Rzeczywista rzeczywistość

Próby tworzenia rzeczywistości wirtualnej trwają już od dawna. Nie są wynalazkiem cywilizacji komputerów. Jednak dopiero obecne możliwości techniczne powodują, że realizuje się kolejne, odwieczne marzenie ludzkości.

Próby tworzenia rzeczywistości wirtualnej trwają już od dawna. Nie są wynalazkiem cywilizacji komputerów. Jednak dopiero obecne możliwości techniczne powodują, że realizuje się kolejne, odwieczne marzenie ludzkości.

Prognoza zawarta w książce Rok 1984 na szczęście nie sprawdziła się. Ale tamten, orwellowski rok można uznać za początek technologii określanej mianem rzeczywistości wirtualnej VR (Virtual Reality). Wtedy to właśnie ukuł go Jaron Lanier z niewielkiej firmy VPL Research, która z dnia na dzień stała się sławna, gdyż otrzymała poważne zlecenie z NASA: opracowania systemu sztucznej rzeczywistości (artifical reality), obejmującego m.in. zestawy składające się ze specjalnych rękawic i hełmów. Sam Lanier poświęcił się aktywnie swojej idei i przed kilku laty przejął naukowe kierownictwo projektu NTII (National Tele Immersion Initiative). Przedsięwzięcie postawiło sobie za cel stworzenie trójwymiarowych systemów wideokonferencyjnych.

Oczywiście, niektórzy w tym miejscu wzruszą ramionami: po co komu to wszystko? Zafascynowani siecią i multimediami nie zwracamy uwagi na to, że cały nasz informatyczny świat jest dwuwymiarowy, tak jak byśmy byli jakimiś "płaszczakami" z innej planety, a nie istotami przestrzennymi. Czy mamy prawo żądać od komputerów trzeciego wymiaru i czy jest on nam w ogóle potrzebny? W końcu wszystkie media informatyczne, którymi się posługujemy, są płaskie. Z papierem (printmedia), starszym niż komputery, sprawa jest oczywista. W konsekwencji, wszystko co ma z nim do czynienia działa również dwuwymiarowo: skanery, drukarki, czytniki dokumentów, plotery. Pracujemy z płaskimi ekranami, a myszkę przesuwamy w jednej i tej samej płaszczyźnie. Czy to wystarcza?

Może tak, skoro tak było "od zawsze"? W sumie jesteśmy konserwatywni - po opanowaniu określonej technologii chętnie się do niej przyzwyczajamy i nie lubimy zamieniać wygrzanego miejsca na niepewność nowej, być może wygodniejszej sytuacji. Bezwładność naszego myślenia to jeden z większych hamulców rozwoju technicznego. Usprawiedliwienia i indywidualne argumenty za utrzymaniem status quo potrafimy za to znajdować po mistrzowsku.

Autostereoskopia

Tymczasem chęć tworzenia sztucznych obrazów 3D zaczyna się urzeczywistniać już w roku 1838 - wtedy to twórca analizy spektralnej, Charles Wheatstone, konstruuje spektroskop. Musiało minąć niemal półtora wieku, by w filmowym hicie lat 70. - "Gwiezdnych wojnach" - można było zobaczyć scenę z hologramem, w której o pomoc prosiła księżniczka Lei. Oczywiście księżniczka była płaska, choć stereoskopowy film potrafiono robić już znacznie wcześniej i nie jest to zbyt trudne. Wystarczy sfilmować te same sceny dwoma obiektywami, by potem "tylko" spowodować, żeby lewe oko oglądało "lewy" obraz, zaś prawe widziało jedynie obrazy uchwycone prawym obiektywem. Zakłada się przy tym, że rozstaw oczu człowieka wynosi średnio 6,5 cm.

Uzyskiwane efekty mogą bawić, choć nie są całkiem przekonywujące. Zresztą po zdjęciu specjalnych okularów polaryzacyjnych czar pryska. Karierę zaczyna więc robić autostereoskopia. Wygląda to następująco. Powierzchnia ekranu składa się z wąskich pasków, które na przemian zawierają obraz dla lewego i prawego oka. Są to więc w gruncie rzeczy dwa obrazy w jednym. Teraz należy znowu spowodować, żeby każde oko zobaczyło tylko to, co jest przeznaczone dla niego. Zadanie realizuje specjalna maska, będąca częścią ekranu - rozdzielnik obrazu (image splitter) - przez którą musi "przebić się" nasz wzrok.

Inna koncepcja zakłada podział ekranu na 2 x 320 paski o szerokości zaledwie jednego piksela. Paski o numerach parzystych tworzą obraz dla lewego oka, a te o numerach nieparzystych dla prawego. Specjalna maska jest tu niepotrzebna, ponieważ jej rolę odgrywa odpowiednie (również paskowe) podświetlenie ekranu. Tak skonstruowany ekran (LCD) może być wykorzystywany trójwymiarowo (320 kolumn) lub konwencjonalnie.

Odmian "samostereoskopii" jest więcej. Producenci stosują przeróżne kombinacje luster i soczewek. Wszystkie te koncepcje mają wszakże dwie negatywne cechy wspólne: (1) nie oglądamy obiektu rzeczywiście trójwymiarowego, a jedynie jego iluzję; (2) stożek, w którym powstaje efekt przestrzenny, jest raczej niewielki.

Zwłaszcza to drugie zjawisko stanowi główną słabość autostereoskopii. Nawet przed potężnym ekranem 40-calowym istnieje miejsce jedynie dla 2 obserwatorów znajdujących się w odległości dokładnie jednego metra. Jakie mogą być tego zastosowania? Na przykład minikina, salony gier, muzea czy punkty informacyjne.

Holovideo

Co zatem z holografią (nadmieńmy przy tym, że nasz wkład w rozwój tej technologii jest niemały - do jej prekursorów należał polski fizyk, profesor Politechniki Warszawskiej, Mieczysław Wolfke)? W tej metodzie trójwymiarowość jest niemal idealna - hologram zawiera pełną informację o przedmiocie i parametrach jego optycznego otoczenia (ściśle rzecz biorąc w holografii można także stosować promieniowanie rentgenowskie czy mikrofalowe, istnieje też holografia akustyczna).

Mamy dane, wydawałoby się więc, że wystarczy wziąć urządzenie wyspecjalizowane w ich przetwarzaniu (komputer), aby tworzyć hologramy. Okazuje się, że nie jest to takie proste, a raczej nie takie szybkie.

Komputerowy hologram CGH (Computer Generated Hologram) przedmiotu o kubaturze 1000 cm3 (kostka o boku 10 cm) to niebagatelny wolumen danych: 25 GB. W ten sposób na typowym dysku komputera PC moglibyśmy sobie zapamiętać zaledwie kilkadziesiąt czy kilkaset decymetrów sześciennych otoczenia. Lecz nawet wtedy niewiele moglibyśmy zobaczyć, bo jaki sprzęt zapewni nam prędkość transmisji danych 500 GB/s (!) potrzebną dla skromnych 20 klatek/s? Dobijmy jeszcze wizję holovideo informacją o czasie, jaki potrzebny jest porządnej stacji roboczej dla przeliczenia danych holograficznych (liczy się go w godzinach).

W celu komercyjnej reprodukcji treści Computerworld należy zakupić licencję. Skontaktuj się z naszym partnerem, YGS Group, pod adresem [email protected]

TOP 200