Электронный пластырь и суперсовременное кресло позволят "потрогать" виртуальную реальность

Похоже, что погружение в виртуальную реальность выходит на новый уровень. Знакомимся с технологиями, которые позволяют пользователям в буквальном смысле прикоснуться к компьютерному миру или даже ощутить себя в невесомости.

Соприкоснуться с иллюзией

А теперь представьте, что виртуальный предмет можно не только понюхать, но и потрогать. Разумеется, уже сейчас контроллеры, которые сжимают в руках пользователи компьютерных миров, некоторым образом передают соприкосновение с виртуальными вещами, удары, взрывы и прочие тактильные ощущения при помощи вибрации. Но такой метод не позволяет полноценно передать всю гамму ощущений, которые мы воспринимаем при реальном взаимодействии с предметом: например, его

твёрдость,
тяжесть,
силу прикосновения или воздействия

— хотя бы потому, что ощущения ограничиваются лишь нашей ладонью. Однако, и эта проблема уже активно решается специалистами со всего мира, и в их числе — учёные из Северо-Западного университета в США и Городского университета Гонконга, а также компания HaptX.

Детище американских и гонконгских учёных представляет собой тонкий мягкий беспроводной пластырь с электронной "начинкой", который приклеивается к коже пользователя в произвольном месте и передаёт человеку ощущение прикосновения (или удара — в зависимости от ситуации) при помощи вибрации разной силы.

Отмечается, что технология может применяться для геймеров (например, если человек хочет полноценно ощущать удары по телу в видеоигре), дистанционного общения (позволяя передавать прикосновения человека "на одном конце провода" к его собеседнику) или даже для людей с протезами, чтобы своеобразно восстановить их способность осязать окружающий мир.

Пластырь состоит из нескольких слоёв, но при этом его толщина не превышает несколько миллиметров. Он способен легко сгибаться и скручиваться. Материал пластыря — слегка липкий силиконовый полимер — позволяет ему приклеиваться к коже без клейкой ленты и специальных креплений. Пластырь беспроводным образом подключается к гаджету хозяина, с которого на него поступает информация о прикосновении. Разумеется, для работы пластыря на технику пользователя устанавливается специальная программа.

Например, в случае с передачей прикосновения во время видеозвонка касание передаётся прямо через сенсорный экран гаджета: человек "на том конце провода" прикасается к экрану, а его собеседник через пластырь ощущает это прикосновение с минимальной задержкой. Связь с компьютером хозяина пластырь может поддерживать на расстоянии 1 метр.

Прикосновение передают 32 маленьких электронных привода, которые по очереди вибрируют, имитируя касание или удар. Приводы, чей принцип работы очень напоминает обычные звуковые динамики, вибрируют с частотой 200 циклов в секунду — это воздействие, к которому кожа человека максимально чувствительна.

Пластырь не нуждается в громоздкой электронике, так как дистанционно получает необходимую для работы энергию от самого гаджета, к которому подключается и с которого на него идёт сигнал о передаче ощущений. По такому же принципу работают наши банковские и транспортные карты: они "подзаряжаются" от считывающих их терминалов. Как утверждают создатели, для работы пластырю нужно меньше 2 милливатт — и это действительно очень мало.

Исследователи протестировали пластыри разных форм и размеров для разных частей тела: к примеру, круглый для тыльной стороны ладони и X-образный для верхней части спины. Учёные испытали свою технологию в различных ситуациях.

В одной демонстрации была показана возможность использования пластыря для дистанционного общения: в ходе семейного видеозвонка женщина смогла "коснуться" ребёнка, который сидел "по ту сторону экрана" с пластырем на боку.
Вторая демонстрация осветила пользу пластыря для людей, носящих протезы: мужчина-военный смог ощутить соприкосновение своей руки-протеза с предметами благодаря пластырю, который был приклеен к его плечу и связан с сенсорами на кончиках пальцев протеза. Несмотря на то что тактильное ощущение передавалось не на место ладони, а на плечо, доброволец отметил, что изобретение позволило ему ощутить силу своего прикосновения (чем оно было сильнее, тем интенсивнее вибрировал пластырь). Это могло бы сделать комфортнее жизнь людей с протезами при необходимости, к примеру, брать хрупкие предметы или пожимать руку собеседника.
В третьей демонстрации доброволец-геймер надел сразу несколько пластырей на разные части своего тела во время виртуальной битвы, что позволило ему ощущать виртуальные удары, которые соперники наносили его аватару.

Кстати, обсуждалась и возможность применения такой технологии в удалённой медицине, чтобы медик мог планировать лечение пациента не только на основе его внешнего вида и устных жалоб, но и предварительно "прощупав" его через электронный пластырь.

Большой плюс изобретения американцев в том, что прежние устройства, симулирующие прикосновения в виртуальной реальности (жилеты и перчатки), достаточно громоздки из-за тяжёлых батарей и огромного количества проводов и из-за своей тяжести не прилегают к телу, что приводит к потере части ощущений. Создатели планируют усовершенствовать свою разработку, сделав её тоньше и легче — в том числе, чтобы можно было встроить такой пластырь прямо в одежду.

Рассматривается дополнение пластыря функцией передачи ощущений тепла и растяжения. Также обсуждается возможность изготовления из нового материала полноценного нательного костюма, способного передавать прикосновения к любой части тела пользователя.

Для тех, кто не любит ждать и хочет поскорее прикоснуться к виртуальной реальности, компания HaptX уже создала свою технологию HaptX Gloves для передачи тактильных ощущений в виртуальном мире. Комплект состоит из объёмных перчаток, связанных с массивным рюкзаком, подключается к внешнему компьютеру.

Каждая перчатка весит 450 г. За ощущение прикосновения в перчатке отвечают 135 деталей, которые соприкасаются с рукой игрока. Рюкзак же весит около 8 кг: игрок может носить его на спине при необходимости передвигаться или же просто поставить на стол при работе на одном месте. Система подзаряжается от электросети и может автономно работать в течение трёх часов.

Ощущение соприкосновения создаётся благодаря сжатому воздуху. При необходимости сымитировать тактильные ощущения из рюкзака в детали перчаток нагнетается сжатый воздух. Детали раздуваются, начинают сильнее давить на кожу игрока — и человек начинает весьма реалистично ощущать виртуальный предмет — так, будто тот имеет реальные форму и размеры.

Более того, создаётся и иллюзия твёрдости вещи, которую держит геймер: когда ладонь человека схватит виртуальный предмет, перчатки буквально "остановят" пальцы человека, не давая им сомкнуться дальше — так, словно в руке игрока оказался настоящий твёрдый предмет. Задержка "реакции" перчаток на прикосновение ничтожно мала — 20 миллисекунд.

Технология предназначена не только для геймеров, но и для профессиональной подготовки. Например, с её помощью можно обучать сотрудников работать с оборудованием. Первые испытатели HaptX Gloves отмечали, что изобретение действительно создаёт достаточно реалистичные ощущения: такие, что даже иногда прикосновение к виртуальному предмету не отличить от настоящего.

Кроме того, пользователи подчеркнули, что перчатки позволяют взаимодействовать с виртуальной реальностью более естественным образом, предоставляя человеку возможность "натуралистично" брать объект в виртуальном мире, а не делать неестественные жесты, которые требовались для управления компьютерной реальностью ранее.

Воспарить над реальностью

Финальное изобретение, которое поистине может вывести посещение виртуальной реальности на новый уровень — игровая кабина для геймеров Predator Thronos Air, представленная компанией Acer и уже находящаяся в продаже.

Кабина, весящая около 220 кг, включает в себя

комфортабельное кресло,
мощный игровой компьютер (с клавиатурой, мышью и гарнитурой в комплекте),
игровой стол из отдельных модулей,
огромный широкий изогнутый монитор (диагональ 49 дюймов (примерно 125 см), разрешение 3840x1080 пикселей).

При желании, кстати, один монитор можно заменить на два или три на собственный вкус: главное, чтобы общая масса всех экранов не превышала 15 кг.

Работу мощной системы обеспечивает 16-ядерный процессор Intel Core i9-12900K. Ёмкость долговременной памяти системы (той, что хранится в устройстве постоянно, даже когда оно выключено) огромна и составляет несколько терабайт.

За перегрев машины в ходе особенно ожесточённой и долгой виртуальной схватки переживать не приходится: компьютер кабины оснащён специальной жидкостной системой охлаждения, способной охлаждать систему до нужного уровня даже при очень длительной максимальной нагрузке. Технология экранов обеспечивает плавное переключение изображения, без "разрыва кадра". Дополнительно геймер может установить над экранами камеру для ведения трансляций игры.

Система призвана обеспечивать полный комфорт игрока во время непростого состязания в виртуальном пространстве. Благодаря прочному каркасу из стали система очень устойчива, а обшивка из искусственной кожи делает её комфортной даже во время долгой игры. Кабина оснащена настраиваемой подсветкой, её детали (наклон подлокотников, положение экранов и стола) регулируются при помощи кнопочного пульта управления на подлокотнике так, что игроку будет удобно дотягиваться до систем управления в любом положении. В само кресло встроены системы массажа (поясницы и шейного отдела геймера) и подогрева. Устройство игрового стола позволяет установить и клавиатуру, и мышь максимально удобно для игры. В дополнение к этому в кабине есть подставки для напитка (на случай, если посреди долгого матча вдруг захочется глотнуть кофе) и игровой гарнитуры.

Регулируется и положение самого игрового кресла. Помимо обычного изменения наклона, система может по команде погрузить игрока в "невесомость": для этого спинка кресла и экраны очень сильно отклоняются назад, а подставка для ног, наоборот, выдвигается вперёд, и геймер оказывается почти в лежачем положении, будто "паря" в воздухе.

В кабину встроена и система вибромоторов, которая передаёт игроку тактильные ощущения: сопровождает низкие частоты музыки, взрывы и громкие звуки в игре.

Интересно, что панель управления кабины позволяет сохранять несколько "наборов" параметров под разных людей на случай, если одной системой будут пользоваться несколько игроков.

***
В настоящее время виртуальные миры стали полноценной частью нашей жизни и источником вдохновения для учёных и изобретателей по всей планете. Стремясь наполнить компьютерную реальность новыми ощущениями, специалисты в то же время привносят яркие краски и в нашу повседневную жизнь.

Те же технологии, что позволяют профессиональным игрокам глубже погрузиться в виртуальные миры, открывают новые возможности в медицине, образовании и общении людей. Даже геймерская кабина может оказаться полезной в иных сферах, где люди также вынуждены по много часов работать за компьютером: например, в дизайне, редакторстве или программировании. И эта "двойная роль" невероятно важна: ведь, когда мы творим и совершенствуем виртуальный мир, нам всё же не стоит забывать о мире реальном.