Новые технологии и их применение, Не путать с новостями железа Опции

[Dervish]

Орбитальный дартс



Суть проекта, получившего название Rods from God ("Стрелы бога"), сводится к следующему. На низкую орбиту выводятся два спутника, один из которых обеспечивает управление, а второй несет боеприпасы. Стрелы при диаметре около 30 сантиметров могут достигать в длину шести метров, сообщает Popular Science. Получив команду с Земли, управляющий спутник отдает приказ на сброс одной из стрел, которая примерно через пятнадцать минут скоростного падения поражает цель. Взрывчатка при этом не применяется, а разрушение объекта (в том числе и находящегося под поверхностью) достигается за счет использования огромной кинетической энергии, которую снаряд набирает за время падения. Такие стрелы будут защищены специальным покрытием, предотвращающим сгорание при движении в атмосфере со скоростью до 11 км/с.

Вывод двух спутников вместо одного должен снизить расходы на "перезарядку" системы Rods from God, поскольку в этом случае не придется повторно запускать на орбиту управляющее оборудование. Впрочем, по мнению ряда экспертов, подобный военный комплекс будет очень сложно реализовать на практике. Во-первых, большая масса снарядов сделает их доставку на орбиту очень и очень дорогой. А, во-вторых, для обеспечения должной зоны покрытия придется запустить далеко не одну пару спутников. Так или иначе, даже если проект Rods from God и получит "зеленый свет", произойдет это не ранее чем через пятнадцать лет.

[Magic]

Стереографика: очки с ЖК прерывателями



Введение

 Uho.gif ( 2.45 килобайт ) Кол-во скачиваний: 46


Человек видит мир двумя глазами. Так, как между глазами имеется определённое расстояние (стерео база), то левый глаз и правый передают в мозг разную картинку. Допустим, вы смотрите на небольшой объект, находящийся на некотором расстоянии от вас. Если из центра глазного яблока каждого глаза провести луч до видимого объекта, то вы увидите, что между двумя этими лучами будет определённый угол. Этот угол меняется в зависимости от расстояния до объекта. Чем дальше от вас объект, тем угол меньше. Чем ближе - тем больше. Этот угол может колебаться в пределах от 60о до нуля, то есть, когда два луча будут параллельны.

 Scheme1.gif ( 7.36 килобайт ) Кол-во скачиваний: 142


На экране компьютера все изображения выглядят плоскими, какими бы трёхмерными они ни были в игре. Это потому, что человек смотрит на монитор, на экран которого и проецируется всё изображение, то есть, расстояние до ближних и дальних объектов для нас одинаково. К сожалению, изменить это расстояние мы не в силах. Даже существующие сейчас трёхмерные мониторы не в состоянии воспроизводить реальное расстояние между объектами. Поэтому, всё что мы можем - это обмануть наш мозг. Мозг человека складывает картинки, полученные с каждого глаза и определяет расстояние до объекта. Обмануть его достаточно просто. Для этого мы должны рассчитать картинку, видимую отдельно левым и правым глазом и показать её таким образом, чтобы каждый из глаз видел своё изображение. В этом случае в мозгу человека два изображения сложатся и человек увидит изображение объёмным. Реализовать данную задачу на программном уровне легко, тем более, что подавляющее большинство современных игр - трёхмерные и компьютеру ничего не стоит рендерить картинку с двух позиций, находящихся на одной горизонтальной прямой на расстоянии нескольких сантиметров друг от друга (стерео база). Другое дело - аппаратный уровень.

Здесь самым простым способом станет подача изображения из двух источников - двух мониторов. Для этого можно было бы использовать два обычных монитора, или просто HMD (head mounted display) - виртуальный шлем с возможностью вывода разного изображения на каждый глаз. В подобных шлемах, как правило, установлены два небольших жидкокристаллических экрана, каждый из которых показывает глазу свою картинку. Это идеальный вариант. Но такой идеальный вариант по карману далеко не всем, так как такие шлемы стоят тысячи долларов. Другое дело - использовать для просмотра стереоизображения один монитор настольного компьютера.

Понятное дело, что с одного монитора два глаза видят одну и ту же картинку. Тогда основная задача - сделать так, чтобы изображение, подаваемое на левый и правый глаза было разным. Один из самых простых способов был уже рассмотрен нами ранее - это метод применения светофильтров, известный также как анаглиф (anaglyph). Суть его в том, что картинка рендерится чересстрочно для левого и правого глаза, но в одном из них полностью отсутствует красный цвет, а в другом - присутствует только он. На глаза надеваются очки с красно-синими светофильтрами. В результате один глаз видит только красный цвет, а другой - зелёный и синий (и их суммы). В мозгу две картинки накладываются, создавая эффект полноцветного стереоизображения.

LCS очки

 Bikeguy.jpg ( 22.89 килобайт ) Кол-во скачиваний: 139


Другой способ заключается в том, что на экран последовательно выводятся изображения для левого и правого глаз. То есть, компьютер обрабатывает каждый кадр с двух позиций камеры, после чего выводит на экран картинку для левого, а затем для правого глаза одного и того же кадра, после чего снова следует картинка для левого глаза, но уже следующего кадра. И так всё время. Человеческий мозг обладает некоторой инерцией. И в его видеопамяти, если можно так сказать, в течение долей секунды хранится изображение, которое глаз уже не видит. На этой основе и работает кино и телевидение. Чтобы направить в каждый глаз свою картинку, нам пришлось бы асинхронно моргать с частотой, равной половине частоты кадров монитора. То есть, при 100 Гц на экране монитора мы должны были бы моргнуть левым и правым глазом по 50 раз в секунду, чтобы увидеть стереокартинку. Честно сказать, хватило бы и двадцати пяти раз, но даже такая частота невозможна для обычного человека. Поэтому мы прибегаем к тому же эффекту, что используется в кинопроекторах. Если вы видели когда-нибудь киноплёнку, то должны были обратить внимание, что каждый кадр находится как бы в своей рамке. И если быстро провести плёнку перед объективом проектора, то кино вы на экране не увидите. А всё потому, что в киноаппаратах предусмотрено специальное устройство - аптюратор. Это механический экран, закрывающий объектив, когда в него входит граница между кадрами. Вот почему сам момент смены кадров мы не видим. Но картинка на киноэкране не дёргается и сам момент, когда объектив проектора закрыт, мы не воспринимаем. Всё это основано на инерции мозга.

Тот же самый принцип заложен в подавляющем большинстве современных стереоочков. Такие стереоочки носят название LC Shutter Glasses (LCS очки), или очки с жидкокристаллическими прерывателями. По своей сути, такие очки состоят из двух аптюраторов, закрывающих для нас изображение. Только, во-первых, в нашем случае аптюраторы асинхронные, то есть, они закрывают обзор левому глазу, когда на экране картинка для правого и наоборот. Ну и во-вторых, в нашем случае, в очках нет никакой механики - всё электронное, на жидких кристаллах. Жидкие кристаллы не обладают инерцией. По крайней мере, в пределах времени, которые нас интересуют. В обычном состоянии они прозрачны, почти как стекло. Но при подаче импульса это стекло становится чёрным и почти не пропускает свет. К сожалению, в нашем случае от этих "почти" никуда не деться. Стандартные LCS очки имеют два ЖК экрана, по одному на каждый глаз и синхронизатор. Как вы уже поняли, экраны закрывают от глаз ненужное изображение, а вот синхронизатор выполняет совсем другую функцию. Его основные задачи - выловить сигнал о подаче стереоизображения на монитор и подать на очки импульсы необходимой частоты для того, чтобы каждый из экранов моргнул с частотой, ровно в два раза меньшей, чем частота кадров монитора. Очень часто контроллер не может определить, что видеокарта подаёт стереоизображение. В таких случаях включение стереоочков производится в ручную, с помощью кнопок на контроллере, или программно, в зависимости от его типа.

Page Flipping

Для того, чтобы доставить на каждый глаз своё изображение, существует много разных способов. Самые распространённые - это Page Flipping и Interlaced Page Flipping. Суть обоих способов мы уже рассмотрели выше. На экран последовательно передаются левые и правые вариации одного и того же изображения, а стереоочки контролируют, какому глазу что видеть. Разница между обычным чередованием картинок и чересстрочном в том, что во втором случае видеокарта рендерит в два раза меньше строк для каждого изображения, то есть для левого глаза - чётные, а для правого - нечётные. В результате видеокарта производит работу, равную рендерингу одного кадра, и если не считать записи изображения в кадровый буфер, то этот способ наиболее быстрый по сравнению со стандартным чередованием изображений, где на каждый кадр игры рендерится два полноценных кадра - для левого и правого глаз. По качеству картинки, естественно, чересстрочное чередование уступает обычному.

Эффект

Стереоэффект можно оценить двумя параметрами: глубина провала и высота выступа. Первый означает, насколько глубоко может провалиться изображение вглубь монитора, а второй - насколько оно может далеко из него вылезти.

 Scheme2.gif ( 22.48 килобайт ) Кол-во скачиваний: 130


Для восприятия нормального трёхмерного мира достаточно, чтобы глубина была не более 30 см, а выступ - не более 5 см. Естественно, это кажущиеся величины, но если их превысить, то стереоизображение уже не будет восприниматься должным образом. Обычно глубина и выступ регулируются в драйверах.

Аппаратное обеспечение

Аппаратно очки, как мы уже упоминали, состоят из самих очков и синхронизатора. Причём, если все очки LCS имеют одинаковую конструкцию, то синхронизаторы бывают совсем разные. За время своего существования стереоочки перешли от внешних синхронизаторов, подключающихся к компьютеру через COM или LPT порт и внутренних ISA карт к внешним, включающимся в разрез кабеля от монитора к видеокарте и встроенным в саму видеокарту.

 Scheme3.gif ( 19.12 килобайт ) Кол-во скачиваний: 145



Перед нами типичная схема подключения стереоочков. Кабель от монитора (a) идёт к видеокарте (d) через Pass-through кабель ( от гнезда (e) к гнезду ©. На этом пути от сигнала отбираются данные о частоте развёртки монитора и передаются на синхронизатор в гнездо (h). Синхронизатор внешний, он питаетс от блока питания (i) и включается вручную. В синхронизатор подключаются очки (m). Таким образом, как видно, очки можно подключить к любой видеокарте.

Синхронизатор

Синхронизаторы могут быть разными. Некоторые представляют собой отдельные платы, но такие нас не интересуют. Синхронизатор может нести в себе функции не только подачи импульсов на экраны очков, но и распознавания чересстрочного изображения и последовательном удаления чётных, или нечётных строчек. Синхронизатор требует очень мало электроэнергии для работы, а потому, чтобы не занимать отдельную розетку, может питаться от PS/2 порта клавиатуры. Одни синхронизаторы имеют ручное включение, другие - программное. В последнем случае они ждут специального сигнала, например, голубой линии в самом низу экрана, чтобы начать работать. В случае, когда управление программное, вся работа очков зависит от драйвера и теряется универсальность, потому что не все драйвера могут правильно инициализировать те, или другие очки. Некоторые синхронизаторы могут в процессе работы вручную поменять синхронизацию глаз. Это необходимо, потому что очень часто программы ошибочно синхронизируют левый глаз с правым изображением и наоборот.

Очки

Сами LCS очки могут подключаться к синхронизатору по проводу, либо же быть беспроводными. Второй случай предпочтительнее, так как даёт большую свободу движения. Беспроводные очки с ЖК прерывателями получают импульсы посредством инфракрасной связи, в этом случае ИК передатчик встроен в синхронизатор, или вынесен отдельно. Так как обратной связи между очками и синхронизатором нет, то к одному ИК передатчику можно подключить десятки очков, то есть, обслуживать десятки пользователей. Тут всё зависит от мощности передатчика.

 Crystaleyes.jpg ( 14.59 килобайт ) Кол-во скачиваний: 130


Жидкокристаллические экраны требуют питания для работы. Но электроэнергия по воздуху не передаётся, а посему в очках часто встраиваются батарейки, или аккумуляторы. Это, как правило, слабые лёгкие батарейки, на которых очки работают от 50 до 300 часов.

Уже непосредственно сами очки также различаются друг перед другом. Прежде всего, отличаются они размерами экранов. Чем больше размеры жидкокристаллических экранов, тем больше угол обзора, но и тем дороже очки. Стандартные размеры одного экрана приблизительно составляют 42x25 мм. В очках, имеющих большие экраны, удобнее работать за большими мониторами, или проекционными экранами. Сами по себе ЖК экраны очков могут также быть различными. Они имеют разную прозрачность в отключенном состоянии и разную прозрачность во включенном. Дороже всего ценятся те очки, которые имеют стеклянную прозрачность, а когда надо, их экраны не пропускают свет.

Для защиты от бликов очки могут иметь специальное антибликовое стекло перед экранами. Это очень удобно при работе в светлой комнате, но часто из-за антибликового стекла создаётся эффект "тени" изображения.