Очки и шлемы виртуальной реальности

Современный шлем (рис. 7.3) представляет собой комбинацию из трех основных систем

1. Аудио – как правило, в виде наушников. В дорогих моделях иногда используются квадронаушники для обеспечения более комфортного прослушивания
3D-звука.

2. Видео – два монитора (или панели), по одному на каждый глаз. Они могут быть жидкокристаллическими (LCD) или CRT (в последнее время редкость).

3. И последний «кит», на котором стоит технология, это ориентация в пространстве (трекинг).

 

 

В отличие от очков виртуальной реальности, которым требуются дополнительные сенсоры движений головы, шлемы всегда имеют встроенные сенсоры, причем, как правило, на несколько направлений движения. Обычно это: поворот головы вправо/влево, наклон головы вправо/влево, наклон головы вверх/вниз.

Работает шлем достаточно примитивно. Вы просто подключаете его к компьютеру и получаете изображение, которое в данный момент существует на дисплее. Для более интересных режимов, скажем, просмотра стерео или трекинга в виртуальном мире, необходимо иметь соответствующее программное обеспечение, которое позволит вам использовать эти возможности шлема.

Как вы думаете, чем очки отличаются от шлема? Если скажите, что только отсутствием звука, то ошибетесь. Принципиальная разница в том, что очки не воспроизводят изображение, выводимое на монитор. Они позволят «увидеть» изображение на мониторе ТРЕХМЕРНЫМ.

Достигается это за счет применения специальной технологии, позволяющей использовать графические трансляторы OpenGL и Glide для эффективной работы практически любой игры с жидкокристаллическими очками.

Само устройство (рис. 7.4) включает в себя очень легкие, беспроводные черные очки с двумя небольшими окошками, сквозь которые свободно можно смотреть на окружающий мир. «Передатчик» – обычный инфракрасный излучатель, включаемый в VGA-порт, выступающий одновременно сквозным проходом для видеосигнала на монитор и 3D-синхронизатором для очков. Сам по себе он устанавливается на монитор или в любое другое место, где он будет находиться в прямой области видения очков, надетых игроком, во избежание потери или искажения сигнала.

Эффект трехмерного изображения достигается путем придания объема картинкам на экране. При этом «объемными» можно сделать только игры, использующие соответствующие графические трансляторы, так как с этим связана перекодировка исходного изображения для придания ему объема.

 

 

Устройства ввода информации

 

К этой категории относятся различные модификации сканеров (для считывания штрих-кода, маркировок, рукописного текста), цифровые фото- и видеокамеры, WEB-камеры, графические планшеты, всевозможные модификации клавиатур и «мышей» (от вертикальных – подвешиваются к потолку либо кронштейну, до управляемых голосом) и трекболов.

 

Цифровые фото- и видео камеры

 

Цифровая фотокамера (рис. 7.5) позволяет быстро и просто фиксировать изображение и вводить его непосредственно в ПК. Пользователь (фотограф) может мгновенно получить цифровое изображение фотографируемого им объекта, просмотреть его и принять оперативное решение по его сохранению, удалению, копированию на другие машиночитаемые носители, расположению на сайте или пересылке по электронной почте.

 

 

Рис. 7.5 Цифровая фотокамера

Оптическое изображение в цифровом фотоаппарате формируется как в обычном фотоаппарате. Затем светочувствительный сенсор (пластина), расположенный там же, где в обычном фотоаппарате находится фотопленка, преобразует это изображение в электрический видеосигнал.

Пластина (англ. chip) представляет собой набор мельчайших фотоэлементов, расположенных по всей ее поверхности, – это многослойная интегральная микросхема. Затем сигнал преобразуется в цифровую форму и записывается в запоминающее устройство – карту (плату) памяти – один из самых необходимых для работы цифровой камеры элементов. Такие устройства называют переносным накопителем на энергонезависимой Flash-памяти (англ. flashing – «засвечивать»).

Количество информации – фотографий или видео, записываемых на карте, зависит от разрешения камеры и объема памяти самой карты. Объем памяти варьируется от 4 Mб (несколько фотографий или минут видео) до 1 Гб. В отличие от обычной пленки карта памяти может использоваться неограниченное число раз. Она удерживает более 100 снимков, которые затем копируются в машиночитаемую память компьютера, а карта при этом «очищается».

Для подключения цифровых камер к USB-порту компьютера используются и специальные USB FlashDrive, представляющие собой мобильные малогабаритные устройства хранения данных, не имеющие подвижных и вращающихся механических частей. Условно их относят к разряду неподвижных флэш-дисков (SolidState). В основном они имеют длину до 8 см, ширину до 3 см и толщину около полутора см, а вес – менее 20 грамм.

Запись изображения на FlashDrive в считанные секунды может быть повторена (ожидание до 0,8 сек.) или стерта, что позволяет вести корректировку непосредственно в процессе съемки объектов. С него можно воспроизводить музыку и сжатое видео, редактировать и создавать файлы и т.п.

Многие цифровые аппараты содержат: встроенную вспышку с возможностью подавления эффекта «красных глаз»; режим пошагового увеличения (приближения объекта съемки – зумирования (англ. zooming)); возможность осуществлять макросъемки мелких объектов с расстояния до 13 см, цветной жидкокристаллический экран (LCD-дисплей 1,8–2"), на котором можно просматривать отснятые кадры (в некоторых аппаратах он используется и как видоискатель для контроля съемки); встроенную память для хранения снятых материалов от нескольких Мб до нескольких десятков Мб, а также сменные картриджи (карты памяти), как правило, в формате JPEG (иногда – в формате TIFF).

Некоторые из цифровых фотокамер позволяют записывать короткие видеофрагменты в формате MPEG со скоростью 16,7 кадр/с. В ряде новых камер отснятые изображения хранятся в структуре HTML, что упрощает работу с ними как на карте памяти, так и после копирования их в компьютер.

Появляются новые цифровые фотокамеры, которые можно назвать гибридными, так как они сочетают возможности фото и видеокамеры. Некоторые камеры оснащаются компакт-диском (CD-R/RW) емкостью до 730 Мб, позволяющим записывать и сохранять снимки (до 12 тыс. статических изображений) и видеоролики на 200 минут видеозаписи разрешения VGA со скоростью 30 кадров в секунду.

Аппараты обычно позволяют фотографировать в режиме VGA с расширением 640х480 пикселов (англ. pictureelement – «элемент изображения»). Однако в некоторых из них имеется возможность использовать разрешение, соответствующее режиму XGA (1024х768) и больше, например, 1152х872 и до 1600х1200 пикселов и более (режим Full).

Несомненно, наиболее перспективными являются цифровые видеокамеры, ибо они обладают возможностью противостоять помехам, ухудшающим качество записанной информации (рис. 7.6). Это проявляется не только при просмотре видеофильмов, но и наиболее ощутимо при копировании. Для цифровой записи и воспроизведения изображений используют стандарты D8 (Digital-8) и mini-DV.

 

 

 

Рис. 7.6 Цифровая видеокамера

 

Для съемки в камерах используется CCD-матрица (или 3 матрицы, каждая на свой цвет). При этом следует иметь в виду, что количество пикселов таких матриц, превышающее 500 тысяч, не сказывается на качестве съемки. Для системы PAL достаточно 415 тысяч, а для NTSC – и того меньше. Поэтому редко выпускаются видеокамеры с матрицей более 1 мегапикселя. Заметим, что такое качество для фотокамер неприемлемо. Для них рекомендуется минимум 2–3 мегапикселя. Размер матрицы влияет на увеличение кадра (чем меньше матрица, тем проще создать оптику с большим увеличением) и чувствительность к освещению (чем меньше размер пиксела у маленьких матриц, тем меньше чувствительность и, следовательно, трудно получить качественное изображение в условиях плохой освещенности).

Скорость воспроизведения цифрового видеосигнала в зависимости от стандарта составляет 25 или 30 кадров в секунду. Для сравнения скорость воспроизведения аналогового телевизионного сигнала составляет 24 кадра в секунду. 1 секунда записи цифрового видео в стандарте PAL занимает 25 Мб.

Одна минута цифровой записи видеоизображения и звука занимает от 100 Мб до 1,5 Гб памяти. Для уменьшения этого объема используют сжатие видеоданных в соответствии с определенными стандартами. Наибольшее распространение получили методы сжатия MPEG (MovingPictureExpertsGroup) разработанные экспертной группой кинематографии.

В отличие от обычного видео, где каждая перезапись хуже качества оригинала, цифровая техника позволяет делать идеальные копии (полностью соответствующие оригиналу). При длительном хранении или воздействии магнитных полей цифровая запись гораздо устойчивей аналоговой.

В конце 2000 года появились DVD-видеокамеры, работающие с вставляемыми в них DVD-R и DVD-RAM. При записи на DVD-RAM можно осуществлять монтаж фильмов без дополнительного оборудования (вставка фрагментов, перенос их в другое место, удаление, вставка титров и др.).

Основные технические параметры цифровых фото- и видеокамер:

· разрешающая способность;

· объем запоминающего устройства;

· возможности цифрового приближения;

· наличие и параметры встроенного LCD-монитора (разрешение и размер).