камальдинова. Мультимедиа технологии
 Скачать 6.03 Mb.
|
|
PaperLike: 13-дюймовый монитор на E-Ink-чернилах для чтения Несмотря на то, что E-Ink-экраны изначально использовались в читалках, инженеры находят все больше применений экранам на электронных чернилах. Компания Dasung анонсировала устройство PaperLike, которое представляет собой 13-дюймовый внешний монитор, выполненный по технологии E-Ink. К компьютеру он подключается через разъем USB, при этом для его работы нет необходимости использовать какие-либо силовые кабели. Как сообщает ресурс geek.com, PaperLike имеет разрешение 1600 x 1200 пикселей и может использоваться как вспомогательный монитор для чтения литературы. Количество точек на дюйм составляет 150 ppi, что не будет искажать отображаемый текст. Естественно, использование технологии E-Ink не требует много энергии на отображение картинки, поэтому счета за электричество при использовании данного монитора никак не возрастут. Кроме того, создателям PaperLike удалось значительно уменьшить один из главных недостатков E-Ink– медленную перерисовку изображения. По сравнению с конкурентами, монитор от Dasung работает значительно 338 быстрее и плавнее и не вызывает неприятных ощущений во время использования. Единственным недостатком PaperLike является его высокая цена, которая может варьироваться от 600 до 900 долларов. #CES | E-Ink привезла на выставку цветные обои на электронных чернилах Мы привыкли видеть монохромные E-Ink-экраны в портативных устройствах, таких как ридеры или умные часы, однако этим не ограничиваются возможности электронных чернил. Компания E-Ink привезла на выставку CES довольно необычное изобретение – цветные обои, в основе которых лежит технология электронных чернил. По словам создателей, новинка может интегрироваться с обычной стеной и при этом менять заданное изображение или цвет. Как сообщает ресурс The Verge, подобные обои могут быть полезны художникам и дизайнерам, которые смогут наглядно увидеть свои творения, при этом имея возможность с легкостью изменить конечный результат. Кроме того, электронные обои могут применять как для бытовых нужд, так и в рекламных целях. Благодаря использованию электронной бумаги, обои будут потреблять минимальное количество энергии, необходимое только для перерисовки изображения. В данный момент на выставке CES представлен рабочий фрагмент электронных обоев, однако компания E-Ink сообщает, что при помощи данной технологии можно создавать полноценные витрины, окна или стены. Заключение Безупречные показатели контрастности и четкости, незначительное потребление электроэнергии, относительно умеренный вес, эластичная конструкция и самое главное – дешевое производство. В скором времени данные параметры дадут возможность производителям электронных устройств с радостью использовать подобные e-paper-дисплеи в портативных гаджетах и информационных экранах. 339 Если принимать во внимание качество отображаемой информации и экономические преимущества этой технологии, то читатели останутся в выигрыше от такой модернизации. Краткие итоги лекции 13 Электронная бумага (e-paper, electronic paper; также электронные чернила, e-ink) – технология отображения информации, разработанная для имитации обычных чернил на бумаге. В отличие от традиционных жидкокристаллических плоских дисплеев, в которых используется просвет матрицы для формирования изображения, электронная бумага формирует изображение в отраженном свете, как обычная бумага и может показывать текст и графику неопределенно долго, не потребляя при этом электрическую энергию и позволяя изменять изображение в дальнейшем. Электронные чернила состоят из многих тысяч крошечных капсул, погруженных в прозрачную жидкость. Внутри капсул также находится прозрачная жидкость, содержащая положительные белые частицы и черные отрицательно заряженные частицы. Такие чернила наносятся на электронную схему, состоящую из электродов. Это позволяет контролировать изображение, отображаемое на дисплее, поскольку правильное применение электрического потенциала приводит к тому, что пиксель становится белым (яркие частицы движутся вверх). Электронная бумага была разработана для преодоления недостатков компьютерных мониторов. Электронная бумага отличается: низким энергопотреблением; наилучшей читабельностью: из-за маленьких размеров пикселя пользователь получает высочайшую яркость и контрастность; электронные чернила могут быть нанесены на любую поверхность, начиная от стен и досок объявлений и заканчивая майками и ценниками в розничных магазинах; 340 их консистенция дает возможность сделать цилиндрические дисплеи, информативные на все 360°. Характеристики электронных книг 1. Диагональ экрана. 2. Разрешение экрана. Применение электронной бумаги: 1. Электронные книги. 2. Газеты. 3. Цифровые учебники. 4. Наручные часы. 5. Встроенные в банковские карты дисплеи. 6. Мобильные телефоны. Вопросы по лекции 13 1. Что такое электронная бумага? 2. Перечислить виды электронной бумаги. 3. Для чего используется технология электронной бумаги? 4. Перечислить достоинства и недостатки этой технологии. 5. Дать определение одностабильного и бистабильного экрана. 6. Как работает электронная бумага? 7. Рассказать про первую версию электронной бумаги. 8. Описать принцип действия электронной бумаги. 9. Рассказать про вторую версию электронных чернил. 10. Рассказать про третью версию электронных чернил. 11. Рассказать про четвертую версию электронных чернил. 12. Рассказать про пятую версию электронных чернил. 13. Превосходство электронной бумаги над жидкокристаллическими дисплеями. 14. Перечислить характеристики электронныхкниг. 15. Рассказать о поколении дисплеев E-Ink. 341 Лекция 14. Виртуальная реальность Краткая аннотация лекции: Рассматривается понятие виртуальной реальности, история, технология, области применения виртуальной реальности. Цель лекции: изучить основы виртуальной реальности, технологии виртуальной реальности и области применения. Виртуальная реальность (от лат. virtus – потенциальный, возможный и лат. realis – действительный, существующий) – создаваемый техническими средствами мир и передаваемый человеку через его привычные для восприятия материального мира ощущения: зрение, слух, обоняние и другие. Обычно имеется реалистичная реакция на действия пользователя Понятие «виртуальная реальность» (ВР) обычно применяется к созданным компьютером «мирам», которые ощущаются и выглядят так, как будто существуют в действительности. Большинство публикаций и статей о виртуальной реальности, а также определений, что такое ВР, относятся к: популярным статьям, которые носят, в основном, эмоциональный характер не имеют глубокого анализа сущности ВР; отражают поверхностный подход к пониманию сущности ВР на уровне интуиции. В первом, наиболее распространенном поверхностном подходе к ВР делается акцент на технических средствах: 1. Программные эмуляторы и движки 3D на настольных компьютерах с визуализацией на экране дисплея (проекции 3D=>2D). 2. Внешние аппаратные тренажеры с большими экранами (проекции 3D=>2D): кабины с манипуляторами, имитирующие тактильность (чувствительность кожи), кинестезию (перемещения тела) и т.п.; комнаты (англ. – пещера), стены которых выполнения в виде экранов (плоские (пол, стены, потолок), сферические, цилиндрические и т.д.). 342 3. Внешние экраны, генерирующие стерео-изображения – два изображения, воспринимаемых левым и правым глазами раздельно (вертикальные растры на экране, точечные маски и т.п.). 4. Проекция изображений на вращающиеся в пространстве экраны (настольный 3D экран, требующий физической изоляции от быстро вращающихся лопастей). 5. Голографические проекции, использующие в проекциях не только яркость и цвет (формирует плоскость), но и фазы световых излучений (формирует объем). 6. Носимые приспособления (wearable appliance) в виде: стерео-очков бинокулярного зрения для управления обозрением внешних экранов (управление раздельной видимостью для левого и правого глаза либо на основе цвета, либо переключения прозрачности, либо поляризации света и т.п.); стерео-очков (шлемов ВР) с генерацией стерео-пары (два изображения для каждого глаза в области плоскости линз для очков); система гироскопов для головы, дающая ориентацию в пространстве, что позволяет генерировать нужное изображение на экране в зависимости от ориентации головы и позволяет моделировать обзор на 360 град. по горизонту и 180 град. по вертикали; перчатки, костюмы и т.п. с датчиками и гироскопами в качестве манипуляторов для ориентации тела или его частей в виртуальном пространстве. Во втором, менее распространенном поверхностном подходе к ВР делается акцент на восприятии человеческих коммуникаций, называя Интернет виртуальной реальностью. Если ты в «он-лайне», то значит, уже погрузился в ВР. 343 14.1 История виртуальной реальности Если вспомнить о существовании мира фантазий, сказок, мифов и преданий, то можно считать, что идея виртуальной реальности зародилась очень давно. Фантазии так и оставались фантазиями и вымыслом, пока не появились компьютеры. Термин «Виртуальная реальность» (ВР) (Virtual Reality (VR)) был первоначально сформулирован Джероном Лениером (Jaron Lanier), организатором соответствующих исследований в 1989 году. Другие ранние исследования ВР, упоминались следующими авторами: Станиславом Лемом (Stanislaw Lem) в 1963 году «Фантоматика» в книге «Сумма технологий»; Майроном Круегером (Myron Krueger) в1970-х годах – «Искусственная реальность» (Artificial Reality), Уильямом Гибсоном (William Gibson) в 1984-м – «Киберпространство» (Cyberspace). А в начале 1990-ых годов появились термины «Виртуальные миры» (Virtual Worlds) и «Виртуальная среда» (Virtual Environments). Однако термин «Виртуальная реальность», когда завоевал популярность, стал использоваться в самых различных случаях, и очень часто совсем не по существу. Это усложняет ситуацию и вводит в заблуждение даже специалистов. Аналогичная ситуация обстоит и с понятием «Искусственный интеллект». Иногда по этой причине понятие ВР усложнялось и упоминалось как «Погружающая Виртуальная реальность» (Immersive Virtual Reality). Этим подчеркивалось, что оператор становится погруженным в ВР в искусственный трехмерный мир, который реализован средствами компьютера. Шлем с дисплеем (head-mounted display – HMD) был первым устройством, обеспечивающим оператору опыт активного погружения. Принцип действия шлема ВР основан на возникновении эффекта присутствия, когда человеку вместо визуального восприятия окружающего 344 физического мира предъявляется управляемая при помощи обратной связи проекция трехмерного изображения на плоском экране. Иванс и Сазерленд (Evans, Sutherland) продемонстрировали свой шлем с таким дисплеем еще в 1965 году. Устройство «EyePhone» стало в 1989 самым первым доступным коммерческим шлемом ВР. В оптической системе типичного шлема ВР размещено два миниатюрных экрана в виде двух визуальных каналов для каждого глаза для представления стереоскопической картины виртуального мира. Датчик, отслеживающий движение, непрерывно измеряет положение и ориентацию головы пользователя. Это позволяет согласовывать производимые компьютером изображения и выстраивать из них сцены объемного мира, соответствующие текущей ориентации взгляда зрителя и его позиции на эту сцену. В результате оператор может осматриваться вокруг, поворачивая голову вместе со шлемом, перемещаться через среду виртуальной реальности. Для того чтобы преодолеть неудобства непривычного и неудобного шлема ВР, были предложены альтернативные концепции (например, системы «BOOM» и «CAVE») для восприятия и погружения в среду виртуальной реальности. BOOM (Binocular Omni-Orientation Monitor) это устройство со стереоскопическим дисплеем в виде коробки. Экраны и оптическая система размещены в коробке, которая связана с системой шарнирных подвесок на рычаге с датчиками, регистрирующими угловые и линейные перемещения по трем степеням свободы, и вращения по трем степеням свободы. Оператор смотрит в коробку через два отверстия и видит изображение виртуального мира. Он может установить коробку в любую позиции в пределах, допускающих конструкцией устройства. Отработка ориентации объектов виртуального мира, изображаемого на экранах BOOM, осуществляется компьютером, который отслеживает при помощи датчиков все положения коробки. 345 Система CAVE (Cave Automatic Virtual Environment) была развита в университете Штата Иллинойс в Чикаго и обеспечивает иллюзию погружения человека в виртуальный мир при помощи наблюдения проекций стерео-изображений на полу и на стенах комнаты кубической формы. Несколько людей одевают легкие стерео-очки, могут свободно ходить внутри такой комнаты. Система непрерывно отслеживает положение ведущего зрителя и на основании этого формирует стерео-изображения на экранах кубической комнаты. Базовыми компонентами типичной системы «Виртуальная реальность» являются: перечни или списки с перечислением и описанием объектов, формирующих виртуальный мир, в субсистеме создания и управления объектами виртуального мира; субсистема, распознающая и оценивающая состояние объектов перечней и непрерывно создающая картину «местонахождения» пользователя относительно объектов виртуального мира; головной установочный дисплей (очки-телемониторы), в котором непрерывно представляются изменяющиеся картины «событий» виртуального мира; устройство с ручным управлением, реализованное в виде «информационной перчатки» или «спейс-болл», определяющее направление «перемещения» пользователя относительно объектов виртуального мира; устройство создания и передачи звука. Контакт пользователя с системой «Виртуальная реальность» может осуществляться голосом или с помощью специального устройства – джойстринга, обеспечивающего эффект обратной силовой связи, а также с помощью очков-телемониторов. Устройство джойстринг создает эффект обратной силовой связи, «интерфейс-перчатка» обеспечивает общение жестами, преобразуя каждое движение пальцев руки в электрические 346 сигналы, которые воспринимаются и расшифровываются с помощью компьютера. Чаще всего применяются такие устройства, как Перчатки, передающие компьютеру информацию о движениях руки (ее ориентации, положении, углах сгиба пальцев). VR-перчатки со световыми сенсорами производит известная калифорнийская фирма Virtual Technologies, Inc. Самые простые варежки их производства называются CyberGlove. Существует 18-сенсорная модель, отслеживающая движения пальцев и 22- сенсорная, способная еще и уловить сгибание/разгибание всех пальцев (кроме большого). Эти перчатки способны ошибиться лишь на 0.5-1 градуса. 22-сенсорная модель снимает показания 149 раз в секунду, а 18-сенсорная - 112. Жилеты и костюмы, вызывающие ощущения в теле пользователя непосредственно при его взаимодействии с объектами киберпространства. Шлемы-дисплеи, позволяющие видеть стереоскопическое изображение виртуального мира, подаваемое на управляемые компьютером экраны, и снабженные датчиками положения и ориентации головы. Принцип, на котором построены наиболее известные устройства виртуальная реальность – шлемы, состоит в построении изображения непосредственно на цветной LCD – матрице шлема или очков. Области использования ВР Первая область уже получила название «Симуляция реальности». Здесь речь идет разработке программ и технологий полноценной имитации различных действий или форм поведения (жизнедеятельности), внешне, психологически для человека ничем не отличающихся от соответствующих реальных действий или ситуаций. В дальнейшем виртуальные реальности, в которых достигается указанный здесь эффект, мы будем называть «имитационными». Известно, что первыми разработчиками в этой области были военные, создававшие имитации боевых событий и действий, а также тренажеры для быстрого обучения ведения боя в ситуациях, создаваемых такими имитациями. 347 В «Бизнес Уик» N1 за 1993 г. писали: «Итак, представьте себе, что вы находитесь вместе с нами в просторной, обшитой деревянными панелями комнате. Полковник Джек Торп, один из специалистов по компьюторному моделированию Управления перспективных НИОКР министерства обороны, гасит свет, включает компьютер – и в комнату с трех полутораметровых экранов, расположенных прямо перед вами, врываются грохот и сполохи танковой атаки. В мгновение ока вы оказываетесь внутри танка, несущегося по иракским пескам, и отнюдь не в качестве стороннего наблюдателя – вы выполняете ту же задачу, которая стояла перед 2-м танковым соединение м американской армии в одном из сражений операции «Буря в пустыне». И хотя качество изображения на экранах не лучше, чем при просмотре обычного видеофильма, у всех возникает ощущение абсолютной реальности происходящего: вот один из летящих прямо в танк снарядов взрывается с оглушительным грохотом – и головы зрителей невольно вжимаются в плечи. Любопытно, что во время подобных тренировок, которые проводились с военнослужищими, одни солдаты «в ходе боевых действий» нередко покрывались холодным потом, другие же от нервного напряжения изрыгали потоки проклятий и ругательств. Но этот результат – не единственный: после занятий на видеотренажере у членов танковых экипажей резко повысился уровень боевой подготовки». Естественно, что имитировать и моде лировать с помощью ВР-систем можно не только военные действия, но любые, поддающиеся описанию, операционализации и затем воплощению с помощью новой технологии. «Имитаторы, – пишет Л.Щекотова в статье «Кибернавты в зазеркалье» вырвались из-под опеки военных. Широко известны спортивные тренажеры (для лыжников, велосипедистов и проч.), симулирующие «бегство из помещения»: спортсмен передвигается в виртуальном пространстве, «реалистическом» или «абстрактном» – по желанию. Музыканты отрабатывают технику на виртуальных инструментах, не беспокоя окружающих. На подходе – хирургический симулятор для операций на призрачном пациенте призрачными инструментами. Начинающие врачи смогут отрабатывать технику не в теории и не на 348 хладном трупе, а на «живом» теле, кожа и внутренние органы которого реагируют на каждое движение скальпеля, даже появляется кровотечение. Инструменты подает виртуальная медсестра, а рядом с операционным столом стоит не менее виртуальный врач инструктор, который комментирует ход операции и дает указания и советы». Однако нельзя и преувеличивать современные возможности симуляции и имитации, эти технологии по признанию специалистов (например, Майрона Крюгера) находятся пока еще в зачаточном состоянии, представляют собой главным образом демонстрационные модели. Движения симулированных объектов выглядят слегка плоскими и неравномерными. Тяжелые очки-видеофоны ограничивают движения головы. Качество изображения оставляет желать лучшего. Между командами и их исполнением наблюдаются неприятные задержки. Проблемы и с перчатками – оптические волокна хрупки и часто ломаются; перчатки лучше передают взмахи руки, чем более тонкие движения. Более того, регенерация реалистической компьютерной графики и полноценных симуляций требует огромной компьтерной мощи: приходиться подключать несколько компьтеров и думать об оптимальном распределении нагрузки. К тому же написать и проверить ПО, необходимое для создания ВР, весьма сложно – при этом, как выяснилось, практически невозможно избежать ошибок». |