Rzeczywistość wirtualna to historia powstawania sztucznej rzeczywistości.

Dzisiejsze technologie rzeczywistości wirtualnej opierają się na pomysłach, które sięgają XIX wieku, czyli prawie samych początków praktycznej fotografii. W 1800 roku wynaleziono pierwszy stereoskop, który wykorzystywał podwójne lustra do wyświetlania pojedynczego obrazu. To ostatecznie przekształciło się w View-Master, opatentowany w 1838 roku i nadal produkowany.

Jednak termin „rzeczywistość wirtualna” został po raz pierwszy użyty w połowie lat 1980. XX wieku, kiedy Jaron Lanier, założyciel VPL Research, zaczął projektować sprzęt, w tym gogle i rękawice, potrzebny do doświadczenia tego, co nazwał „rzeczywistością wirtualną”. ”

1837 - pierwszy stereoskop

Protoplastę wszystkich okularów stereoskopowych, zwłaszcza Google Cardboard, można uznać za urządzenie opracowane przez Charlesa Winstona w 1837 roku. Zasada jego działania jest do bólu prymitywna: dwa identyczne płaskie obrazy umieszczone są wewnątrz pod różnymi kątami, w wyniku czego mózg odbiera to jako obraz trójwymiarowy.

1956 Sensorama

Maszyna, która wygląda jak urządzenie medyczne do badania dna oka, jest w rzeczywistości jednym z pierwszych wyświetlaczy 3D na świecie. Został zaprojektowany przez profesora Mortona Heiliga i jest przeznaczony do oglądania filmów. Tak więc rozwój rzeczywistości wirtualnej rozpoczął się w latach 50. ubiegłego wieku.

Zasadniczo urządzenie było używane przez parki rozrywki, ponieważ pozwalało doświadczyć doświadczenia zanurzenia się w wirtualnym świecie, na przykład poczuć się jak motocyklista ścigający się nocą po Nowym Jorku lub „wczuć się” w film postać. Nawiasem mówiąc, takie filmy były już produkowane przez firmy wyłącznie dla „sensorama”. Oprócz możliwości projekcji stereoskopowego wideo, urządzenie posiadało stereofoniczny dźwięk, autonomiczny generator prądu, generator zapachu, a nawet siedzisko, które mogło wibrować zgodnie z tym, co działo się na „ekranu”.

1961 Wzrok

Urządzenie, opracowane przez inżynierów Philco, stało się pierwszym masowo produkowanym produktem z dziedziny VR. Hełm był pierwszym stereoskopowym zestawem słuchawkowym, lub jak zwykło się wówczas nazywać takie gadżety, pierwszym „wyświetlaczem montowanym na głowie” (HMD).

Rozwój szybko wzbudził zainteresowanie firm medialnych i firm ochroniarskich. Dzięki zamontowanej w odpowiednim miejscu kamerze operatorka w hełmie mogła obserwować, co dzieje się wokół niej. A dzięki obecności magnetycznego systemu śledzenia hełm przesyłał dane o ruchu głowy do kamery i zmieniał kąt widzenia zgodnie z obrotem głowy. Dzięki temu dziennikarze wojskowi mogli bez najmniejszego zagrożenia dla własnego zdrowia obserwować to, co dzieje się w gorących punktach, tzw. „wokół nich”.

Wspomnę też, że twórca Sensoramy, Morton Heilig, nie ograniczył się do jednego urządzenia i 4 lata później, czyli w 1960 roku, zaczął opracowywać własne gogle VR. Niestety, ze względu na utratę zaufania i zainteresowania ze strony inwestorów, urządzenie nie zdążyło trafić do sprzedaży, ale na szczęście zostało opatentowane. Z rysunków wynika, że ​​zestaw słuchawkowy przewidywał zastosowanie soczewek o kącie widzenia 140 stopni, słuchawek stereo, a nawet specjalnej dyszy do symulacji wiatru i zapachów, podobnej do Sensoramy.

1968 - „Miecz Damoklesa”

System Sword of Damokles, lub w języku rosyjskim - Sword of Damokles, został opracowany przez pracowników Lincoln Laboratory w Massachusetts Institute of Technology. Gadżet miał charakterystyczną cechę: twórcy nauczyli urządzenie, oprócz możliwości nadawania obrazu stereoskopowego i funkcji śledzenia ruchu w przestrzeni, także nakładania grafiki komputerowej na widok świata rzeczywistego. W rzeczywistości jest to pierwszy kask z rodziny rzeczywistości rozszerzonej.

Dla tych, którzy mogą nie znać różnic w tych technologiach, wyjaśnię: VR (wirtualna rzeczywistość) to całkowite zanurzenie osoby w środowisku symulowanym komputerowo, a AR (rzeczywistość rozszerzona) to technologia łączenia obiektów wirtualnej świat z prawdziwym. Istnieje również takie określenie MR (Mixed Reality). Istotą tej technologii jest przeniesienie obiektów wirtualnych do świata rzeczywistego, w którym nie będzie można odróżnić obiektu wirtualnego od rzeczywistego. Nieco później omówimy urządzenia MR w tym artykule.

Wróćmy do Miecza Damoklesa. Podobną implementację rzutowania obiektów 3D na soczewki przeprowadzono za pomocą specjalnego programu komputerowego. Przechowywał wiele dwuwymiarowych obrazów obiektu 3D pod różnymi kątami. Pokazywano je widzowi w określonej kolejności, w zależności od ułożenia głowy.

Na filmie możemy zobaczyć demonstrację pracy punktów na przykładzie prostej kostki:

Jak większość tych urządzeń, pierwsza wersja okularów była nieporęczna i nie pozwalała na swobodne poruszanie się po pomieszczeniu.

Druga wersja stała się znacznie bardziej kompaktowa i lżejsza, ponieważ czujniki ultradźwiękowe zaczęły być używane jako czujniki do śledzenia ruchu zamiast magnetycznych.

1980 Tap w oczy

Za twórcę tych okularów i być może prekursora całej elektroniki do noszenia można uznać kanadyjskiego naukowca i inżyniera w dziedzinie technologii komputerowej, Steve'a Manna. Jeszcze jako uczeń szkoły młody Steve zdołał złożyć swój pierwszy przenośny komputer do pracy ze sprzętem filmowym, który pracował w oparciu o procesor MOS Technology 6502. Cały system zmieścił się tylko w jednym plecaku na metalowej ramie.

Wyświetlacz został zmontowany z wizjera katodowego z aparatu i miał rozdzielczość 40 linii. Wszystko to było zasilane akumulatorami kwasowo-ołowiowymi.

Od tego czasu Steve zaczął ulepszać elektronikę ubieralną, a prawdziwą sławę zyskał dzięki projektowi okularów rozszerzonej rzeczywistości, w rzeczywistości jego rozwój niewiele różnił się od wspomnianego Sword of Damokles, ale najważniejsze są szczegóły. Mannowi udało się maksymalnie wykorzystać wszystkie możliwości rozdzielacza wiązki na kamerze hełmowej, co pozwoliło pokazać otoczenie zarówno przeciętnemu użytkownikowi przez wizjer, jak i systemowi współpracującemu z kamerą na hełmie w celu nakładać wirtualne obiekty na scenę w czasie rzeczywistym.

A poza tym wszystkie obliczenia wykonał komputer ubieralny umieszczony w plecaku, dzięki czemu inżynier mógł udowodnić, że technologie wirtualnej i rozszerzonej rzeczywistości nie muszą być niewygodne i uciążliwe.

Polecam obejrzeć jego TED Talk na ten temat:

1984 - RB2, pierwsze kontrolery VR

Pierwsze urządzenie umożliwiające interakcję ze światem wirtualnym zostało wprowadzone w 1984 roku. Dzięki obecności specjalnych rękawic, pełniących rolę kontrolera, obaj gracze mogli całkowicie zanurzyć się w sztucznej rzeczywistości. Oprócz obserwowania mogli bezpośrednio wchodzić w interakcje z obiektami komputerowymi – przesuwać je, przekręcać i odwracać, ogólnie rzecz biorąc, robić prawie wszystko, co dzieje się na wyświetlaczu gogli EyePhone VR. Niestety urządzenie nie zyskało należytej popularności ze względu na swoją cenę, cena kompletnego zestawu ze wszystkimi kontrolerami wynosiła 100 50 $. Była też stosunkowo budżetowa opcja za XNUMX $.

1985 - „System wyświetlania środowiska wirtualnego”

Rok później, przy wsparciu NASA, wypuszczono hełm VR, który pod względem właściwości niewiele ustępuje nawet nowoczesnym urządzeniom, a wtedy nie miał sobie równych. Przede wszystkim opracowane urządzenie miało służyć celom naukowym, gdyż dzięki niemu możliwe było wizualne badanie powierzchni planet i innych ciał kosmicznych.

Wyświetlacz urządzenia był ciekłokrystaliczny i posiadał dioptrię o szerokim kącie widzenia, dzięki czemu osoba w nim przebywająca miała wyjątkowe doznania przebywania w wirtualnym świecie.

1990 Wirtualność

Jeden z najwcześniejszych systemów VR do gier został przedstawiony światu w Computer Graphics w 1990 roku przez Jonathana Walderna. Pierwszą odmianą (były dwie) był znajomy hełm z dwoma wyświetlaczami LCD o rozdzielczości 276 × 372 dla każdego oka.

Druga opcja była dosłownie całą prawdziwą maszyną zręcznościową, w której gracz mógł wchodzić w interakcję z kierownicą wirtualnego samochodu wyścigowego i było to imponujące. Pomimo pewnego sukcesu i sławy Virtuality, jego sprzedaż nie była imponująca. W ciągu całego istnienia systemu na rynku sprzedano nieco ponad 50 tysięcy egzemplarzy.

Jeśli chodzi o gry, najpopularniejszymi tytułami były strzelanka Dactyl Nightmare oraz aero-sim VTOL.

1992 - JASKINIA (pierwszy pokój wirtualnej rzeczywistości)

W 1992 roku studenci z University of Illion zaprezentowali prototyp pokoju, którego ściany służyły jako ekrany odbijające dla wyświetlanych na nich obrazów stereo. Aby móc odczuć efekt obecności w wirtualnej rzeczywistości, konieczne było założenie specjalnych okularów ze stereoskopem. Zgodnie z oczekiwaniami system posiadał kontroler do interakcji z obiektami VR oraz technologię śledzenia rąk i głowy użytkownika.

Systemy CAVE są używane przez niektóre firmy do dziś. Zasadniczo obszary te są związane z projektowaniem, szkoleniami i testami ergonomicznymi. W przeciwieństwie do okularów VR, pokoje wirtualnej rzeczywistości zapewniają najwyższej jakości zanurzenie w cyfrowym świecie. Generalnie są to poważniejsze i bardziej profesjonalne rozwiązania w tej branży.

Przewagą systemów CAVE nad okularami (HMD) jest wyższa jakość obrazu, szerokie pole widzenia, małe opóźnienie śledzenia, możliwość widzenia własnego ciała, a co za tym idzie brak ewentualnej utraty koordynacji i choroby lokomocyjnej.

Ale przy wszystkich swoich zaletach takich systemów nie można nazwać systemami domowymi, ponieważ wymagają dużej inwestycji (koszt takich systemów może sięgać kilkudziesięciu tysięcy euro) w określone urządzenia peryferyjne VR do śledzenia. Potrzebują również specjalnie wyznaczonej dużej powierzchni, aby pomieścić cały sprzęt, dlatego hełmy VR są najlepszą opcją do eksploracji cyfrowych przestrzeni do użytku domowego.

1993 SEGA VR

W 1993 roku znana firma SEGA na targach CES (Consumer Electronics Show) ogłosiła swoją wizję gogli VR. Prototypowe urządzenie miało wbudowane głośniki stereo, dwa ekrany LCD i cenę 200 dolarów.

Pomimo dużych inwestycji firmy Sega w rozwój, urządzenie nigdy nie trafiło na sklepowe półki. Według oficjalnych oświadczeń firmie udało się osiągnąć niesamowity poziom realizmu wyświetlanego obrazu. Dlatego rozwój i wypuszczenie urządzenia musiało zostać ograniczone, ponieważ firma obawiała się, że może to mieć negatywny wpływ na światopogląd użytkowników.

Wirtualny chłopiec Nintendo z 1995 roku

Nintendo, podobnie jak Sega, postanowiło nie stać z boku i wypuściło 32-bitową konsolę – Nintendo Virtual Boy. Początkowo zakładano, że gogle będą miały możliwość śledzenia ruchu głowy, dźwięku stereo, ale niestety wszystkie te funkcje nie doczekały się premiery i na sklepowych półkach pojawiła się konsola VR, która ma monochromatyczny ekran wyświetlający tylko czerwone gradacje . Z tego powodu użytkownicy często zauważali szybkie zmęczenie oczu i napady wymiotów.

Sam kask był właściwie biurkowy, ponieważ jego ergonomia nie pozwalała na swobodne zakładanie go na głowę, a to wyraźnie nie sprzyjało łatwości użytkowania.

Gier na konsolę było katastrofalnie mało, a wszystkie zostały wykonane wyłącznie w czerwono-czarnej kolorystyce. W połączeniu z faktem, że dekoder kosztował 180 dolarów, konsumenci szybko o nim zapomnieli. Niestety, Gunpei Yokoi, który odpowiadał za rozwój osławionej konsoli Game Boy, zbyt szybko zdecydował, czy Virtual Boy jest gotowy do wypuszczenia na rynek.

1999 - VirtuSphere

Nazwa VirtuSphere mówi sama za siebie. Kula o średnicy trzech metrów miała być odtwarzana za pomocą okularów wirtualnej rzeczywistości. Po zamknięciu się w niej gracz mógł się swobodnie poruszać, dzięki temu, że sama kula znajdowała się na specjalnej platformie z kółkami. To pozwoliło jej obracać się we wszystkich kierunkach.

Taki poziom zanurzenia w cyfrowym świecie zrobił wrażenie na inwestorach, ale niestety, jak większość tych urządzeń, VirtuSphere nie znalazł odpowiedniego zwrotu i nie otrzymał odpowiedniego poziomu finansowania. Twórcom udało się na czas sprzedać kilka ostatnich egzemplarzy swojego dzieła do muzeów i baz wojskowych, dlatego wciąż udawało im się nie wyjść na plus.

Następnie zaprezentowano jeszcze kilka projektów różnych firm, ale wszystkie były nieopłacalne, a cała uwaga deweloperów i konsumentów została przeniesiona na zyskujący popularność Internet. Dlaczego był okres spokoju w dziedzinie technologii wirtualnej i rozszerzonej rzeczywistości aż do 2012 roku.

2012 — Oculus VR

Gdyby nie gwałtowny rozwój platform crowdfundingowych w tym okresie, być może nie tylko nie wiedzieliśmy o takim entuzjaście jak Palmer Lucky z jego wizją nowoczesnego VR, ale moglibyśmy zupełnie zapomnieć o takiej technologii.

Na szczęście tak się nie stało. Dokładnie sześć lat temu Palmer stworzył najbardziej udany program pozyskiwania funduszy w historii. Jego projekt zebrał prawie 2,5 miliona dolarów od 10 XNUMX użytkowników platformy, umożliwiając rozwój markowych kasków przez kilka lat.

Po premierze Oculus Rift DK1 firma od razu przystąpiła do opracowywania kolejnej generacji okularów, wyposażając je w znacznie lepszy ekran i ergonomiczną konstrukcję. Sukces drugiej generacji spowodował wzrost zainteresowania goglami VR ze strony deweloperów i inwestorów.

W 2015 roku Facebook kupił firmę Palmer Lucky za 2 miliardy dolarów, co zapewniło Oculusowi jedynie przyszłość i swobodę finansową w rozwijaniu autorskiego kompleksu sprzętowo-programowego i potwierdziło znaczenie technologii VR w przyszłości.

Później swoje wersje okularów VR zaprezentowały takie firmy jak Lenovo, HTC czy Sony na markową konsolę Playstation. Porozmawiajmy teraz trochę o zestawach słuchawkowych rzeczywistości rozszerzonej i mieszanej.

2013 — Okulary Google

Na krótko przed Microsoftem, w lutym 2013 roku, Google wprowadziło własne okulary rzeczywistości rozszerzonej. Według inżynierów testy okularów rozpoczęły się na rok przed premierą, a rozwój wychodzi jeszcze wcześniej.

Sterowanie urządzeniem odbywało się za pomocą poleceń głosowych lub za pomocą panelu dotykowego umieszczonego po prawej stronie okularów. Pierwsze wersje urządzenia miały na pokładzie dwurdzeniowy procesor Cortex A9 o częstotliwości 1,2 GHz produkcji Texas Instruments, 2 GB pamięci RAM, Wi-Fi, Bluetooth i odbiornik GPS, akcelerometr, 16 GB pamięci stałej jednostka, 5-megapikselowy aparat, a także projektor z wyświetlaczem o rozdzielczości 640×360 pikseli, a nawet bateria, która zapewnia cały dzień pracy na baterii przy umiarkowanym użytkowaniu.

W przeciwieństwie do Hololens, szklany wyświetlacz zajmował tylko prawy górny bok, a funkcjonalnie okulary mogły wyświetlać tylko powiadomienia i karty Google Now, które można było skonfigurować w aplikacji klienckiej okularów na smartfonie lub przez serwis internetowy. Urządzenie nie posiadało czujnika głębokości, więc nie mogło skanować przestrzeni wokół użytkownika, a co za tym idzie, nie mogło umieszczać obiektów cyfrowych w świecie rzeczywistym. Na tym polega różnica między okularami rzeczywistości rozszerzonej i mieszanej, ponieważ Glass nie mógł wykorzystywać środowiska jako przestrzeni roboczej, w przeciwieństwie do Hololens.

Później wprowadzono zaktualizowany model okularów, z podwójną ilością pamięci RAM i markowym sklepem z aplikacjami.

W 2015 roku firma ogłosiła zamrożenie produkcji okularów, a także wycofanie rozwoju projektu ze ścian laboratorium Google X.

2015 — Microsoft Hololens

Jeden z pierwszych, odnoszących sukcesy kasków rzeczywistości mieszanej można uznać za Microsoft Hololens, zaprezentowany prasie w styczniu 2015 roku.

Technologia pre-device to Kinect, która została wydana na konsolę Xbox 360. Dlatego wśród całego zespołu programistów HoloLens jest ogromna liczba tych, którzy pracowali na Xbox i Kinect. Pierwsza partia urządzeń trafiła do sprzedaży 16 marca 2016 roku dla programistów wyłącznie na USA i Kanadę z ceną 3 USD.Ze względu na to, że produkt nie był produkowany masowo, firma odmówiła usług sprzedawcom i została zaangażowani w ich produkcję niezależnie, w osobistej fabryce w USA. Później można było kupić w Wielkiej Brytanii, Francji, Nowej Zelandii, Australii i Niemczech.

Wewnątrz urządzenia udało się umieścić płytę główną, na której znajduje się 32-bitowy procesor Intel Atom x5, osobny autorski układ odpowiedzialny za przetwarzanie hologramów - Microsoft: Holographic Processing Unit, jednostki pamięci RAM i flash, procesor graficzny oraz Wi-Fi. Moduły Fi, bluetooth. Również na obudowie znalazło się miejsce na kamery skanujące przestrzeń o kącie widzenia 120 stopni oraz system głośników.

Przede wszystkim urządzenie uderzyło w układ optyczny do projekcji obrazu na obiektywy. Soczewki mają na sobie specjalne mikrokomórki, które z kolei załamują fotony emitowane przez specjalny projektor „light engine”. Z grubsza mówiąc, emanujące z niej promienie światła poruszają się między warstwami soczewek z dużą prędkością, co umożliwia tworzenie wysokiej jakości grafiki.

Kolejną różnicą między Hololensami a wszystkimi wyświetlaczami HMD jest to, że nie wymagają one do pracy połączenia z komputerem czy smartfonem, w przeciwieństwie do tego samego Oculus Rifta czy HTC Vive, gdyż okulary mają specjalny blok obliczeniowy i 16 500 mAh, zapewniając 2 -3 godziny ciągłej pracy na baterii.

VR w smartfonach

Warto przypomnieć sensację z Google. W 2014 roku firma pokazała najtańszy kask VR na smartfony z tekturową obudową. Urządzenie zostało stworzone z myślą o tych, którzy po prostu chcą zapoznać się ze światem cyfrowej rzeczywistości. Jego koszt wynosił około 10-20 USD. Później pojawiły się instrukcje, gdzie rzemieślnicy sami lub przy pomocy drukarek 3D wykonywali podobne urządzenia na smartfony.

W 2015 roku Samsung wprowadził zestaw słuchawkowy przeznaczony wyłącznie dla linii urządzeń Samsung Galaxy - Gear VR, opracowany we współpracy ze wspomnianymi mistrzami branży - Oculus. Jego koszt wynosił około 100 dolarów.

Dlatego mam wrażenie, że technologie wirtualnej, rozszerzonej i mieszanej rzeczywistości będą z roku na rok coraz ściślej integrować się z naszym życiem, dzięki szybko rozwijającemu się sprzętowi w smartfonach.

---

Współczesny sprzęt rzeczywistości wirtualnej zawdzięcza pionierskim wynalazcom z ostatnich sześciu dekad, którzy utorowali drogę tanim, łatwo dostępnym urządzeniom wysokiej jakości. Koniecznie odwiedź symulatory lotu VR w Instytucie Franklina, aby samemu doświadczyć wirtualnego środowiska!