Трёхмерный куб обманывает зрителя подвижной перспективой

Небольшое устройство демонстрирует объекты виртуального мира. Их можно потрясти, передвинуть или повернуть при помощи наклона самого кубика. Можно дотронуться до них виртуальной указкой и, конечно, рассматривать с разных сторон. Так возникает эффект присутствия трёхмерного предмета внутри прозрачной коробки.

Удивительный pCubee, построен в лаборатории технологий коммуникации университета Британской Колумбии (HCT). Он относится к так называемым приборам виртуальной реальности "в аквариуме" (Fish Tank Virtual Reality — FTVR).

Впервые этот дисплей был представлен осенью прошлого года, однако проект ещё не закончен. О его возможностях, развитии и перспективах специалисты HCT рассказали в докладе (PDF-документ), подготовленном для международной конференции по человеческому фактору в компьютерных системах (CHI 2010), которая откроется 10 апреля в Атланте.

pCubee, его контрольное устройство и наушники с сенсором движений головы (фото University of British Columbia/HCT Lab).

Ранее японцы уже демонстрировали похожий по замыслу шестисторонний наладонный дисплей gCubik, но он обладал меньшим разрешением. К тому же объёмность картинки на его гранях достигалась оптическими методами: микролинзами, показывающими разные пиксели под разными углами зрения.

Умельцы из Ванкувера пошли иным путём. Они использовали устройство Polhemus Fastrak для высокоточного трекинга движений как самого куба, так и головы пользователя в реальном времени и сразу по шести степеням свободы.

Состав комплекса pCubee (иллюстрация University of British Columbia/HCT Lab).

Разработанная учёными программа на лету определяет, под каким углом в данную секунду человек смотрит на объект, и синхронно с движениями головы строит на всех пяти экранах картинку с корректным ракурсом. За счёт этого рождается иллюзия, что человек смотрит на маленькую диораму в прозрачной оболочке.

Схема развёртки виртуального трёхмерного объекта и сцена, какой она видится зрителю (иллюстрации University of British Columbia/HCT Lab).

Если раньше похожие проекты сосредотачивались в основном на показе статичных сцен либо заранее записанных роликов, то pCubee получил мощный физический движок для мгновенного вычисления динамики виртуальных объектов при взаимодействии их с пользователем и между собой.

Изображение в кубе меняется с частотой 40-60 герц. Последняя завит от сложности моделируемых объектов (количества треугольничков и тетраэдров, из которых они составлены), а также их метаморфоз.

Впрочем, при наращивании процессорной мощности "куба" частоту кадров можно будет поднять: нынешний аппарат, по сути, только первый прототип.

Этот шарик можно катать сквозь виртуальный лабиринт, просто наклоняя куб, гравитация будет работать "как в жизни". Хотя это не единственный аппарат класса FTVR, но, пожалуй, один из самых любопытных (фото University of British Columbia/HCT Lab).

Особенно создатели дисплея гордятся возможностью держать этот куб в одной руке, а второй управлять отображаемыми объектами, в частности при помощи стилуса (но можно запрограммировать и "сотрудничество" аппарата с мышью).

В целом именно благодаря хорошей имитации законов физики внутри этого маленького виртуального мира общение пользователя и pCubee максимально интуитивно.

Примеры работы pCubee: статичная маска, динамичное взаимодействие с моделями коров при помощи встряхивания куба, перекатывание шарика по лабиринту и трёхмерный виртуальный стилус (фото University of British Columbia/HCT Lab).

Авторы системы подчёркивают, что её железную составляющую можно по частям менять на более производительные узлы, и даже софт готов к развитию – так что в будущем от дисплея можно ожидать новых подвигов.

В частности, авторы "стереокубика" намерены построить его собрата на базе OLED-дисплеев (то есть на органических светодиодах), что должно улучшить качество картинки и снизить вес прибора.

Канадцы полагают, что pCubee пригодится не только в играх, но и в более серьёзных приложениях, например в архитектуре и медицине.