2.3.5. Звуковая поддержка вр

Звук дополняет визуальную информацию и предупреждает пользователя о событиях, им невидимых, например, происходящих за его спиной. Для такой сигнализации иногда вполне достаточно и монозвука. А если этот звук контекстно связан с каким-либо видимым объектом, то он будет восприниматься, как исходящий от этого объекта. При этом, как в случае с известной всем собакой Баскервилей, остальное будет уже не так важно.

При необходимости создавать источники звука, локализованные в трехмерном пространстве, используется специальная аппаратура, например, устройство Convolvotron фирмы VPL или устройство Focal Point, разработанное изобретателем Бо Герингом. В устройствах на базе электронной модели наружного уха звук моделируется так, что он воспринимается как идущий из заданной точки пространства. Для придания звуку большей естественности в модели можно учесть отражение звука от предметов в виртуальном помещении [6].

Сегодня в системах ВР широко используются уже упомянутые в подразделе 3.3.5 технологии создания 3D-звука: EAX компании Creative, A3D компании Aureal, а также DirectSound3D корпорации Microsoft, реализованная в библиотеках DirectX [82]. Более дорогие шлемы ВР оснащаются квадро-наушниками, обеспечивающими комфортное прослушивание 3D-звука.

2.3.6. Обобщенный вариант состава аппаратуры для поддержки вр

Обобщенный вариант состава аппаратуры для поддержки ВР (на основе [15]) представлен на рис.2.27, где цифрами и буквами обозначены:

1 – стандартная клавиатура ПК;

2 – специальная клавиатура BAT Personal Keyboard фирмы Infogrip, предназначенная для работы одной рукой (рис.2.28). Она имеет 7 клавиш (4+3, последние 3 клавиши играют особую роль и поэтому имеют свои цвета), с помощью одновременного нажатия различных сочетаний (аккордов) которых можно дублировать все клавиши стандартной клавиатуры;

3 – стандартная мышь;

4– 3D-мышь – ультразвуковая система слежения за положением в трехмерном пространстве. Обслуживает до 4 датчиков, имеет следящий передатчик и приемник-микрофон, дает информацию о 6 степенях свободы. Для имитации 6 степеней свободы предназначена, например, мышь CyberMan Controller компании Logitech, трехклавишная, на подвижном рычаге, находящемся на подвижном основании (рис.2.29). Мышь может поворачиваться на основании и перемещаться вверх-вниз. Поскольку поворотный шарнир находится на консоли, он позволяет управлять наклоном и креном, перемещением вверх-вниз или вращением влево-вправо. Кроме того, мышь CyberMan имеет тактильную обратную связь в виде вибрации, когда выстрелы или взрывы сотрясают «мир» ВР. Для тех же целей используется устройство Spaceball 2003 корпорации Spacetec IMC в виде подставки для руки с установленным в углублении шаром, удобно охватываемым пальцами (рис.2.30). Есть кнопка на вершине шара и 8 кнопок на подставке. Для управления движением следует толкать или тянуть шар в 6 известных направлениях [15];

Рис.2.27. Обобщенный вариант состава аппаратуры для поддержки ВР

5 – информационная (сенсорная) перчатка;

6 – датчик сгиба локтя;

7 – следящее устройство, например, базовое устройство FasTRAK фирмы Polhemus, имеющее следующие особенности:

• использована электромагнитная следящая система с 6 степенями свободы,

• есть маленький датчик (10), который крепится к HMD,

• другие дополнительные датчики (15) крепятся на руках, груди, поясе,

• датчики принимают сигналы, излучаемые передатчиком (D), и транслируют их на данное базовое устройство;

Рис.2.28. Клавиатура BAT

Рис.2.29. Мышь CyberMan Controller

Рис.2.30. Устройство Spaceball 2003

8 – манипулятор, например, Cyber Wand (рис.2.11). Он похож на рукоятку джойстика системы управления полетом (Flight Control System), имитирует штурвал управления реактивным самолетом-истребителем. Это виртуальное устройство управления, где четыре кнопки и двухкоординатный датчик, расположенные сверху, задают движение с 6 степенями свободы;

9 – HMD, содержащий по два головных телефона (Т₁, Т₂) и ЖК-экрана (Э_1, Э ₂);

10 – датчик положения головы;

11 – интерфейсная плата манипулятора Cyber Wand (рис.2.31);

Рис.2.31. Манипулятор Cyber Wand

12 – карта объемного звука, например, Alphatron фирмы Crystal River Engineering, которая обычно работает вместе со следящей 3D-системой, совместимой с ней, обслуживает 2-4 одновременных источника звука (при увеличении числа источников звука можно увеличить число карт);

13 – две карты акселераторов 3D-графики;

14 – стандартный монитор ПК;

15 – датчики на руках, груди, поясе;

α – порт клавиатуры;

β – порт мыши;

γ – COM-порт;

A – коммутационная коробка HMD;

B – NTSC-конвертер;

C – блок интерфейса следящего устройства FasTRAK;

D – передатчик следящего устройства FasTRAK.

Далее рассмотрим еще несколько устройств, дополняющих описанный обобщенный вариант аппаратуры ВР (рис.2.27).

Костюм ВР. Особым элементом оборудования для ВР является виртуальный костюм. Он состоит из обтягивающего комбинезона с множеством магнитных сенсоров, которые отслеживают движения всех частей тела. На рис.2.32 представлен костюм SpacePad компании Ascension Technology Corp. Датчики на костюме действуют лишь в магнитном поле, что требует постоянного нахождения на какой-то бочке.

Кресло ВР. Такое необычное устройство предлагает компания Сomputers & more (рис.2.33). Это кресло снабжено несколькими стереоколонками для передачи всех изменений с помощью звуков.

Рис.2.32. Костюм ВР SpacePad	Рис.2.33. Кресло ВР

Манипуляторы для ВР. Самые распространенные – это джойстики с системой ForceFeedback от компании Immersion (погружение). Они способны сопротивляться вашим действиям примерно так же, как их родственники на машинах и самолетах. Рули при езде по кочкам будут вырываться из рук, джойстики в реактивном самолете не станут беспрепятственно выводить вас из «штопора» – на каждое действие будет свое противодействие.

Мышь FEELit Mouse (рис.2.34) – еще одно изобретение компании Immersion. Такие мышки способны передавать неровности рельефа на экране руке пользователя. Вы сможете почувствовать каждую иконку и букву. Требуется драйвер и специальный магнитный коврик.

Компания Ascension Tecnology Corp.Предлагает 6D-Mouse (рис.2.35), похожую на трехкнопочную мышь с необычным дизайном, но внутри у нее еще есть и датчики, отслеживающие поднятие и вращение. Такие мышки упрощают проблему свободного перемещения в 3D пространстве. Разработчики рассматривают ее как дешевую альтернативу перчаткам ВР.

Фирма SensAble Technologies разработала серию манипуляторов специально для ВР, например, устройство PHANTOM (рис.2.36). Несколько его рычагов обеспечивают полный контроль над перемещениями в ВР. Для нормальной работы необходим специальный набор библиотек General Haptic Open Software Toolkit (GHOST) SDK, написанных на С++.

Рис.2.34. Мышь FEELit Mouse	Рис.2.35. Мышь 6D-Mouse	Рис.2.36. Устрой-ство PHANTOM

Виртуальные клавиатуры. Виртуальная клавиатура фирмы Canesta (рис. 2.37, слева) состоит из инфракрасного излучателя, приемника и системы подсветки. Излучатель испускает инфракрасный свет (сканирует пространтво лучом инфракрасного лазера), который отражается от предметов перед ним. Приемник улавливает отраженный свет и по временной разнице между испусканием и приемом отраженного света определяет расстояние до предмета (инфракрасный радар). Если этот предмет – пальцы руки, то устройство сможет распознать и запомнить их перемещение. Подсветка проецирует на поверхность перед устройством изображение клавиатуры. Пользователь давит пальцами на вирутальные кнопки, а система переводит их во вполне реальные напечатанные буквы. Все очень просто, элегантно, компактно и не имеет движущихся частей. Идеальное решение для PDA и мобильных телефонов [95].

Рис. 2.37. Инфракрасная клавиатура Canesta и другие разработки.

Похожие разработки практически одновременно представили еще две компании: Virtual DevicesиVKB(рис. 2.37, справа) [95].

Кроме рассмотренных устройств могут использоваться всевозможные игровые манипуляторы – геймпады (gamepad). Примеры: TrustMaster Top Gun AfterBurner Force Feedback – «авиационный» джойстик с полной поддержкой эффектов тактильной обратной связи (рис.2.38); WingMan RumblePad компании Logitech – геймпад с поддержкой виброэффектов (рис.2.39); TrustMaster Firestorm Dual Power – геймпад, оснащенный помимо кнопок и плоского указателя двумя мини-джойстиками (рис.2.40);

Рис.2.38. Геймпад – «авиационный» джойстик с тактильной обратной связью

Рис.2.39. Геймпад с поддержкой виброэффектов

Рис.2.40. Геймпад с плоским указателем и двумя мини-джойстиками

WingMan Force 3D компании Logitech – джойстик классической конструкции, оснащенный механизмом тактильной обратной связи (рис.2.41); TrustMaster HOTAS Cougar – точная копия органов управления самолета-истребителя F-16 (рис.2.42); Thrustmaster F1 Force Feedback Racing Wheel – манипулятор в виде руля болида «Формулы-1» Ferrari F399 (рис.2.43) [16].

Рис.2.41. Геймпад – джойстик с тактильной обратной связью

Рис.2.42. Геймпад – точная копия органов управления самолета-истребителя F-16

Рис.2.43. Манипулятор в виде руля болида «Формулы-1»