Virtuaalreaalsus ellu

Virtuaalsus on hiilinud tasapisi reaalsusesse ja seda sõna ja mõistet võib kohata päris tihti: paljud dokumendid on juba digitaalsed; meil on kasutusel e-riigi rakendused. Raha, mis on pangas pangakontol, on samuti virtuaalne kuni kasutame maksmiseks pangakaarti või teeme ülekandeid. Kuigi üht-teist virtuaalset on igapäevaelus olemas, peitub kolmemõõtmelistes arvutisimulaatsioonides suur hulk seni laiemalt kasutamata võimalusi, kirjutab Marko Palm digitark.ee-s.

Võimalik on see kõik tänu sellele, et arvutid ise on muutunud odavamaks ilusamaks väiksemaks ja võimsamaks. Arenenud on arvutitarkvara ja kasutusvõimalused. Igapäevakasutuses olevatest arvutitest on enamikel olemas piisavalt hea graafikakaart ja protsessor, et tuua meieni virtuaalsed 3D maailmad. See avab meile juba praegu ning lähemas tulevikus järjest rohkem uusi ja põnevaid võimalusi, mida avastada.

Mis on virtuaalne reaalsus?

Virtuaalseks reaalsuseks (VR) loetakse tehnoloogiat, mis võimaldab arvutikasutajal osa saada arvutis simuleeritud keskkonnast. Osad arvutisimulatsioonid võivad põhineda päris maailmal ja jäljendada meile teada tuntud igapäevast keskkonda. Lisaks on võimalik, et virtuaalmaailmas on loodud midagi täiesti uut ja fantaasial põhinevat, mida meile tuttavas pärismaailmas ei eksisteeri.

Kuidas saad seda ise proovida?

Alustuseks on kõige lihtsam virtuaalset maailma kogeda läbi arenenud arvutimängutööstuse toodangu. Aasta aastalt on see meelelahutuslik ajaviide muutunud järjest realistlikumaks. Mängudesse on tekkinud suured kolmemõõtmelised tasemed. Neis on jäljendatud realistlikult ilmastikuolusid nagu vihm ja lumi. On loodud suuri kolmemõõtmelisi linnasid ja suuremahulisi avamaastikke, kus mängu tegevus toimub. Selliseid näiteid võiks tuua veel mitmeid. Mida võimsamaks arenevad graafikakaardid ja protsessorid, seda reaalsemaid efekte ning detailsemaid virtuaalseid maailmu saavad programmeerijad ja arvutigraafikud luua.

Milleks kasutatakse VR simulatsioone?

VR tehnoloogiat kasutatakse lennusimulaatorites pilootide koolitamiseks, internetis suhtlemiseks (Second Life, IMVU), e-poodides (näiteks siin ja siin), projekteerimisel, meditsiinis, militaarotstarbel, maastikuarhitektuuris, golfisimulaatorites (üks esimesi Eestis) ja mujalgi. Kui praegu on standardiks enamasti arvutiekraanile või projektoriga seinale kuvatav pilt ja enamasti saame käsklusi anda klaviatuuri või arvutihiire abil, siis just see on peagi muutumas. Tasapisi hakkab saama võimalikuks ise virtuaalse maailma sisse minemine ja selle reaalsuse parem tajumine.

Edasi 3D maailma

Kolmemõõtmelise maailma vaatamiseks saame kasutada lisaks tavalistele ekraanidele spetsiaalseid VR prille. Paremad neist on kummagi silma jaoks eraldi ekraaniga ja 3D võimalusega, lihtsamates on kahe silma jaoks üks ekraan. Osta saab 2D ja 3D lahendusi. Hinnad algavad alates paarist tuhandest kroonist. Juurde makstes saab kompaktsema seade, mida on mugavam kasutada

Kõige kasutajasõbralikumad on juhtmevaba saatja-vastuvõtjaga varustatud prillid. Kui hinnas järgi anda, on kasutusel väiksemad resolutsioonid, vähem ühildumisvõimalusi ja rohkem kaableid. Parema elamuse saamiseks peaks prillid toetama vähemalt 800×600 resolutsiooni ja VGA sisendit.

Hea ülevaate hetkel pakutavast saab näiteks lehelt vrealities.com. Prillide juurde on võimalik soetada liikumise jälgimise süsteeme, mis annavad arvutile edasi info pea liigutamise kohta. Tähendab see seda, et kui tõstad pea üles, toimub sama ekraanil kuvatavas simulatsioonis. Kui liigutad pead vasakule või paremale, siis toimub vaate muutumine sarnaselt päriseluga ka virtuaalmaailmas.

Kuidas me virtuaalmaailmas heli kuuleme?

VR kiivri ja prillide juures kasutatakse põhiliselt kõrvaklappe. See on mõistetav, sest sellised komplektid on mõeldud kasutamaiseks sõltumata välisest keskkonnast. Võid olla mürarikkas kiirrongis ja sõita pikka vahemaad või olla oma kodus diivanil ja visata jalad lauale. Mõlemal juhul on virtuaalsuse kogemus samaväärne. Helikogemus sõltub siis puhtalt kõrvaklappide kvaliteedist ja helisignaali puhtusest.

Erinev on olukord suuremates simulaatorites ning VR ruumides. Seal on põhirõhk välistel kõlaritel, mis ideaalis loovad kuulajale tervenisti kolmemõõtmelise helipildi. Oma koju saad hea heli kasutades korralikku kodukinosüsteemi. Virtuaalsuse ja kolmemõõtmelisuse võtmes on tulevik ilmselt kaheksakanalise ehk 7.1 heli päralt.

Kompimismeel ja virtuaalreaalsus

Meid ümbritsevast maailmast tagasiside saamiseks on suur roll täita lisaks nägemisele ja kuulmisele veel kompimismeelel. Sama reegel kehtib ka virtuaalses maailmas. Virtuaalsete objektide igapäevast kogemust jäljendav füüsiline tunnetamine on hetkel veel tavakasutajale kahjuks kättesaamatu. Lihtsamad lisaseadmed nagu arvuti juhtkang ja rool on müügil „force feedback” tehnoloogiaga. See annab virtuaalsest maailmast värinate ja vibreerimisega tagasisidet, kuid ei anna päris tõeselt puudutamist edasi.

Virtuaalne puudutus väljatöötamisel

Selles valdkonnas on lähiaastatel läbimurret oodata. Erinevad lahendused on paljustki alles väljatöötamisel. Toon näitena ühe Buffalo Ülikooli inseneride projekti. Nende poolt on loodud tehnilised võimalused interneti teel puudutamise tunde edasi andmiseks. See tehnoloogia on mõeldud ühelt inimeselt teisele kompimise tundmuse edasi andmiseks arvutite abil.

Üks inimene kasutab puudutamisel anduritega varustatud spetsiaalset kinnast, mis registreerib puudutatava pinna kareduse/pehmuse, puute tugevuse ja käe liikumise. Teine inimene kasutab spetsiaalset lisaseadet, millega ta saab arvuti ekraanil oleva info abil sooritada samasuguse liigutuse, nagu see, kes puudutuse edasi andis. Sama liigutust jäljendades võimaldab vastav lisaseade tunda samasugust survet ja kasutatud jõutugevust sarnaselt esialgsele puutele. Tehnoloogia loojad usuvad, et tulevikus saab seda tehnoloogiat kasutada meditsiini õppimises ja paljudel muudel liikumisega seotud ametiteks õppides.

Kuidas on lood haistmis- ja maitsmismeelega?

Millegipärast on need kaks taju olnud senini tagaplaanil. Üheks põhjuseks on ilmselt fakt, et sellist tehnoloogiat ei ole just odav ja lihtne luua. Grupp briti teadlasi Yorki ja Warwicki ülikoolides on töötamas välja VR kiivrit, mis suudab kandjale taasesitada arvuti poolt edastatavate andmete põhjal kõigi viie meele poolt tajutavat.

Tegijad kutsuvad oma masinat tabavalt “ virtuaalseks kookoniks“. Kookon saab olema piisavalt mugav ja lihtne, nii et kasutada saad seda kasvõi oma kodus. Selle projekti täieliku valmimiseni on tegijate sõnul jäänud veel 4 aastat. Jääb üle vaid loota, et projekt lõpetatakse edukalt ning sellist lisavarustust saab kunagi osta tavalisest arvutipoest sellise hinnaga, mis tavalisel keskmisel arvutikasutajal jalgu päris alt ära ei löö.

Kas virtuaalmaailmas on võimalik loomutruult liikuda? Selleks on vaja arvutisse edasi anda piisavalt täpselt ja kiirelt liigutused, mida soovime teha. See on muidugi raske, kui saame soovitud liigutuste edasiandmiseks kasutada vaid klaviatuuri ja hiirt. Appi tulevad lisaseadmed, mis on selleks spetsiaalselt loodud.

“Ajuhiir”

Internetipoodides on müügil huvitav seade firmalt OCZ. Selleks on NIA mängukontroller ehk „ajuhiir“. Selle abil on võimalik anda arvutile eelnevalt määratud käsklusi kontsetreeritud ajutegevuse, silmapilgutamise ja näomiimika abil. Garantiid, et see iga kord õnnestub, ei ole, kuid seade on müügis ja saanud eri arvutiajakirjadelt rohkelt positiivset tagasisidet.

Tõetruum liikumise edasiandmine arvutisse? Eelpool mainitud OCZ seade suudab ideaalis anda edasi osad käsklused mugavamalt ja kiiremini, kuid kogu inimliikumise edasi andmiseks jääb sellest natuke väheks. On olemas kallimad tehnoloogiaid inimese poolt tehtavate liigutuste väga täpseks üle kandmiseks arvutisse. Selleks kasutatakse erinevaid andureid ja vastavat tarkvara.

Suurim probleem on liikumise piiratus

Kasutada saab sellist lähenemist näiteks virtuaalsete 3D tegelaste liikuma panemiseks arvutianimatsioonides. Põhiliseks takistuseks on olnud ruumi suuruse piiratus VR simulaatoris. Saab ju liikumist sooritada vaid seni ja nii kaugele, kuni anduri küljes olev juhe võimaldab või juhtmevaba komplekti puhul seni, kuni toasein ette tuleb.

Väljas aasal VR kiiver peas oleks ehk turvalisem paralleelselt virtuaalmailmaga ringi liikuda, suuremaid muhke saamata, kuid seal ei ole jälle alati sobivalt ilusat ilma ja elektrit kusagilt võtta.

 Ruumisimulaatorid

’Mida teha elutoas kahemeetrise keraga? Selleks, et saaks turvaliselt ja igas suunas liikuda päriselt ja see liikumine toimuks ka virtuaalses maailmas paralleelselt, on valmistatud üks kaval simulaator, mida kutsutakse nimega „Virtusphere“.

Mõte on oma lihtsuses geniaalne ja töötavaid simulaatoreid müüakse USA-s ja Kanadas. Tegemist on suure ümmarguse kerakujulise sõrestikuga, kuhu sisse saab inimene ronida. Kera asub rullikutel, mis annavad arvutile edasi infot liikumise suuna ja kiiruse kohta. Inimese külge kinnitatakse juhtmevabad andurid, mis annavad edasi inimliigutused. Peas on selle seadme kasutajal juhtmevaba VR kiiver, kust kuuleb heli ja näeb pilti.

Ruumisimulaator treeningvahendiks?

Püsivalt ehitatud ruumsimulaatorite ees on „Virtusphere“ eeliseks mobiilsus. Lahti monteeritult mahub see isegi tavalisse universaalkerega sõiduautosse. Internetiavarustes on „Virtusphere” saanud positiivset ja negatiivset tagasisidet mõlemat. Põhiliselt heidetakse ette, et on tobe olla justkui orav rattas. Ehk on põhjus kriitikaks selles, et arvuti taga istudes on nii mõnigi kibe tulistamismängude proff päris liikumise tahaplaanile jätnud?

Kujutame nüüd ette, et mängime selles simulaatoris mitme mängijaga üksteise vastu mõnd mängu nagu Unreal Tournament. Väga pikalt ikka mööda eri tasandeid ringi ei jookseks. Peale tunniajast mänguseanssi ilmselt seisaks mõni mees seina najal või istuks maas. Kui päriselt, siis ka virtuaalses maailmas :) 

Mitu tundi järjest mängimine muutuks väga heaks füüsiliseks treeninguks ja sessiooni lõpus peaks simulaatori alt lapiga higi ära pühkima. Kas see tulevikus nii hakkab olema, selgub lähiaastatel.

“Cave” - mine pildi sisse!

Teistsuguse lähenemisega on kasutusel „Cave“ nimelise tehnoloogiaga VR süsteemid. Selles kasutatakse spetsiaalset kuubikujulist ruumi, kuhu seintele ja/või lakke/põrandale kuvatakse projektorite abil pilt virtuaalsest maailmast. Kasutaja on ise justkui 3D maailmas sees ja näeb enda ümber toimuvat kolmemõõtmelisena. Sellise tehnoloogia plussiks on, et kasutajad ei pea mitmeid lisaseadmeid endale selga ja külge panema. Kantakse vaid 3D prille just nagu 3D kinos.

Paremates süsteemides on kasutusel kõlarid sellise paigutusega, et kasutaja saab lisaks 3D pildile juurde veel 3D audio kogemuse. „Cave“ simulaatoreid kasutatakse praegu põhiliselt erinevates ülikoolides interaktiivsete kolmemõõtmeliste programmide näitamiseks. Lisaks on “Cave“ kasutusel suurte firmade tootearenduse protsessis. Seda kasutatakse valmivate toodete digitaalsete 3D mudelite katsetamiseks, kontrollimiseks ja vaatamiseks enne toote reaalset valmistamist.

Mida toob tulevik?

Praegu olemas olevat VR tehnoloogiat saab kasutada virtuaalsete ekskursioonide, koosolekute, õppeprogrammide ja suhtlemise võimaluste loomiseks ja paremaks ära kasutamiseks.

Tegelikult ei ole ühtegi põhjust, miks Eestis ei võiks tulevikus asuda esimene e-ülikool, mis kasutab õpinguteks VR tehnoloogiat, näiteks virtuaalse klassi ja loengute vormis. Vajalikud interneti ja arvutiressursid on olemas. Selleks õppijale vajalikud lisaseadmed maksavad keskmiselt ühe sülearvuti hinna. Sülearvuti ise on juba õpilaste hulgas normiks muutumas.

Simulaatori seadmete loomisel on hakatud rohkem rõhku pöörama terviklahenduste leidmiseks. Virtuaalse maailma kuulmist, nägemist ja liikumist võimaldavad seadmed võiksid jõuda laiematesse massidesse loodetavasti lähima kümne aasta jooksul.

Lõhna- ja puutetaju on kaugem tulevik

Lõhna ja puutetajuga simulaatorite tehnoloogia alles areneb ja isegi valmimise korral ei saa kunagi olema väga odav ja lihtsasti hooldatav. Kui just ei leita viisi, kuidas anda edasi infot arvuti aju ja inimese aju vahel vahetult, nii, et lõhna ja puutetaju tekiks otse inimajus ilma füüsilise aistingu tekitajata.

See aeg tundub praegu piisavalt kaugel, et jääda ulmevaldkonda. Kui selline tehnoloogia saab võimalikuks, tuleb ennem rahvusvaheliselt vastu võtta päris tähtsad otsused, sest sel juhul tekivad erinevad eetilised ja seadusnormilised küsimused, mis tuleb lahendada.