Программные средства виртуальной реальности

Сквозного контроля.

На сегодняшний день виртуальные системы еще не получили массового распространения в силу их дороговизны при недостаточно высоком качестве моделируемого мира. Пока наиболее активно ВР-системы используются военными для имитации боевых событий и действий, а также в качестве тренажеров для быстрого обучения ведения боя в ситуациях, создаваемых такими имитациями. Другая область, где ВР уже нашла свою нишу - индустрия развлечений. Здесь виртуальные миры становятся логическим продолжением традиционных компьютерных игр - особенно это касается игр "от первого лица", где играющий получает возможность самому оказаться в центре событий и почти в буквальном смысле прочувствовать эти события на себе.

Одна из основных проблем в освоении виртуальной реальности состоит в том, чтобы частично совпадающие (перекрывающиеся) данные, поступающие в мозг человека от различных рецепторов, были удовлетворительны в информационном отношении. Диссонанс восприятия, когда сигналы разноречивы, может вызвать дезориентацию, растерянность и даже болезнь. Сегодня эти дефекты еще довольно велики, потому что несмотря на все достижения технологий, в современной ВР пока не очень много реального и Вы легко отличите виртуальный объект от настоящего. Кроме того, большая часть компьютеров обладает пока замедленной реакцией на входной сигнал, а системы ВР, работающие в реальном времени, то есть позволяющие имитировать взаимодействие с окружающей виртуальной средой в режиме и со скоростью, подобными реальным, пока очень дороги. Широкое применение ВР-систем также сдерживается низкой разрешающей способностью дисплеев на жидких кристаллах. Но это - технологические трудности, которые в ближайшие годы будут постепенно преодолены.

Возможно, более сложная проблема с системами виртуальной реальности имеет психологическую природу и состоит в приучении пользователей к новым технологиям, внедряющимся в их работу. Предположим, корпорация располагает двумя макетами операционных технологий для какой-то производительной деятельности. Один - трехмерный и усложненный; другой - простой и пока двумерный. Проблема в том, захотят ли люди носить очки и перчатки, чтобы в них заниматься повседневными делами. Опыт трехмерных фильмов позволяет ожидать сопротивления. Ближайшими кандидатами на очки и перчатки оказываются те, кому уже приходится переодеваться для работы, - пилоты и астронавты. Дети, конечно, с удовольствием наденут всякие костюмы и шлемы, делающие видеоигры более реалистичными. Однако проблема преодоления психологического барьера всегда сопровождает рывок технологий, и можно рассчитывать, что со временем она будет преодолена при условии, что пользователи виртуальных систем будут не просто потребителями, а творцами и создателями своих виртуальных миров. Спасение утопающих в виртуальной реальности - в руках самих утопающих.

Общие положения.

Цвет со всем множеством своих оттенков оказывает серьёзное влияние на восприятие любого предмета, а также на психологическую оценку того или иного объекта. Поэтому при разработке визуальных материалов значительное внимание уделяется именно правильному подбору цветов.

Цвет является продуктом взаимодействия компонентов системы, состоящей из источника света, наблюдаемого объекта и глаза. При падении света на объект его характеристики преобразуются некоторым образом, зависящем от самого предмета, а уже затем отражённые лучи попадают в глаз.

Человеческий глаз состоит примерно из 7 млн. колбочек и 120 млн. палочек. Функция палочек заключается в «ночном зрении» - светочувствительности и приспособлении к окружающей яркости. Функция колбочек - «дневное зрение» - восприятие цвета, формы и деталей предмета. В них заложены три типа воспринимающих элементов, каждое из которых воспринимает световое излучение только определенной длины волн, соответствующих одному из трех основных цветов: красному, зеленому и синему. Остальные цвета и оттенки получаются смешением этих трех. Человеческий глаз воспринимает цветовую информацию в диапазоне волн примерно от 380 нм (синий цвет) до 770 нм (красный цвет). Причем наилучшую чувствительность имеет в районе 520 нм (зеленый цвет).

Световой поток формируется излучениями, представляющими собой комбинацию трех «чистых» спектральных цветов (красный , зеленый, синий — КЗС) и их про­изводных (в англоязычной литературе используют аббревиатуру RGB — Red, Green, Blue). Для излучающих объектов характерно аддитивное цветовоспроизведение (световые излучения суммируются), для отражающих объектов — субтрактивное цветовоспроизведение (световые излучения вычитаются). Примером объекта пер­вого типа является электронно-лучевая трубка монитора, второго типа — полигра­фический отпечаток. Физические характеристики светового потока определяются параметрами мощ­ности, яркости и освещенности.

Для точного цветовоспроизведения изображения на экране монитора важным явля­ется понятие цветовой температуры. В классической физике считается, что любое тело с температурой, отличной от 0 градусов по шкале Кельвина, испускает излучение. С повышением температуры спектр излучения смещается от инфракрасного до ультрафиолетового диапазона. На практике зрение человека непрерывно подстраивается под спектр, характерный для цветовой температуры источника излучения. Например, на улице в яркий сол­нечный день цветовая температура составляет около 7000 К. Если с улицы зайти в помещение, освещенное только лампами накаливания (цветовая температура около 2800 К), то в первый момент свет ламп покажется желтым, белый лист бумаги тоже приобретет желтый оттенок. Затем происходит адаптация зрения к новому соот­ношению КЗС, характерному для цветовой температуры 2800 К, свет лампы и лист бумаги будут восприниматься как белые.

Насыщенность цвета показывает, насколько данный цвет отличается от монохрома­тического («чистого») излучения того же цветового тона. В компьютерной графике за единицу принимается насыщенность цветов спектральных излучений.

Ахроматические цвета (белый, серый, черный) характеризуется только светлотой. Хроматические цвета имеют параметры насыщенности, светлоты и цветового тона.

Грассман привел законы природы цвета:

1) Закон трехмерности. Любой цвет однозначно выража­ется тремя составляющими, если они линейно независимы. Линейная независимость заключается в невозможности получить любой из этих трех цветов сложением двух остальных.

2) Закон непрерывности. При непрерывном изменении излучения цвет смеси также меняется непрерывно. Не существует такого цвета, к которому нельзя было бы подобрать бесконечно близкий.

3) Закон аддитивности. Цвет смеси излучений зависит только от их цвета, но не спектрального состава, т.е. цвет смеси выражается суммой цветовых уравнений излучений: С_сумм = (R₁+R₂+…+R_n)R + (G₁+G₂+…+G_n)G + (B₁+B₂+…+B_n)B.