обеспечивается использованием особых оптико-волоконных нитей, фиксирующих
количество света, проходящего через каждую нить, или, напротив, измеряющих
переменное электрическое напряжение в цепи. Еще один важный элемент системы
погружения - это устройство слежения за положением, создающее классическую
декартову трехосную систему. Это устройство может работать с помощью либо
электромагнитного поля, либо ультразвуковых или инфракрасных лучей. При
использовании электромагнитных полей фиксатор позиции получает
последовательные сигналы о положении относительно трех декартовых осей. Это
дает пользователю так называемые шесть степеней свободы. Лучевые фиксаторы
для определения позиции используют простые волны в пределах прямой
видимости и тригонометрические исчисления. Одно устройство слежения
контролирует движение головного дисплея, а другое - каждую перчатку или
иную часть тела, которую пользователь сочтет нужным поместить в
киберпространство. У каждого из этих устройств, однако, есть жесткие
пределы эффективности.
Чтобы привести в действие хотя бы сравнительно примитивную подобного рода
систему, требуется мощный компьютер. До недавнего времени для приведения
образов в движение требовалось два терминала (по одному для каждого глаза).
Теперь создан новый класс терминалов, названных двигателями реальности,
которые используют параллельные процессы и приводят в действие оба
зрительных канала и всю периферию.
Иллюзия пространства также может быть углублена согласованными звуковыми
сигналами. Трехмерный звук - не то же самое, что привычное нам стерео, он
гораздо сильнее воздействует на человеческие уши, голову и плечи.
Индивидуальный характер такой звуковой рецепции позволяет пользователю не
только слышать звук, но и определять виртуальное положение его источника.
Поскольку информация получается нами преимущественно зрением и слухом,
указанных средств достаточно, чтобы создать необходимое чувство места,
чувство потока. Но в создании иллюзии также может участвовать осязание.
Усилия в этом направлении включают имитацию грубых тканей или температурные
колебания на кончиках пальцев перчаток. Другая система сочетает тактильные
ощущения с минимальным чувством сопротивления, используя в перчатках
крошечные воздушные пузыри. Еще одна методика включает использование
физического сопротивления. В новейших экспериментах для придания
пользователю чувства маневрирования в виртуальной среде используются
велосипеды, каталки и топчаки. Здесь положение фиксируется внутренней
программой, продвигающей пользователя через киберпространство в темпе
прогулки или поездки.
Все эти и многие другие подходы к виртуальной реальности стали возможными
только после того, как эволюция знаковых систем искусства привела к
созданию кино, соединившего в себе живопись, дизайн, драму, танец, ритуал,
музыку, живую речь, звук, фотографию, а с недавних пор и компьютерную
графику. Открытость этой новой коммуникативной системы виртуальной
реальности была продемонстрирована уже на первых киносеансах, когда зрители
в ужасе бежали от поезда, который, как им казалось, ехал с экрана прямо на
них. Следующим шагом было создание между двумя мировыми войнами летного
тренажера. Рычажный тренажер марки "Линк Трэйнер", запатентованный в 1929
году, заставлял моделирующее устройство двигаться, вращаться, падать,
изменять курс и таким образом создавал удовлетворительное ощущение
движения. При его модификации начали имитировать боковые виды с помощью
фильмов, снятых с летающих аэропланов. В 1939 году на Всемирной Выставке
проект Футурама представлял будущее в миниатюре: посетители находились на
конвейере, который медленно двигался над панорамой города будущего,
создавая иллюзию полета; сама панорама была необычайно тщательной моделью,
состоявшей более чем из миллиона деталей. Одновременно к этой теме
обратилась научная фантастика. В 1943 Роберт А. Хайнлайн написал "Уолдо" -
рассказ о странном гении, живущем на спутнике и использующем для
разнообразных целей телеуправляемые манипуляторы. В 1950 Рэй Брэдбери
написал "Вельд": в виртуальной реальности дети играют с виртуальными
животными, пока виртуальные львы не убивают реальных родителей этих детей.
В 1952 дебютировало устройство Синерама. Оно состояло из трех экранов и
трех синхронизированных камер. Сам принцип мультикамерного фильма впервые
был применен Фредом Уолтером на летных тренажерах времен Второй мировой
войны. Когда с этим аппаратом познакомился Мортон Хэйлиг, он сразу понял,
сколь принципиально его отличие от других вос- производящих систем. В 1955
году, работая в Мексике над своим фильмом, Хэйлиг опубликовал в местном
архитектурном журнале статью о кинотеатре будущего. Он подсчитал, что
зрительное поле человека составляет 155 градусов по вертикали и 185
градусов по горизонтали. Таким образом, только чтобы охватить поле
пассивного зрения, необходимо выйти за эти границы. Хэйлиг предложил такое
архитектурное устройство кинотеатра, которое позволило бы при
воспроизведении трехмерных изображений избежать применения специальных
очков и других устройств. Этот проект никогда не был осуществлен, но его
следы можно видеть в таких сооружениях, как кинотеатры системы ОмниМакс.
Зато была построена и в 1961 году запатентована Сенсорама - машина с нишей,
куда, словно в театр для одного зрителя, помещалось лицо наблюдателя. К его
услугам были пять двухминутных трехмерных цветных фильмов, сопровождавшихся
воспроизведением звуков, движений, ветра в лицо и запахов. Одна из этих
машин дожила до наших дней. В ее основе лежит стереоскопическая кинокамера,
позволявшая на 35- миллиметровой пленке передавать трехмерные изображения.
Это была виртуальная реальность без компьютера, и зрителям она нравилась.
В 1957 году Хэйлиг запатентовал головной дисплей, однако дальнейшее
развитие этой идеи осуществил Иван Сазерленд. В 1960-х годах в Гарварде он
создал первый стереоскопический головной дисплей. К этому времени ему уже
принадлежала первая компьютерная дизайн-программа Скетчпэд. Первый дисплей
был настолько тяжел, что пользователи прозвали его "Дамокловым мечом". В
нем Сазерленд решил проблему показа только той части изображения, которая
видна на дисплее с тем, однако, чтобы пользователь мог изменить угол своего
взгляда и увидеть другую часть. Решение этой проблемы позволило сделать
изображение динамичным и по-настоящему трехмерным. Сазерленду принадлежит
также идея головной следящей системы, основанной на ультразвуковом эффекте.
Все вместе эти изобретения заложили основу для работы с компьютерной
информацией. В дальнейшем И.Сазерленд перешел на работу в ДАПРА, а потом
стал создателем ряда корпораций, специализировавшихся в сфере
компьютерно-графической индустрии. Его называют "отцом" виртуальной
реальности.
В 1965 на одном из выступлений Сазерленда по компьютерной графике оказался
Фредерик П. Брукс младший, и это определило его дальнейший жизненный путь.
Став незадолго до этого главой Компьютерного научного департамента в
Университете штата Северная Каролина в Эйпл-Хилле, свой первый проект он
посвятил созданию трехмерной модели молекулы протеина. Брукс всегда говорил
о себе как о "создателе инструментов", призванном решать конкретные задачи.
Его призвание в том, чтобы обращать внимание на то, что другие считают само
собой разумеющимся. Один из его проектов был посвящен решению вопроса, в
действительности ли использование головного дисплея имеет больше
преимуществ перед обычным монитором. Это был тщательно продуманный
эксперимент, в котором особое внимание уделялось правильному направлению
радиационных лучей в целях избежания рака. Занятия Брукса механизмами
обратной связи и трехмерной графикой нашли и находят значительное число
применений, расширяя границы этой области.
Томас А. Фернес III стал создателем программы СуперКокпит (Супер-Гонка),
полученная в результате которой технология позволяет пилотам
сверхскоростных самолетов обучаться только с помощью своих головы, глаз и
рук. Фернес является доктором физики в прикладной области и закончил
Саутгемптонский университет в Англии. Начинал он в 1965 юным лейтенантом
ВВС, а через пять лет продолжил сотрудничество с ВВС уже в качестве
гражданского ученого, посвятив себя созданию механизмов, позволяющих людям
контролировать сложные машины. В 1972 Фернес построил первый периферийный
дисплей, в работе которого учитывается движение человеческих глаз. Позже он
со своей командой разработал дисплеи с оптиковолоконными передачами и
зеркалами, а затем они открыли, что движения глаза могут влиять на
виртуальную реальность так же, как движения пальцев. Следующим шагом были
эксперименты с трехмерными аудио-дисплеями, приведшие к созданию
трехмерного звукового генератора. Целью всех этих приборов было поместить
пилота в среду данных. В 1977 начались эксперименты со шлемом "Дарт
Вэйдер", включающим 75 дисплеев и 300 различных контролирующих устройств.
Еще один человек, опережающий свое время, - Майрон Крюгер. В 1969 году он
начал исследования по взаимодействию "человек - компьютер" в Университете
штата Висконсин. Его ранние работы носили кинетический характер и давали
возможность прямого в них участия. Поэтому люди воспринимали Крюгера скорее
как художника, нежели как ученого. Такие его проекты, как ГЛОУФЛОУ (Течение
свечения), МЕТАИГРА и ПСИХИЧЕСКОЕ ПРОСТРАНСТВО, будили воображение.
Концепции Крюгера часто носят игровой характер, и сам его подход
расценивается как эксцентрический. В 1972 он закончил книгу "Искусственная
реальность", которую напечатали только через десять лет. Область его
интересов - философские аспекты проблемы; используя видеокоммуникацию, он
много экспериментировал с жестами и человеческим восприятием. Крюгера
беспокоит, что в современной виртуальной реальности мало реального. Это
относится не столько к абстрактности сценариев, сколько к замедленности
реакции на входной сигнал. "Я двигаю своей рукой, и затем двигается моя
графическая рука. Это необязательно. Учитывая затраченные ресурсы, это
нужно преодолеть", - пишет он. "Если бы я занимался бизнесом, то сделал бы
несколько вещей. Я бы избавился от приводов. Я бы увеличил скорость
происходящих процессов и знаю, как это сделать. Я бы мгновенно сделал все
это понятным людям". "Правда заключается в том, что виртуальная реальность
- это не триумф американской технологии. Это трагедия американской
технологии. Мне позволили сделать один процент того, что я мог бы. В
течение двадцати лет я писал одно замечательное предложение за другим и не
получил в ответ ничего". Недавно он опубликовал книгу "Искусственная
реальность II". Будучи выставленными в музеях, многие из его работ в то же
время имеют явное приложение в телеприсутствии и представляют собой
подходящую модель для взаимодействия в киберпространстве.
Киберпространство и виртуальная реальность - новое поле приложения сил, и
потому здесь так велика роль одиночек. Что касается коллективных
разработок, то здесь, как и в других технических отраслях в США,
конкурируют университетские ученые и сотрудники исследовательских отделов
корпораций. Длительную исследовательскую работу проще выполнять в стенах
университета, нежели в больших корпорациях, поскольку те смотрят на все под
углом рынка и не вполне понимают исследовательские задачи. С другой
стороны, однако, даже очень крупные американские корпорации пользуются
услугами университетских ученых для стимуляции усилий своих собственных
сотрудников. Среди крупных проектов и лабораторий можно назвать проект
ХАБИТАТ Чипа Морнингстара и Рэнди Фармера, Исследовательский центр Ксерокс
Пало Альто, Лаборатории АТэндТ Белл, Компьютерный научный департамент
Университета Северной Каролины, лаборатории НАСА, МТИ, Медицинский центр
Университета Лома Линда, Лабораторию ХИТ и другие.
Наиболее очевидным путем развития виртуальной реальности является индустрия
развлечений. Такие пассивные масс-медиа, как кино и ТВ, уже постепенно
вытесняются примитивными интерактивными формами. Только за 1992 год доход
