Японские инженеры под руководством Хироюки Фукусимы (Hiroyuki Fukushima) из Университета города Цукуба (University of Tsukuba, префектура Ибараки к северо-востоку от Токио) сконструировали имитатор движения принципиально нового типа для создания полноценной виртуальной реальности и успешно продемонстрировали его на конференции Siggraph 2004, проходившей 8-12 августа в Лос-Анджелесе.

Существующие системы виртуальной реальности (virtual reality - VR), оборудованные, как водится, очками-мониторами и наушниками объемного звучания, обычно все-таки вынуждены заменять "естественный" способ передвижения человека (т.е. ногами) управлением джойстиком или еще каким-нибудь другим подобным контроллером (в простейшем случае это просто компьютерная мышь или клавиатура). Однако при этом возникают проблемы с недостаточной реалистичностью пребывания в VR и, хуже того, все это может даже вызвать головокружение (особенно у новичков), потому что визуальное восприятие не согласуется с физическим чувством движения. Были попытки использования для движения по VR неких подобий беговых дорожек с прокручиваемой лентой, однако особенно успешными их назвать нельзя.

Новый интерфейс для передвижения, получивший наименование CirculaFloor, использует несколько подвижных панелей и так называемый голономный механизм (holonomic mechanism), управляющий последовательностью их циркуляции. Используются магнитные преобразователи, приложенные к ногам "ходока", для того, чтобы точно определить направление, в котором человек "идет" (засекается направление "изгиба" коленей с помощью четырех детекторов) и ультразвуковые сенсоры для ориентации в пространстве собственно движущихся панелек. Предугадывая очередное движение человека, уже "пройденные" панельки устремляются туда, где они будут нужны в будущем, и снова оказываются под ногами. В совокупности все это дает возможность пользователям двигаться с помощью своих собственных ног в произвольных направлениях в виртуальной среде, при этом практически не сходя с места. Чем-то это напоминает детскую игру с парой табуреток, переставляя которые, можно добраться до любой части квартиры, так ни разу и не коснувшись ногами пола. Саму демонстрацию работы системы можно увидеть, загрузив видеоролик (он "весит" 21,6 мегабайта).

Возможно даже обеспечить иллюзию передвижения по "пересеченной" местности с "подъемами" и "спусками" (меняя с помощью сервомеханизмов высоту пластин), что особенно актуально, например, для тренингов спасательных служб (впрочем, созданный прототип пока обеспечивает "движение" только в пределах одной плоскости, но подобная модернизация уже запланирована в будущем). Нужно отметить, что полностью обмануть вестибулярный аппарат человека в этом случае все равно не удастся, так что "пляска на движущихся панелях" потребует некоторого привыкания, вроде как перед первой поездкой на эскалаторе метрополитена.

В настоящее время определенную проблему создает слишком быстрое движение пользователя (побегать по таким пластинам пока не удастся, так что любители 3D-шуттеров будут, скорее всего, разочарованы). Люди движутся со скоростью порядка 1,5 м/с, а система пока обеспечивает поддержку движения со скоростью от 0,21 до 0,33 м/с (в зависимости от выбранного "направления" - прямого или "диагонального"). Эту проблему вероятно можно решить увеличением общего числа задействованных движущихся площадок.

Размеры площадок - 568x568x92 мм, вес каждой - 16,2 кг, полезная нагрузка - 80 кг, груз переносится со скоростью 1,2 м/с. Связь с компьютером обеспечивают радиомодули. Операционная система - Windows XP, программное обеспечение разрабатывалось с помощью VC++.

По мнению исследователей, практическое применение новая разработка найдет в течение ближайших пяти лет.

Источники:
CirculaFloor - VRlab
CirculaFloor - Conference SIGGRAPH 2004
Smart tiles add reality to virtual worlds - New Scientist
Walking In A VR Future - Slashdot
Shifty tiles bring walking to VR - Technology Research News

Максим Борисов