Устройства для виртуального полета

Мы уже рассказывали об устройствах для эмуляции движения в виртуальной реальности. Но пешком, в конце концов, можно ходить и так. А вот изобразить в виртуальности свободный полет…

В конце концов, люди играют в авиа симуляторы во многом потому, что в жизни порулить Боингом-747, а уж тем более реактивным истребителем дано отнюдь не каждому, а попробовать все равно хочется.

Сама идея такого виртуального полета была отлично продемонстрирована в свое время в фильме "Газонокосильщик". А как обстоит дело с летательными симуляторами на практике?

Для начала опять вспомним постепенно набивающего оскомину "Газонокосильщика". Там, чтобы обеспечить герою ощущение полета, его подвешивали в хитрой конструкции из обручей, известной в народе как карданов (он же, гироскопический) подвес. Такая система обеспечивает подвешенному в середине объекту свободное вращение вокруг трех осей - то есть три степени свободы.

Если дополнить подвеску виртуальным шлемом, системой слежения за положением объекта и софтом, который будет следить за поворотами и генерировать соответствующую картинку, то в результате получится симулятор свободного парения. В качестве примера можно привести девайсы, в свое время разработанные компаниями Aerotrim USA, Orbotron, StrayLight Corporation и еще несколькими другими фирмами. Собственно, тут и разрабатывать было особо нечего - главное собрать воедино имеющиеся элементы и получить систему виртуальной реальности.

Управлять системой мог либо сам человек перемещением своего тела, либо подвес приводился в движение компьютером через систему приводов.

Надо сказать, что устройства эти пользовались приличной популярностью в качестве аттракционов - девайсы от StrayLight были первыми системами виртуальной реальности, установленными в Диснейленде. Произошло это событие в 1993 году. С тех пор практически все производители почили в бозе (или тщательно скрываются, что врядли). Видимо, народного интереса к виртуальному свободному полету все-таки не хватило для его коммерческого процветания.

Еще один любопытный девайс под названием DreamGlider был разработан Dreamality Technologies. Этот симулятор дельтаплана позволял управлять виртуальным летающим крылом, как и положено, перемещением трапеции. А для достоверности ощущений имел ограниченную свободу по продольной и поперечной осям. То есть, можно было почувствовать, как дельтаплан закладывает вираж, набирает высоту или снижается. Картинка выводилась на обычный дисплей или виртуальный шлем. В коммерческом варианте должен был еще добавиться вентилятор, изображающий ветер в лицо.

Свободный или частично свободный подвес - это один из подходов к симуляции полета. Другой вариант - платформы, закрепленные на активном гидравлическом приводе. Эти устройства тоже хорошо себя проявили в индустрии развлечений - в качестве замены традиционным пещерам ужасов и прочим поездкам в вагонетке по темному помещению. Идея достаточно простая - капсула с пассажирами устанавливается на платформе с гидроцилиндрами (возможны варианты с электрическим приводом или пневматикой), которые в соответствии с программой трясут капсулу и создают видимость рытвин и ухабов.

Понятно, что силовая платформа, вроде изображенной на фотографии, хотя и обеспечивает капсуле 6 степеней свободы (три поступательных и три вращательных), но в очень ограниченных пределах. И тут на помощь приходят особенности человеческого восприятия движения. После резкого, но короткого толчка, изображающего начало маневра (поворота, подъема и т.д.) платформа медленно возвращается в исходное положение, при этом мозг некоторое время по инерции продолжает считать, что движение продолжается.

Если грамотно сочетать импульсные перемещения платформы с визуальным рядом, то иллюзию свободного движения можно создать достаточно полную. Что касается визуального ряда, то его обычно обеспечивает обычный проектор, хотя возможны варианты с трехмерной проекцией (и поляризующими очками) или виртуальными шлемами. Естественно, чем лучше визуальное сопровождение, тем достовернее ощущение движения. Кстати, в "неподвижной виртуальности" возможен обратный эффект - визуальное движение, не подкрепленное физическим ощущением сбивает мозг с толку и может приводить к головокружению и тошноте.

Что интересно, самым большим симулятором движения вышеописанного типа обладает NASA. Называется он Vertical Motion Simulator (сокращенно VMS) и предназначен для моделирования различных летательных аппаратов с вертикальным взлетом - вертолетов, реактивных самолетов с изменяемым вектором тяги, а также для отработки посадки Space Shuttle. Платформа позволяет перемещать 70-тонную кабину на 18 метров по вертикали (с ускорением до3/4g), 12 метров по горизонтали вдоль и 2,5 метра поперек. Что касается кабин, то они сменные и полностью повторяют внутренности кокпита соответствующего летающего аппарата. Забортное изображение генерируется в реальном режиме времени и выводится прямо на окна кабины. Познакомиться с этим чудом авиакосмических симуляций можно по этому адресу . Кстати, в этой же лаборатории NASA (NASA Ames' Simulation Laboratories) находится еще несколько аналогичных крупномасштабных симуляторов.

Впрочем, что может позволить себе NASA, то вряд ли по плечу обычному любителю авиасимуляторов. Производители игрового оборудования опять же не спешат порадовать виртуальных пилотов возможностью испытать ощущение полета. Но, как известно, спасение утопающих - дело рук самих утопающих. По адресу проживает вполне успешный проект из серии "сделай сам".

Называется этот "сделай сам" JoyRider. На сайте приведены общие принципы конструирования из подручных материалов подвески, позволяющей оседлавшему ее пилоту до определенной степени вращаться вокруг продольной и поперечной горизонтальных осей. За небольшие деньги (15$) можно купить полный комплект чертежей, а необходимые материалы, по словам создателя сайта, обойдутся меньше, чем в 350$. Интересно, что JoyRider - полностью пассивная система. По большому счету, это такой джойстик-переросток, управлять которым приходится всем телом. Точнее, рулить приходится штурвалом, который механически приводит в движение раму с креслом и пилотом, которая, в свою очередь, двигает джойстик, управляющий самолетом в компьютере. Впрочем, несмотря на некоторую сложность в описании, отзывы о JoyRider самые положительные.

Однако, моторизированная телега все же лучше самоката. Пример можно посмотреть по этому адресу. По устройству подвески система напоминает вышеупомянутый JoyRider, однако в движение приводится пневмоподвеской с приводом от обычного (правда, довольно мощного) домашнего пылесоса.

Работает Simcraft под управлением Microsoft Flight Simulator и специального драйвера. Последний, собственно, и продается с сайта вместе с инструкциями по сборке всей системы.

Я уж было совсем отчаялся найти доступный среднему пользователю коммерческий симулятор движения. Но он все-таки обнаружился, хотя и с большим трудом. Устройство называется Rock-n-Ride и представляет собой кресло, способное к изображению крена с размахом порядка плюс-минус 30 градусов. Что интересно, монитор является необходимой частью этого пилотского кресла, поскольку обеспечивает противовес пользователю и балансирует всю систему. Даже если вы собираетесь пользоваться виртуальным шлемом или ЖК-дисплеем, балласт на место монитора все равно придется крепить.

Кресло Rock-n-Ride приводится в движение пневматическими приводами и небольшим компрессором на 2 атмосферы. Управляется либо непосредственно от джойстика (джойстик включается в контроллер кресла, а затем уже сигнал идет в гейм-порт), либо через com-порт. В последнем случае надо ставить дополнительные драйверы, что ограничивает выбор совместимых симуляторов. Но зато при таком включении кресло будет непосредственно повторять маневры пилотируемого аппарата.

Первоначально кресло Rock-n-Ride было разработано одноименной фирмой и успешно продемонстрировано на E3 в 1997 году. С тех пор сайт этой компании успешно пропал с экранов наших телевизоров, но разработка вполне жива и поныне - ее продают несколько европейских онлайн магазинов, а цена составляет порядка 1000 евро.

Так обстоят дела с симуляцией полета в виртуальной реальности. А мне под конец вспомнился старый анекдот про человека, 8 часов подряд игравшего в Descent. Он собрался идти домой. Встал со стула. Попытался прострейфиться в верхний правый дальний угол комнаты, упал и сломал ногу.