Виртуальная реальность

Виртуальная реальность

Искусственная действительность, созданная с использованием
программных и аппаратных средств

При
этом,
между
искусственной
действительностью
воспринимающим ее человеком образуется двусторонняя связь

Динамическая модель реальности создается средствами трехмерной
компьютерной
графики
и
обеспечивает
взаимодействие
пользователя с виртуальными объектами в режиме реального
времени с эффектом его участия в конструируемых сценах и
событиях
и

Термин "виртуальная реальность" вошел в наш лексикон в общем-то
недавно (по некоторым данным, термин "виртуальная реальность" был
придуман в Массачусетском Технологическом Институте в конце 1970х годов, чтобы выразить идею присутствия человека в компьютерносоздаваемом пространстве)

Большинство поклонников этой технологии вряд ли догадывается, что
лет 25 - 30 назад устройства виртуальной реальности уже существовали.
Правда, назывались они не столь интригующе и к тому же были
известны лишь узкому кругу специалистов

Это были тренажеры. Область их применения уже в те времена была
достаточно обширна: подготовка танкистов, артиллеристов, моряков,
подводников, космонавтов, авиадиспетчеров, операторов АЭС. Но
наиболее массовыми и передовыми с технической точки зрения были и
остаются авиационные тренажеры

Когда-то тренажеры и системы виртуальной реальности были по
карману только крупным военным или исследовательским
ведомствам. Ныне же эти средства становятся ключевым
инструментом для делового успеха многих "обычных" фирм и
организаций

Системы виртуальной реальности используются для научных
исследований и оценки проектов в стадии разработки, в
моделировании катастроф и образовании, для быстрого изготовления
прототипов и фотопечати, при обучении управлению транспортом на
земле, на воде, в воздухе и в космосе
Захват движения (Motion Capture)

Это новое направление в анимации, которое дает возможность
передавать естественные, реалистичные движения в реальном
времени

Маленькие легкие датчики прикрепляются на живого актера в тех
местах, которые будут приведены в соответствие с контрольными
точками компьютерной модели для ввода и оцифровки движения

Координаты актера и его ориентация в пространстве передаются
графической станции, и анимационные модели оживают

При создании трёхмерных мультфильмов нет необходимости
использовать стереокамеры, трёхмерное изображение генерирует
машина. Именно по такому пути пошли авторы фильма "Беовульф",
который сейчас выходит на экраны. Он с самого начала продумывался
и снимался таким образом, чтобы хорошо смотреться не только в
обычном, но и в стереоформате.
Хотя персонажи выглядят почти
живыми, на самом деле - это всего
лишь реалистичный компьютерный
мультфильм. Правда, трёхмерными
моделями управляли не только
аниматоры, но и сами актёры.
Чтобы оцифровать их движения и
мимику, использовались сотни
крохотных датчиков.


Специально для "захвата движений" лиц актеров WETA Digital разработала надеваемое
на голову приспособление, представлявшее собой шлем с прикрепленной к нему
миниатюрной камерой. Направленная на лицо актера, она в режиме реального времени
"захватывала" все человеческие эмоции благодаря зеленым контрольным маркерам,
расположенным на лице.
Обработкой данных занималось программное обеспечение, более ранняя версия
которого была использована при работе над "Кинг Конгом". Эта программа
автоматически определяла, какие мускулы отвечают за то или иное выражение на лице
человека, а также рассчитывала степень их растяжения или, наоборот, сжатия.

Рентгеновские сканеры применялись в работе с мумией
Тутанхамона впервые, снимки были сделаны в январе 2005 года.
Группы специалистов из Франции, Египта и США независимо друг
от друга занимались воссозданием лица Тутанхамона по снимкам
черепа, но пришли к почти одинаковым результатам
Лицо Тутанхамона по версии
американских ученых
Портрет Тутанхомона, составленный
учеными из Франции

Наиболее интересны методы, позволяющие вводить информацию о
трехмерном профиле бесконтактными способами
Оригинал
Примеры ввода трехмерных тел
Копия
На рынке существует большое количество фирм, занимающихся
производством 3D сканеров. В первую очередь, следует упомянуть
американскую фирму Cyberware, которая по праву считается одним из
лидеров в производстве лазерных 3D сканеров. Компания занимается
производством дорогостоящего оборудования, полный комплект
которого может быть использован в работе над фильмом с большим
количеством сложных эффектов



Последняя версия The Whole Body X 3D
Scanner (WBX) обойдется заказчику в
240 000$.
Общий процесс сканирования человека занимает у сканера
WBX компании Cyberware порядка 17 секунд. В среднем на
выходе получается модель на 250-300 тысяч полигонов при
глубине цвета 8 bit и разрешение по оси X – 5мм, по оси Y – 8
мм, по оси Z- 0,5 мм. Стоимость аппарата 240 тысяч долларов.
Сканер WBX 4 компании Cyberware
Визуализация трехмерных изображений

Первый и самый очевидный
способ
реализации
«двуглазого»
принципа
простое разделение картинок.
Достаточно
предоставить
каждому
глазу
свой
собственный
монитор,
на
котором и показывать нужное
изображение.
На
способе
пространственного разделения
основывается
множество
устройств различных компаний

Носимые монокулярные проекторы - миниатюрные проекторы,
направляющие изображение непосредственно в глаз. Проектор
крепится к душке очков так, что источник изображения находится
сбоку от лица и не маячит перед глазами. Пучок света доставляется и
направляется в глаз по светопроводу из полимерного материала с
тщательно подобранными оптическими свойствами. Устройства
укрепляют на оправе очков или на оголовье наушников. Проекторы
дают четкую, контрастную картинку, отлично видимую даже при
дневном свете. Засветка лица в темноте сведена к минимуму.
Пользователь видит как бы висящий в воздухе
экран монитора. Оптическую систему можно
настроить на разное фокусное расстояние
простым перемещением деталей, при этом
угловые размеры изображения не меняются. Для
глаза проекция может представать как очень
большой экран на расстоянии пять метров или же
как обычный компьютерный монитор на
расстоянии 0,6 метра.
Благодаря этому "виртуальный дисплей"
можно держать в одной плоскости с
реальным объектом, легко переводя взгляд с
одного на другой

Компания
Kopin,
известный
американский
производитель
микродисплеев для мобильной бытовой и военной электроники,
сообщила о том, что ее давний китайский партнер, компания Shenzhen
Oriscape Electronic, выпустила новый ультралегкий стереоскопический
головной дисплей Kopin CyberMan GVD510-3D, способный
воспроизводить перед глазами пользователя высококачественное
трехмерное изображение на виртуальном 40-дюймовом экране,
который как бы расположен на двухметровом расстоянии от глаз
смотрящего
Дисплей построен с использованием
цветных 0,44-дюймовых микродисплеев
Kopin
CyberDisplay,
созданных
с
применением нанотехнологии и VGAразрешением 640 x 480 пикселей, низким
энергопотреблением
и
способностью
отображать 16,7 млн. цветов

Японский Общенациональный институт передовых промышленных
наук и технологий (Advanced Industrial Science and Technology - AIST)
продемонстрировал работоспособный трёхмерный дисплей. Никаких
специальных оптических эффектов не используется

Конвергирующие инфракрасные лазерные лучи формируют прямо в
воздухе небольшие сгустки плазмы - отдельные "пиксели", словно
парящие в воздухе
Лазерные лучи отражаются от
нескольких рефлекторов, и в
общей сложности, за одну секунду
в воздухе удаётся сгенерировать до
сотни
"парящих
пикселей",
которые могут располагаться в
нескольких метрах от источника
излучения

В сообщении института AIST, используется высококачественный и
высокоинтенсивный инфракрасный импульсный лазер с частотой
импульса порядка 100 Гц
Время одной эмиссии составляет
около 1 наносекунды (10-9с), при
этом для генерации любой одной
точки используется 1 импульс
Человеческий
глаз
способен
различить горящую в воздухе точку
благодаря инерции глазной сетчатки
Программы для создания 3D графики и анимации

3D Studio Max. Производитель : Discreet (ранее Kinetix)

Программы для моделирования, анимации и рендеринга для PC.
Сегодня MAX - это один из самых популярных, если не самый
популярный пакет 3D-графики и анимации
Результаты работы этого пакета вы можете увидеть во многих
голливудских фильмах (Lost in Space, Ally McBeal и пр.)
Открытая архитектура, удобный интерфейс, большое количество
внешних модулей и дополнений (plug-ins) обеспечили этому пакету
беспрецедентный успех во всем мире.



Maya. Производитель : Alias | Wavefront

Maya - это результат более чем десятилетнего труда разработчиков
программного обеспечения компаний Alias, TDI и Wavefront. Все
лучшие идеи и возможности пакетов Alias Power Animator, TDI Explore,
Wavefront Advanced Visualizer, Dynamation и Kinemation были собраны
воедино и реализованы в совершенно новом проекте
Пример объекта
Пример объекта
Пример объекта
С помощью этих программ
разговаривающие объекты
можно
создавать
движущие
и

В ходе съемок фильма «Гладиатор» умер замечательный английский
актер Оливер Рид, но съемки не были даже приостановлены, потому
что все ведущие актеры заранее были отсканированы, и умершего
актера заменил дублер на общих планах и тот же дублер, но уже с
оцифрованным лицом Оливера Рида - на крупных.