Virtuální realita ve spotřební elektronice

Tags: Vizualizace

Vybavení nemusí být za milióny

Když nyní s odstupem několika let vyhodnotíme stav a využívání laboratoře, zjistíme několik zajímavých věcí. Drahé grafické stanice postupně nahradily téměř běžné osobní počítače za přibližně třetinovou pořizovací cenu. Místo elektromagnetického snímání pohybu často využíváme nesrovnatelně levnější polohovací zařízení typu Space Navigator. A co je nejzajímavější, využívání specializovaného softwaru neustále klesá ve prospěch "mainstreamových" aplikací s podporou stereografické projekce. Důvodů je celá řada.
V první řadě je nutné zdůraznit, že hlavním vizualizačním nástrojem naší laboratoře je jedno plátno se zpětnou projekcí o rozměrech přibližně 2x3 metry. Důvod, proč setrváváme u tohoto jediného plátna, je hlavně počet osob pracujících v laboratoři. Často je nezbytné prezentovat pro cca 10 až 20 osob a budovat uzavřený CAVE s více plátny o dostatečných rozměrech by bylo pro naše účely zbytečným plýtváním prostředky.

Ovládací jednotky pro trackery

Prvním a nejdůležitějším důvodem zmíněných změn je právě ono jediné projekční plátno. V okamžiku, kdy se rozhodneme provozovat CAVE, jsme odkázáni na specializovaný software, který dokáže pracovat s více projekčními plátny najednou. Při jediné stěně je dnes možné využívat celou řadu běžných aplikací podporujících režim Quad buffering. Jedná se o standard, kdy se o rozdělení signálu na pravý a levý obraz stará grafická karta (např. řada nVidia Quadro). Tento režim dnes běžně podporují geografické informační systémy (ArcGIS), modelovací nástroje (Rhinoceros 3D), přehrávače videa (Stereoscopic Player), počítačové hry, atp. Zvláště pro neinformatiky je velmi příjemné, pokud mohou v laboratoři využívat stejný software, se kterým běžně pracují na své stanici. Postup přenosu vytvořeného modelu do speciální aplikace obvykle není příliš náročný, nicméně vyžaduje určitou znalost problematiky a to zbytečně komplikuje práci a mnoho lidí odrazuje. Zvláště pak při nutnosti opakovaných úprav modelu.

Přenos modelu do speciální aplikace

Typickým příkladem v tomto ohledu je aplikace vGeo firmy Mechdyne (Virtual Global Explorer and Observatory). Tato aplikace je velmi kvalitním prezentačním nástrojem, který umožňuje vizualizovat nahraný model, resp. animaci ve stereoskopické projekci i na více plátnech a ovládat jej pomocí prakticky libovolných snímačů pohybu (ultrazvukové, elektromagnetické, aj.). Konverze vytvořených modelů, vyřešení problémů se souřadnými systémy a řada dalších „drobností“ však celý proces komplikuje natolik, že drtivou většinu modelů v současnosti prezentujeme prostřednictvím aplikace ArcScene, která je součástí nástavby 3D Analyst balíku ArcGIS. Tedy v nástroji, ve kterém je model přímo vytvořen. Klíčovou výhodou tohoto přístupu je, že diváci okamžitě vidí v reálném čase veškeré změny v modelu a prováděné analýzy, které operátor realizuje.

Práce s ArcGIS

Částečnou nevýhodou je, že tyto běžné aplikace (tedy i ArcScene) v drtivé většině případů nepodporují různé metody snímání pohybu. Nicméně každý uživatel musí zvážit, zda práce s 3D myší místo kvalitního polohovacího zařízení stojí za nákup speciálního hardwaru a softwaru, jeho instalaci a kalibraci, tedy investici v řádu stovek tisíc korun.
Nic není ztraceno ani v případě, že Vámi používaná aplikace stereoskopický režim nepodporuje. Pro řadu profesionálních nástrojů existuje nástavba, která je schopna zpracovávat OpenGL výstup generovaný aplikací a vytvářet z něj prostorový obraz. Příkladem je Conduit firmy Mechdyne. Conduit spolupracuje s řadou modelovacích nástrojů a CADů jako jsou mimo jiné CATIA, Pro/ENGINEER, 3D Studio Max, ale i například s Google Earth. Pokud navíc vlastníte řešení pro snímání pohybu, můžete jej s pomocí dalších knihoven s Conduitem propojit. Je však nutné počítat s tím, že cena Conduitu často mnohonásobně přesáhne cenu původního softwaru. Nicméně množství profesionálních aplikací podporujících stereoskopický režim neustále narůstá a lze předpokládat, že tomu tak bude, k nelibosti firem jako je Mechdyne, i nadále.

Práce s 3D myší

Pohled do budoucnosti

Pokud se navíc podíváme trochu dále do budoucna, je zřejmé, že nás v nejbližších letech čeká zcela nová generace vstupních zařízení, která tento problém pravděpodobně vyřeší.
Na herním veletrhu E3 představila tento rok firma Microsoft herní konzoli Xbox 360 s podporou ovládání her i jiných aplikací pomocí snímání pohybů těla infračervenou kamerou (projekt Natal). Pokud si chcete zahrát bojovou hru, stačí stát před displejem a provádět výpady. Konzole pomocí kamery  pohyby zachytí, rozpozná a ekvivalentním způsobem pohybuje virtuální postavou. Stejně tak můžete si pomocí gest můžete listovat v galerii hudby a filmů (uživatelé MacOS X jistě spatří zřejmou podobnost s FrontRow).
Na stejném veletrhu prezentovala firma Sony konkurenční produkt pro Playstation 3 také založený na snímání gest kamerou (Playstation Eye). Jedná se o velmi podobný koncept. Rozdíl je v tom, že Sony pro ovládání her využívá jednoduchou „tyčku“, která představuje baterku, meč, pistoli či jiný aktuálně používaný nástroj. Pro řadu činností je práce s prázdnou rukou nepřirozená (šermování) a i přístup Sony pravděpodobně nalezne příznivce.
Mimochodem, již delší dobu prodávaná herní konzole Wii za přibližně 8 tisíc korun používá ve svém bezdrátovém ovladači prakticky stejnou technologii jako minimálně o řád dražší „profesionální“ 3D polohovací zařízení.

Student testuje svoji aplikaci na fraktaly I

Nehledě na tyto vizuálně přitažlivé herní aplikace probíhá již dnes integrace ovládání gesty do běžné spotřební elektroniky na plné obrátky. Byť poměrně nenápadně. Myšlenka ovládat zařízení pomocí gest je poměrně stará. Také technická realizace nebyla niky překážkou. Problém byl a částečně stále je ve vhodném návrhu gest. Jakým přirozeným gestem zvětšit obrázek? Jak se přesunou na další? Jak rotovat s objektem? Odpovědět správně na tyto otázky trvalo několik let a první firmě, které se to podařilo byl Apple. Gesta, která můžeme znát z komunikátoru iPhone a MacBooků se nyní objevují v řadě dalších nástrojů – zmíněný projekt Natal, HP TouchSmart PC a řada dalších.
Zajímavým počinem v této oblasti je produkt Surface, který přibližně před rokem uvolnila firma Microsoft. Surface lze označit za virtuální stůl využívající infračervených kamer pro identifikaci předmětů na stole a gest nad ním prováděných. Jakkoliv je tento produkt evidentně jednoúčelovým zařízením pro testování této nové technologie, přináší důležitý mezník. Do nových Windows 7 má být podpora gest přímo implementována. Jakékoliv zařízení, které bude produkovat snímaná data v určitém formátu tedy bude schopné pracovat obdobně jako dnes běžná myš. Je zřejmé, že i z pohledu Microsoftu dochází k postupné standardizaci této metody ovládání zařízení.

Student testuje svoji aplikaci na fraktaly II

Levná virtuální realita