "компьютерную" природу изображений этих людей.

Возможно, в итоге всё будет выглядеть иначе, и более того, компьютер, который придётся таскать с собой в рюкзаке, вполне может быть достаточно мощным, чтобы генерировать изображения на значительно более высоком уровне, - хотя, конечно, невольно задаёшься вопросом, а стоит ли овчинка выделки?

Впрочем, конечно, одни предпочитают экскурсии и "расширенную реальность", другим более по душе именно пройти в относительной тишине по древним руинам, даже не пытаясь прибегнуть к помощи воображения, чтобы оживить окружающее пространство...

Однако всё это лирика. Подобные системы делаются, естественно, для любителей совмещать реальность и виртуальность, и рассуждения на тему "человек, назад к природе!" тут, как говорится, полномочий не имеют.

Lifeplus - это далеко не первый подобный эксперимент.

Сразу же вспоминается профессор канадского университета Торонто, "киборг" Стив Манн, который в течение 20 лет занимался разработкой и испытаниями (на себе) всевозможных устройств, которые сейчас бы как раз и назвали "расширенной реальностью". Фактически, сейчас он является всамделишным киборгом - его тело и одежда нашпигованы всевозможными устройствами, без которых он уже практически не может обходиться (когда его после событий сентября 2001 задержали особо рьяные борцы с терроризмом и повыдергали из него всё оборудование, он оказался чуть ли ни совершенно беспомощным).

Стив Манн на разных этапах большого пути

Помимо всего прочего, с помощью своих компьютеров, Манн может не видеть то, чего он видеть не хочет (например, рекламные щиты на улице), а при встрече с человеком встроенный Манну в очки дисплей мигом выводит ему информацию о встреченном, если, конечно, о нём что-то известно Манну и его компьютеру.

С 1996 года сходные разработки ведутся в колумбийском университете, причём сразу в нескольких направлениях. Речь идёт о системе MARS - Mobile Augmented Reality Systems. В принципе, нечто сходное с Lifeplus, но гораздо более простое: виртуальность ограничивается разного рода всплывающими подсказками над реальными объектами. Визуализация трёхмерных объектов - чисто условная, трёхмерных подвижных моделей - не требуется. Оборудование тоже сходное: шлем или очки, компьютер за спиной, датчики позиционирования, антенны… Собственно, это всё неплохо видно на иллюстрации.

Внешний вид носителя MARS

Кстати, говорят, главной проблемой у MARS была именно синхронизация реальности и виртуальности - в связи с недостатками оборудования. Lifeplus, по вышеприведённым утверждениям разработчиков, этого дефекта лишён.

Всплывающие подсказки

Проблема позиционирования встала и перед создателями ARQuake - игры, при которой игроки могут отстреливать виртуальных монстров в реальном пространстве. Для позиционирования монстров и других игроков используется не столько обсчёт геометрии (хотя и он важен, иначе монстры пойдут из стен выпрыгивать - то-то потеха начнётся), сколько активное использование системы глобального позиционирования GPS.

Монстры вырвались в реальность! Бей их!

В FAQ по ARQuake, впрочем, указывается, что погрешность GPS составляет 5 м с обновлением раз в секунду.

Ясное дело, для Quake это не годится. Так что разработчики использовали дополнительное оборудование, с помощью которого им удалось добиться точности позиционирования до 50 см с обновлением 10 раз в секунду (что им, естественно, влетело в копеечку).

Игрок в ARQuake в полном боевом облачении. При съемке ни одного профессора не пострадало

Вообще говоря, "расширенная реальность", что вполне очевидно, будет наиболее востребована у военных (по крайней мере, в тех государствах, где предпочитают давить не числом, а технологиями). Да что там, они уже сейчас востребованы: так, например, британцы выстроили тренажёрный комплекс Combined Arms Tactical Trainer (CATT), где, как говорят, только запаха пороха не хватает.

Более приземлённые проекты - это, например, наголовные шлемы для солдат со встроенными дисплеями, на которые выводится всевозможная необходимая информация - как раз "расширенная реальность".

Самое занятное, что солдатам будущего подобное может оказаться вовсе не в новинку и не в диковинку: вспомнить любую военную игру с её интерфейсом, будь то авиа- или космический симулятор, симулятор военных операций (Delta Force 3: Desert Warrior, Operation Flashpoint, Global Operations), - везде на экране не только то, что должен видеть человек в реальности, но и всевозможные элементы управления. Перенос их в реальность - или, точнее, расширение ими этой самой реальности, - едва ли удивит будущих участников возможных военных действий… Если этим участникам сейчас лет по 15-17.

P.s. Жаль. Жаль, что человечество столь рьяно занимается разработкой военных супертехнологий. Ибо вопреки древней латинской пословице, подготовка к войне обыкновенно в войну и выливается.

P.m. Не упомянули про кино - хотя это уже хрестоматийно. Снимая, например, новейшие "Звёздные войны", Джордж Лукас заставлял актёров общаться с пустотой - это на экране в воздухе болтается какая-нибудь инопланетная крылатая дря… тварь. Или вспомнить поединок павшего джедая с учителем Йодой - когда, по-видимому, лампомеч Дуку рассекал пустоту, а потом уже дорисовывали бешеные прыжки учителя Йоды и его пируеты с Light Sabre.

Стоит вспомнить также многочисленные сугубо компьютерные декорации "Видока" и залы и бродячие лестницы "Гарри Поттера", - по которым приходится бегать живым людям. Естественно, бегали они на фоне синих экранов, которые потом заменялись всем, чем нужно. Всё это - из той же оперы, что и Augmented Reality. Синтез реальности и компьютерных элементов.

Зачем?..

А действительно, зачем, как вы думаете?