Holopaluba nebyla jen skvělá scéna ve Star Treku. Byla to kresba. Diváci sledovali, jak posádka Enterprise vstoupila do místnosti, kde se hologramy zdály pevné, hmatatelné a skutečné. Dnes inženýři konečně budují infrastrukturu, aby se tato fantazie stala skutečností. Směřujeme ke komunikační síti, která vám a vašim přátelům umožní komunikovat ve sdíleném simulovaném prostoru, ať už jste ve vedlejší místnosti nebo tisíce kilometrů od sebe.
Hlavní součásti této teleimerzní technologie již fungují. Je to akademická a průmyslová odpověď na koncept Holodeck. Videokonference již prokázaly, že si můžeme vyměňovat bohatá data v reálném čase, aniž bychom byli fyzicky přítomni. Teleimmersion tuto myšlenku přebírá a boří omezení plochých obrazovek. Vytváří centrální simulované prostředí, kde se všichni virtuálně shromažďují. Nikdo neopouští své pracoviště.
Představte si, že se zaměstnanci z Los Angeles, New Yorku, Tokia a Paříže setkávají v tomto novém prostoru. Podají si ruku s kolegy, kteří existují pouze jako vysoce detailní projekce.
Za plochou obrazovkou: Proč tradiční videokonference selhávají
V kanceláři budoucnosti nebudete vytáčet. Budete vydávat příkazy systému. “Počítači, zavolej Joeovi z Londýna.” Náhle zeď vaší kanceláře zabliká. Joe sedí naproti vám. Na jeho straně se zkušenost zrcadlí. To je příslib teleimerze: Přivedení vzdálených lidí do jediného sdíleného prostorového kontextu. Služební cesty se stávají irelevantními.
Současná řešení pro videokonference jsou nefunkční. Všichni jsme utrpěli zpoždění. Video je trhané. Zvuk se nesynchronizuje. Ještě důležitější je, že obraz je statický. Pokud vstanete a odejdete z úzkého zorného pole webové kamery, zmizíte z konverzace. Stanete se pixelovanou hlavou na tyči.
Teleimmersion to řeší. Nemůžete se hnout z zorného pole kamery, protože kamera snímá celou místnost. Změnou perspektivy na displeji se můžete rozhlédnout po kanceláři kolegy. Funguje spíše jako okno do jejich fyzické reality než jako plochý portrét.
Motor za hologramem
Vytváření takových prostředí vyžaduje výpočetní výkon, který je mnohonásobně větší než průměrný domácí počítač. Tento proces je třístupňový cyklus, který trvá v milisekundách:
- Rozpoznávání: Systém detekuje přítomnost lidí a předmětů ve fyzické místnosti.
- Sledování: Mapuje jejich pohyb ve 3D prostoru.
- Projekce: Data jsou odesílána na stereo pohlcující povrch pro vzdáleného uživatele.
To není jen teorie. V květnu 2000 dosáhli výzkumníci z University of North Carolina (UNC), University of Pennsylvania a Advanced Networks and Services významného milníku jako součást National Teleimmersion Initiative (NTII). Uživatel z UNC Chapel Hill viděl realistické 3D obrázky kolegů z Philadelphie a New Yorku. Latence byla tak nízká, že se interakce zdála okamžitá.
Teleimerze vs virtuální realita: Jaký je rozdíl?
Lidé si tyto technologie často pletou. Nejsou stejní. Virtuální realita (VR) vás vtáhne do zcela počítačem vytvořeného 3D světa. Můžete se procházet digitálními lesy. Můžete si vyzvednout virtuální meče. Teleimerze je v této fázi jiná. Vytváří 3D pohled na skutečný svět. Svého skutečného kolegu vidíte vykresleného ve 3D, ale zatím nemůžete interagovat s fyzikou místnosti ani změnit scénu.
Dalším krokem je sloučení těchto oblastí. Představte si prostředí VR, ve kterém můžete manipulovat s předměty, překrývající skutečné teleimerzivní účastníky.
Skutečné aplikace
Užitečnost sahá daleko za zasedací místnost. Uvažujme o hraní. Představte si svět bez joysticků. Jste uvnitř hry. Bojujete s monstry. Zaznamenáváte touchdowny. Pohyby vašeho těla přímo řídí akci.
Cestování se také mění. Na svátky se za rodinou neletí. Zavoláte je do společné holografické místnosti. V konečném důsledku může haptická zpětná vazba poskytnout fyzický pocit dotyku. Dokonce i vysoce sázkové profese mohou mít prospěch. Lékaři mohou cvičit v simulovaných ordinacích s odborníky na dálku. Vojáci mohou procvičovat bojové scénáře ve fotorealistických prostředích, aniž by opustili základnu.
Holografické displeje
Hardware raných teleimerzních systémů připomíná spíše laboratorní experiment než spotřební elektroniku. Uživatelé nesedí jen před obrazovkou. Nosí speciální brýle a zařízení na sledování hlavy. Tento systém řídí směr pohledu a umožňuje úpravy trojrozměrného obrazu v reálném čase.
Na druhé straně spojení vyžaduje proces také vysokou technickou náročnost. Sedm standardních videokamer sleduje osobu, jejíž obraz je promítán. Dvě další kamery zachycují skutečné světelné vzory v místnosti. Tato data pomáhají vypočítat přesné vzdálenosti a zajišťují, že hloubka obrazu na obrazovce odpovídá skutečnosti. Pohybujete hlavou doprava? Obraz se posouvá stejně, jako kdybyste v té místnosti stáli.
Polarizovaná hloubková mechanika
Obrazovka odděluje a polarizuje obraz. Levé oko vidí jednu verzi, pravé oko jinou. Brýle tyto signály kombinují. Mozek je slepí dohromady do jediného trojrozměrného obrázku. Je to stejný princip jako u klasických polarizačních brýlí pro 3D kino, ale aplikovaný na živou vzdálenou přítomnost.
První testy, jako byly ty, které byly provedeny na University of North Carolina (UNC) v květnu, zjistily značné nedostatky. Proces není zdaleka bezchybný. Promítané scény jsou aktualizovány pouze třikrát za sekundu. Tato nízká obnovovací frekvence vytváří roztřesený obraz. Tím se naruší iluze. Pokud by frekvence dosáhla 10 snímků za sekundu, výsledek by byl jiný. Dívali byste se na jinou osobu oknem, ne přes prezentaci její tváře.
Úzká místa infrastruktury a budoucí řešení
Vytvoření skutečného holografického prostředí vyžaduje obrovský výpočetní výkon. Vědci vyvíjejí několik technologií k vyřešení těchto problémů.
- Internet2 je navržen tak, aby nahradil současnou internetovou infrastrukturu. Poskytuje rychlosti 1000krát vyšší než moderní širokopásmové připojení. Tento druh šířky pásma je nezbytný pro přenos obrovských datových toků generovaných teleimerzí.
- Stereo pohlcující displeje se musí vyvíjet, aby poskytovaly křišťálově čistý obraz přenášených scén. Současná technologie má potíže s přehledností.
- Haptické senzory jsou navrženy tak, aby uživatelům umožňovaly „dotýkat se“ projekcí. Cílem je poskytnout haptickou zpětnou vazbu, která simuluje skutečné objekty.
- Stopové superpočítače jsou nutné ke zpracování bilionů výpočtů požadovaných pro holografická prostředí. Alternativou by byla distribuovaná síť počítačů sdílejících tuto výpočetní zátěž.
Od ranního provozu až ke kuchyňskému stolu
Teleimerze hrozí rozmazáním hranice mezi fyzickou přítomností a digitálním připojením. Slibuje, že bude ideálním nástrojem pro práci na dálku. Špička a každodenní dojíždění by mohly úplně zmizet. Místo řízení auta se promítnete do konferenční místnosti.
Cestování se stává nepovinnou součástí každodenního života. Potřebujete se zúčastnit schůzky? Teleimmersion vás tam zavede. Potřebujete být doma na večeři? Můžete se promítnout do kuchyně vaší rodiny. Technologie je v rané fázi vývoje. Možnosti jsou stále široké.
Teleimerze rozmaže čáry mezi skutečným a počítačem generovaným obrazem.
Pro ty, kteří sledují vývoj těchto systémů, existuje několik zdrojů, které nabízejí hlubší ponor do tématu. Související články pokrývají holografickou paměť, rozšířenou realitu a mechaniku teleportace. Specifická výzkumná centra, jako je Centrum pro výzkum teleimerze Brown University a Národní iniciativa pro teleimerzi, poskytují technické znalosti. Národní vědecká nadace (NSF) také studuje základní vědu prostřednictvím svého Centra pro grafiku a vizualizaci.
