Эта статья была опубликована в журнале OYLA №3(43). Оформить подписку на печатную и онлайн-версию можно здесь.

«Матрица», «Газонокосильщик», «Трон», «Исходный код», «Первому игроку приготовиться» — все эти фильмы объединяет будоражащая идея: что, если человек может попасть «внутрь» компьютера и жить в другом, виртуальном мире? Оказывается, в наше время это не такая уж и фантастика.

Термин «виртуальная реальность» появился совсем недавно, в 1989 году. Придумал его учёный и разработчик Джарон Ланье, основавший VPL Research, Inc. — первую в мире компанию, производящую VR-продукты для массового распространения. Что же понимал Ланье под «виртуальной реальностью»?

В том-то и проблема: люди до сих пор толком не определились, что это! Одно из основных определений гласит, что так называется искусственно созданный мир, который человек воспринимает разными органами чувств и на который может как-либо воздействовать. Можно ли тогда считать обычную компьютерную игру виртуальной реальностью? А интернет в целом? Пока программисты и философы спорят, мы будем придерживаться самого популярного мнения: для виртуальной реальности нужны специальные очки и прочее оборудование, которое позволяет человеку почувствовать себя «внутри» другого мира. Именно такую технику производила компания Джарона Ланье.

Следующий момент, который нужно прояснить: дело не только в играх и других развлечениях. Конечно, многим интересно помахать мечом или пострелять с полным погружением в виртуальный мир, но для VR есть и более полезное применение. Например, если ваша будущая профессия связана с управлением сложной техникой и риском для жизни, вполне вероятно, что учиться вы будете на специальном VR-тренажёре. Именно так осваивают нужные навыки современные солдаты, космонавты, сапёры, машинисты, хирурги и многие другие. А ещё виртуальную реальность активно используют психологи: погрузившись в мир симулятора, пациенты сталкиваются со своими страхами и учатся с ними бороться. Исследования, проведённые в Университете Южной Калифорнии, показывают, что такая терапия помогает людям справиться с боязнью высоты, пауков, публичных выс­туплений и посттравматическими расстройствами.

Звучит здорово и футуристично — в чём подвох? Наш организм оказался не готов к жизни, моделируемой компьютером. У многих людей, использующих VR-очки, быстро устают глаза, кружится или болит голова, подкатывает тошнота. Возможны даже судороги и обмороки! Такое, правда, случается лишь в одном случае из четырёх тысяч, но для массовой технологии подобная статистика губительна. Это не значит, что виртуальную реальность нужно запретить от греха подальше — просто ей требуется доработка. Тем более у неё уже такой длинный путь позади!

Все началось ещё в XIX веке, когда физики Уитстон и Эллиот (даже не зная о схожести своих интересов) занялись исследованиями в области оптики и стереоскопии. В качестве эксперимента Эллиот сделал деревянные очки, в которые вставил две картинки, практически идентичные, но сделанные с двух разных точек обзора. Картинки устанавливались так, чтобы каждый глаз видел только одну из них — и вуаля, зрение обмануто, человек видит объёмное изображение! Аналогичные исследования проводил в это же время Уитстон, и именно он придумал термин «стерео­скоп». В дальнейшем и другие учёные создали свои версии стереоскопических очков, которые стали популярной забавой в Европе.

До первых компьютеров было ещё далеко, и идея «морочить» людям голову подобным образом долгие годы развивалась лишь на страницах фантастических романов. Писатели пошли дальше обмана зрения и выдумывали самые причудливые приспособ­ления. В романе «О дивный новый мир» Олдоса Хаксли люди будущего ходят в кинотеатры, где можно почувствовать ароматы и электрические импульсы. Примерно то же описывается в рассказе «Очки Пигмалиона» Стенли Вейнбаума: герой надевает что-то вроде противогаза, который помимо видео и звука имитирует запахи и дуновение ветра.

Попытки создать настоящую систему виртуальной реальности увенчались успехом только в 1950‑х. В американских парках развлечений появился аттракцион Sensorama, который придумал не инженер или физик, а кинематографист Мортон Хейлиг. Устройство больше походило на громоздкий медицинский аппарат, чем на игру: нужно было влезть на массивный вибрирующий стул и сунуть голову в большой ящик. Так пользователь аттракциона мог почувствовать себя на свидании с девушкой или за рулём крутого мотоцикла, а помогали ему в этом 3D-изображение, объёмный звук, генератор запахов и кресло, трясущееся в напряжённые моменты. Фантазия стала реальностью!

И всё-таки… желающие попасть в виртуальную реальность довольствовались фото и видео, а не миром компьютерной анимации. Ситуация изменилась, и то лишь отчасти, в 1968 году с появлением «Дамоклова меча» — проекта сотрудников Массачусетского технологического университета под руководством Айвена Сазерленда. Конструкция была внушительная и крепилась к потолку (отсюда и название), а вот умела совсем немногое: могла отследить положение головы испытателя и начертить перед его глазами простейшую геометрическую фигуру. По сути, это была технология на грани виртуальной и дополненной реальности. С одной стороны, по конструкции шлем очень напоминает современные VR-технологии. С другой — увидеть в нём можно было не целый мир, а лишь отдельные объекты, как это предлагает дополненная реальность.

В восьмидесятых начался бум киберпанка, и каждая уважающая себя компания на рынке электроники поспешила выпустить свой VR-продукт. Это было… ужасно. Технологии не позволяли выдавать картинку разрешением больше чем 384 на 224 пикселя, что вызывало жуткие головные боли и усталость глаз. При этом заплатить за эдакое домашнее устройство для пыток от, к примеру, компании Nintendo нужно было не менее 180 долларов! Геймеры и разработчики отложили мечту о виртуальной реальности в долгий ящик.

И вот в 2012 году на базе Кикстартера некий Палмер Лаки начинает сбор средств для раскрутки VR-шлема, который он собрал в гараже родителей. Двадцатилетний изобретатель получает от интернет-комьюнити больше двух миллионов долларов! Сегодня его изобретение известно многим под названием Oculus Rift — оно стало отправной точкой для создания целой плеяды устройств виртуальной реальности.

Принцип работы современного VR-шлема не особо изменился со времён стереоскопа. Экран разделён на две части, и каждая транслирует изображение на соответствующий глаз. Поверх экрана ставятся специальные линзы, которые «округляют» картинку до 110 градусов зоны видимости. Благодаря этому вы не видите края экрана боковым зрением.

Разрешение, которое поддерживает стандартный шлем, составляет 2160 на 1200 пикселей (популярное среди мониторов и телевизоров Full HD — всего 1920 на 1080). Частота обновления — 90 герц. Для обычного геймера это вполне пристойные и не дешёвые параметры, но для обмана мозга в виртуальной реальности этого не хватает. Человеческий глаз улавливает приблизительно 576 миллионов пикселей, а потому, надев VR-шлем, вы видите «мыльное» изображение, которое не позволяет поверить в реальность происходящего.

Гораздо легче обмануть наш вестибулярный аппарат. Шлем оснащён датчиками движения: вам не нужно крутить мышкой или стиком геймпада, чтобы оглядеться. Достаточно повертеть головой. И в этом ещё одна проблема виртуальной реальности: если в ответ на ваше движение картинка не обновляется в течение 50 миллисекунд, вас начинает подташнивать. Может быть, вы и не поверите в реальность виртуального мира, но ваш организм точно окажется под впечатлением.

Чтобы бороться с неприятными симптомами, система должна иметь как можно больше информации о ваших движениях. В шлем встроен гироскоп (он измеряет, как меняется угол наклона), акселерометр (следит за скоростью перемещения) и магнитометр (чтобы корректировать смещение). Также перед игроком ставится камера, которая отслеживает положение его тела.

На шлеме оборудование не заканчивается. Вместо привычного геймпада можно взять специальные контроллеры, и тогда персонаж в виртуальной реальности будет повторять движения ваших рук. Электростатические перчатки имитируют прикосновения к разным поверхностям, а специальные беговые дорожки не позволят увлёкшемуся виртуальными приключениями уйти далеко.

Фантасты делятся на два лагеря. Одни восторгаются тем, сколько новых миров мы можем открыть, а другие побаиваются, что виртуальная реальность заменит нам настоящую. Пожалуй, правы и те и другие.

Технологии VR не стоят на месте и, возможно, скоро все мы обзаведёмся шлемами и костюмами. Главное, не забывайте жить и своей жизнью — здесь тоже есть на что посмотреть.