Компьютерное железо в последние годы прогрессирует со страшной скоростью. Частота процессоров регулярно удваивается, объемы памяти и винчестеров растут, скорость доступа к ним тоже увеличивается. Видеокарты способны генерировать практически фотореалистичные трехмерные изображения в реальном режиме времени, мониторы становятся все больше, а картинка на них - все четче. А вот средства ввода - мышь и клавиатура - практически не изменялись с самого момента своего появления. То есть, по компьютерным меркам, со времен просто-таки доисторических. Однако для работы в трехмерном мире, к которому медленно, но верно приближаются системы отображения информации (наголовные дисплеи, стереодисплеи и так далее), эти устройства приспособлены слабо.

С другой стороны, практически в любом фантастическом фильме, изображающем технологии будущего или виртуальную реальность, герои манипулируют компьютерами непосредственно своими руками - берут и перемещают объекты, печатают на виртуальной клавиатуре. И делается все это при помощи перчаток виртуальной реальности. Собственно, эти перчатки стали таким же неотъемлемым символом виртуальной реальности, как видеошлем или наголовный дисплей. И это неудивительно, ведь рука всегда была самым главным средством влияния человека на окружающий мир. Ну а если окружающий мир должен стать виртуальным, значит, в нем должна присутствовать виртуальная рука. Осталось только сделать устройство, которое перенесет вашу руку в компьютер. Но если в фантастике все это выглядит легко и просто, то что же мы имеем в реальном мире?

Попытки создать такое устройство предпринимаются уже давно и более-менее успешно. Однако, как правило, речь идет о перчатках, разработанных для научных исследований в области альтернативных интерфейсов или каких-то сугубо специфических приложений. В качестве примера можно назвать перчатку DataGlove, созданную еще в 1987 году фирмой VPL Research (кстати, именно эта перчатка использовалась в фильме "Газонокосильщик"). Было и несколько других разработок.

Однако первая попытка внедрить новое средство ввода на массовый рынок была предпринята только в 1989 году, причем компанией отнюдь не компьютерной. Тогда компания Mattel Toys (производитель игрушек) выпустила в широкую продажу перчатку под названием PowerGlove, предназначенную для использования с игровой приставкой Nintendo Entertainment System (NES) вместо гейм-пада. Перчатка была разработана фирмой Abrams-Gentile Entertainment на основе DataGlove по лицензии VPL Research. PowerGlove представляла собой прочную перчатку из лайкры, в пальцы которой были вплетены пластиковые датчики, покрытые токопроводящим составом. Датчики позволяли определить, согнуты пальцы или нет. Кроме того, на перчатке размещались ультразвуковые излучатели и несколько кнопок, совпадавших с кнопками геймпада. Положение перчатки в пространстве считывалось при помощи нескольких микрофонов, которые улавливали ультразвук с передатчика. Таким образом, вся система позволяла определить трехмерные координаты руки, угол поворота ладони и сгибание пальцев.

Впрочем, работала PowerGlove не очень хорошо. Пространственное разрешение было низким, и система часто сбоила из-за некачественных микрофонов. К тому же она не любила отраженный звук, а руку все время приходилось держать направленной на микрофоны, так что она быстро уставала. В общем, первый блин получился комом, потому что устройство хоть и было интересным с технической точки зрения, но с точки зрения потребителя - совершенно бесполезное. Mattel в течение года свернула производство PowerGlove и больше к этой идее не возвращалась. Тем не менее, PowerGlove до сих пор пользуется определенной популярностью, поскольку до недавнего времени это было единственное доступное устройство для любительских экспериментов с виртуальной реальностью. К тому же ее было достаточно легко подсоединить к обычному ПК.

Почему до недавнего времени? Потому что чуть меньше года назад на рынке появилось новое устройство - перчатка P5 производства американской фирмы Essential Reality (www.essentialreality.com). P5 позиционируется, в первую очередь, как игровое устройство и оценивается соответствующе - $80 (правда, купить ее можно только на территории США или через Amazon.com). Надо сказать, что ноги у P5 растут тоже из разработок вездесущей VPL Research (а точнее, из ее патентов). Но выполнена перчатка уже на совершенно другом техническом уровне.

P5 состоит из двух частей - собственно перчатки (это, скорее, даже не перчатка, а эдакая накладка на руку) и базовой станции. Базовая станция включается в порт USB и не требует внешнего питания. Перчатка, в свою очередь, включается проводом в базовую станцию. На тыльной стороне "ладони" расположено 8 инфракрасных светодиодов (что характерно, цифровая камера их не "видит", хотя свет от обычного пульта ДУ видит великолепно), которые позволяют базовой станции отслеживать перемещения руки в пространстве. В базовой станции, судя по всему, находятся две инфракрасные камеры - это позволяет более надежно следить за перчаткой и точно определять расстояние до нее. Зона видимости базовой станции составляет 45° по вертикали и горизонтали и около полутора метров в "глубину". В этом конусе P5 может отслеживать координаты руки по всем трем осям с точностью до 0.6 сантиметра (на расстоянии 60 см от базы), а также поворот и наклон ладони с точностью до 2°. Опрос координат происходит с частотой 40 герц (задержка составляет 12 миллисекунд). Кроме светодиодов системы слежения, в перчатку встроены пять резиновых "пальцев" с датчиками изгиба. К настоящим пальцам они крепятся пластиковыми кольцами и меряют изгиб с точностью в 1.5°. Еще на тыльной стороне перчатки имеются четыре кнопки, одна из которых - программируемая (остальные служат для калибровки, включения/выключения и переключения режимов работы). Таким образом, в терминах джойстика P5 имеет 11 аналоговых осей и одну кнопку. С технической стороны это, пожалуй, все. А теперь посмотрим, что со всем этим можно делать.

Перчатка сразу же может работать в качестве замены мыши. Движениями руки можно гонять курсор по экрану, а сгибанием пальцев - нажимать на кнопки. Работать с перчаткой в этом режиме, конечно, не так удобно, как с мышью, но после некоторой тренировки получается достаточно адекватная замена. Однако, как совершенно правильно сказал один из счастливых обладателей P5 на форуме Essential Reality, "кому нужна кривая мышь за $80"? Но больше с P5 сделать практически ничего нельзя. В комплекте с ней идут три игры (Hitman 2, Beachhead и Tigerhunt). Сразу можно сказать, что в шутеры вроде Hitman с перчаткой играть неудобно - недостаточная точность позиционирования и необходимость часто центровать руку заново совершенно не сочетаются с экшеном в реальном времени. Кроме того, с сайта компании можно скачать модули для поддержки перчатки в Black&White и Serious Sam 2. Вот в Black & White возможности P5 раскрываются в полном объеме. Дело в том, что в этой игре в качестве основного инструмента интерфейса и так использовалась виртуальная рука в трехмерном пространстве. Так что поддержка перчатки в нее интегрируется самым естественным образом. Теперь предметы на экране действительно можно хватать и бросать, можно указать на предмет и особым жестом приблизить к нему камеру, можно совершенно естественным образом рисовать заклинания в воздухе рукой, как это и было задумано создателями Black&White. Но, увы, это единственная игра, в которой возможности перчатки раскрываются в полной мере.

Было бы прекрасно, если бы программисты Essential Reality сделали систему распознавания жестов, которую можно было бы связать с командами в играх или Windows (как это делается практически для всех игровых контроллеров вроде джойстиков, рулей и т.д.), но, опять, увы. Они уже давно это обещают, но результата все нет. Нет и плагинов, которые обеспечивали бы поддержку перчатки в пакетах 3D-графики (хотя пользователи требуют такие плагины с момента выхода P5 на рынок). Правда, есть SDK, с помощью которого, в принципе, любой может прикрутить P5 к нужному приложению. Но перчатка ориентирована, в первую очередь, на игроков, а они вряд ли захотят заниматься программированием. Так что P5, судя по всему, грозит участь PowerGlove и множества других интересных девайсов, умерших из-за отсутствия нормальной программной поддержки. Как ни жаль, но пока что P5 является очень прикольным и технически интересным, но практически совершенно бесполезным устройством.

Пока что мы рассматривали, так сказать, потребительские товары, ориентированные на массовую аудиторию. Однако есть в мире компьютерных перчаток и свой hi-end. Например, перчатка CyberGlove (22 датчика изгиба позволяют полностью описать конфигурацию кисти) от компании Immersion (www.immersion.com). Собственно, чтобы не мелочиться, посмотрим сразу на головной продукт Immersion - рабочую станцию Haptic Workstation.

В ее комплект входят сама перчатка, устройство обратной тактильной связи CyberTouch (вибраторы, которые позволяют ощущать фактуру материала пальцами), устройство силовой обратной связи для пальцев (CyberGrip - эдакий металлический скелет кисти с сервомоторчиками, который передает требуемую нагрузку на каждый палец в отдельности) и устройство обратной связи для всей руки (суставчатый рычаг CyberForce cо стационарным креплением и сервомоторами, фиксирующий руку в нужном положении). Все это устройство целиком позволит вам положить руку, скажем, на штурвал самолета (CyberForce зафиксирует ее в нужном положении), обхватить его пальцами (CyberGrip придаст пальцам форму рукоятки штурвала) и ощутить вибрацию самолета при взлете (тактильная обратная связь CyberTouch). А информацию о положении и конфигурации руки для всех этих систем обратной связи как раз и будет генерировать перчатка. Для полного погружения в виртуальность к Haptic Workstation прилагается регулируемое автомобильное кресло и стереоскопический наголовный дисплей. Предназначается все это для исследователей, дизайнеров сложного оборудования и просто тех, у кого очень много денег (ибо стоит Haptic Workstation как небольшая подводная лодка). В принципе, именно к такой конфигурации должна стремиться любая система виртуальной реальности. Вот только вряд ли она станет массовой в ближайшее время. Кстати, если вас заинтересовала эта тема, очень рекомендую посмотреть видеоролики с сайта Immersion - Haptic Workstation в действии впечатляет со страшной силой.

Константин АФАНАСЬЕВ

Виртуальная клавиатура

Полный перенос виртуальной руки в компьютер - цель очень призрачная и пока не сильно актуальная. Как минимум, для того, чтобы ее адекватно использовать, потребуется разработка соответствующей трехмерной операционной среды и операционной системы. А по сложности и своему значению эта задача вполне сравнится (а скорее всего, и превзойдет) с переходом от текстового к графическому оконному интерфейсу. Но ведь существует задача поменьше и весьма актуальная - создание виртуальной клавиатуры. И она вполне успешно решается уже сейчас.

Еще в конце прошлого года европейская фирма Senseboard (www.senseboard.com) анонсировала свою разработку, которая так и называется - Virtual Keyboard. Представляет она собой два браслета-переростка, которые надеваются на ладони. Датчики в браслетах фиксируют движения мышц кисти и интерпретируют их в напечатанные буквы. Правда, для работы с senseboard надо владеть методом десятипальцевой слепой печати. Зато это устройство можно подключать к любому компьютеру или PDA и "печатать" на любой твердой поверхности. Впрочем, прототип Virtual Keyboard, представленный на прошлогоднем Comdex, работал достаточно медленно и неуверенно (нетренированный человек так и не смог напечатать с его помощью что-то осмысленное). Но компания обещала к коммерческому релизу исправить эти недостатки.

Вторая разработка принадлежит корейской Samsung и называется Scurry. Как видите, это устройство значительно больше напоминает перчатку, чем предыдущее. Принцип работы основан на эффекте гироскопа и позволяет точно измерять перемещения пальцев относительно ладони. Перемещения же преобразуются в нажатия кнопок на виртуальной клавиатуре. Samsung представила прототип Scurry на том же Comdex и даже обещала начать продажу уже в начале этого года. Надо сказать, что, по словам очевидцев, Scurry работала намного эффективнее Senseboard.

Про третью разработку - виртуальную клавиатуру фирмы Canesta (www.canesta.com) - мы уже писали в прошлом году. Впрочем, напомню подробности, поскольку из всех трех она выглядит наиболее концептуальной и в то же время наиболее работоспособной.

Итак, устройство состоит из инфракрасного излучателя, приемника и системы подсветки. Излучатель испускает инфракрасный свет, который отражается от предметов перед ним. Приемник улавливает отраженный свет, и таким образом определяется положение пальцев руки перед устройством (расстояние определяется по временной разнице между испусканием и приемом отраженного света). Все это вместе действует по принципу радара. Подсветка проецирует на поверхность перед устройством изображение клавиатуры. Все очень просто, элегантно, компактно и не имеет движущихся частей. Идеальное решение для PDA и мобильных телефонов.

Константин АФАНАСЬЕВ