Как появилась и развивалась технология виртуальной реальности

Рассказываем историю виртуальной реальности от «Сенсорамы» до Virtual Boy.

С определённостью можно говорить, что одним из главных событий 2016 года стало возрождение виртуальной реальности. Ей вновь посвящают статьи издания по всему миру, разработчики выпускают свои VR-проекты на ведущих платформах, а геймеры готовы их приобретать.

Еще несколько лет назад представить подобное было сложно. Сейчас же аналитики прогнозируют этому сегменту интерактивных развлечений объем в 5,2 млрд долларов уже к 2020 году. По их оценкам, рынок программного обеспечения для VR-устройств достигнет 24,5 млрд долларов к тому же сроку. От таких цифр создатели Oculus Rift, PlayStation VR, HTC Vive сейчас довольно потирают ладони.

Между тем покорить широкие массы VR-движение могло давно — ведь технология не новая и имеет богатую родословную. Её появление писатели-фантасты, к примеру Стенли Вейнбаум, предсказывали еще в 1930-х. Прототипы появились спустя 30 лет, а в коммерческую эксплуатацию первые проекты запустили в 1980-х.

DTF рассказывает, как в прошлом веке игроков пытались затащить в вымышленные миры с помощью странных приспособлений.

Концепция виртуальной реальности имеет много общего с кинематографом — тот же побег из реальности, но иными методами. Оттого неудивительно, что первым её потенциал оценил режиссер — американец Мортон Хейлиг. Еще в 1955 году он, опираясь на опыт работы с «Синерамой», рассуждал о будущем искусства и эволюции развлекательных видео.

Через семь лет Хейлиг запатентовал «Сенсораму», своеобразный кинотеатр на одного зрителя для просмотра видео от первого лица. Предварительно режиссер снял шесть короткометражек, в которых имитировалась разная деятельность, от поездки на мотоцикле по Нью-Йорку до свидания с девушкой. Фильмы отображались на экране, а эффект присутствия достигался за счёт реалистичного звука, передававших обстановку запахов и вибрации от стула. Во время сеанса зритель не мог вертеть головой, как и влиять на происходящее в короткометражках.

«Сенсорама» во многом стала прорывным изобретением, сильно опередившим время, о чём Хейлиг сам догадывался. При этом незаинтересованность инвесторов не позволила режиссеру даже сделать финальную модель аппарата. Зато теперь, на фоне всеобщего ажиотажа, прототип продают за 1,5 миллиона долларов.

Неудача Хейлига не отпугнула, а, напротив, вдохновила многих энтузиастов. В их числе были два инженера корпорации Philco, которые в 1961-м придумали первую рабочую стереоскопическую гарнитуру с головным дисплеем. Приспособление под названием Headsight выводило на экран изображение с камеры видеонаблюдения, установленной неподалеку. С помощью передовых на тот момент технологий носитель гарнитуры мог управлять камерой и менять угол обзора движениями головы.

Фактически Headsight не была шлемом виртуальной реальности (тогда и термина такого ещё не придумали). Тем не менее творение сотрудников Philco вспоминают добрым словом за то, что оно послужила прообразом VR-систем на несколько десятилетий вперёд.

Новаторские идеи Хейлига развивал среди прочих ученый Айвен Сазерленд, один из родоначальников интернета. В эссе The Ultimate Display, датированном 1965 годом, он сформулировал концепцию искусственно созданной среды, практически неотличимой от реальной. Она опиралась на три тезиса:

а) нереальный мир демонстрируется в шлеме, погружению в него способствуют объемный звук и тактильная связь;

б) компьютерное оборудование создает искусственное окружение и поддерживает его в реальном времени;

в) пользователи могут взаимодействовать с объектами правдоподобным способом.

Эти идеи в упрощенном виде воплотились через три года, когда Сазерленд показал «Дамоклов меч» (Sword of Damocles). Громоздкая и тяжёлая конструкция, которая крепилась к потолку, включала в себя две электронно-лучевые трубки. Через них на глаза зрителя проецировались примитивные каркасные объекты. По принципу работы «Дамоклов меч» напоминал о виртуальной и появившейся чуть позднее дополненной реальности. За это, а отнюдь не за примитивную графику и отсутствие реализма, изобретение Сазерленда некоторые эксперты называют первым VR-устройством.

В 1970 годах исследования интерактивных сред продолжались, хотя заинтересованности общественности по-прежнему не вызывали. В основном их проводили учёные и сотрудники научных университетов, зачастую они участвовали в государственных проектах по погружению военнослужащих в виртуальные миры.

Так делал Том Фернесс, автор многих авиасимуляторов, бывший инженер военной базы Райт-Паттерсон (штат Огайо). Долгое время он пытался придумать, как обучать лётчиков-испытателей в безопасных условиях, на земле и с применением компьютерных технологий. Итогом изысканий стал представленный в 1982-м прототип VCASS (Visually Coupled Airborne Systems Simulator). Помимо смоделированной кабины самолета, установка состояла из огромного, в несколько раз больше головы, шлема с ЭЛТ-экраном для отображения показателей бортовых систем. Это упрощало пилотам управление судном в условиях сильных перегрузок.

Примерно в то же время художник Майрон Крюгер занимался интерактивными художественными произведениями. Целью опытов, обобщенно названных «искусственной реальностью», было помещение силуэта человека в виртуальное пространство. Используя камеры, проекторы и большие экраны, Крюгер добился того, что любые движения участника эксперимента отображались в сгенерированной компьютером среде с минимальной задержкой и без использования сторонних манипуляторов.

С появлением персональных компьютеров во многих домах интерес к VR пробудился не только у инженеров. В 1982 году компания Atari открыла в городе Саннивейл (штат Калифорния) лабораторию по исследованию будущего интерактивных развлечений. Её возглавил ушедший из научного центра Xerox PARC Алан Кей, а сотрудниками числились Том Циммерман, Скотт Фишер, Бренда Лорел и Джером Ланье. Все они в дальнейшем внесли большой вклад в развитие виртуальной реальности.

Лаборатория просуществовала всего два года, её закрыли на фоне массового спада рынка консолей. Вскоре Ланье основал компанию VPL Research, ставшую первым производителем серийных устройств виртуальной реальности. Вместе с Циммерманом он выпустил DataGlove, контроллер в виде перчатки: с его помощью компьютер выполнял разные команды, будь то ввод текста или рисование. Позднее VPL Research разработала дополняющие манипулятор шлем EyePhone и костюм для отслеживания движений Data Suit, но повторить успех дебютного проекта не удалось — во многом из-за высоких цен.

Интерес к многообещающей технологии проявляли даже в НАСА. В сотрудничестве с VPL Research инженеры ведомства сделали VIEW (Virtual Interface Environment Workstation), состоящую из шлема с 7-сантиметровым экраном, улучшенной DataGlove и функции распознавания речи.

И всё же аксессуаром, с которым в 1980-х ассоциировалась виртуальная реальность, была перчатка. Многие производители выпускали свои версии манипулятора, не приобретая лицензию, что отразилось на финансовом положении VPL Research. В 1990 году, незадолго до банкротства, компания отдала права на контроллер Mattel. Новую модель для приставки NES назвали Power Glove и снабдили джойстиком с дополнительными кнопками, при этом ее возможности на полную использовались только в двух играх — Super Glove Ball и Bad Street Brawler. Несмотря на низкую себестоимость и повсеместное распространение (выпущено около 1,3 миллиона экземпляров), Power Glove вызвала негативную реакцию, в основном из-за технических недочётов и слабой функциональности.

Широкая аудитория начала знакомиться с VR-системами только в начале 1990-х. Тогда в торговых центрах появились игровые автоматы Virtuality 1000CS, работавшие под управлением Amiga 3000. Посетителям за три-пять долларов предлагались небольшие (длительностью около пяти минут) аркады, изображение и звук выводились на экран в шлеме, а управление осуществлялось через подключённый к нему контроллер. Дорогие билеты и стоимость самого аппарата (примерно 60 тысяч долларов) быстро отпугнули посетителей и инвесторов, и о Virtuality 1000CS вскоре забыли.

На волне популярности фильма «Газонокосильщик», укрепившего в массовом сознании образ киберпространства, Sega тоже решилась на разработку шлема виртуальной реальности. Устройство имело привлекательный дизайн, качественный жидкокристаллический экран и стереодинамик, а встроенные датчики отслеживали положение головы. На многочисленных выставках Sega VR, впрочем, насобирала отрицательные отзывы. Это вынудило производителя отказаться от дальнейшего развития прототипа.

Мало кто сейчас помнит также о Virtual IO i-glasses, поступившей в продажу в 1995 году. Её отличала совместимость со многими приборами, два жидкокристаллических дисплея с 920 тыс пикселей, способность транслировать стереоскопическое трёхмерное видео. Довольно продвинутый проект по тем временам, но спрос на него был настолько невелик, что экземпляр Virtual IO i-glasses можно приобрести и сегодня.

Завоевать потребителей мог бы Forte VFX1, но его похоронило малое количество поддерживаемых игр. А ведь у шлема было немало достоинств, включая два жидкокристаллических дисплея и функцию подключения к ПК с управлением курсором мыши движениями головой.

Всё в том же 1995-м компания Nintendo предприняла вторую (после Power Glove) попытку обосноваться в VR-сегменте — и снова провал. Налицо была технологическая отсталость Virtual Boy, на котором запускались только 32-битные игры в чёрно-красных цветах, напоминавшие об эре Game Boy. На контрасте с первой PlayStation шлем Nintendo выглядел, конечно, футуристично, но его возможности были слишком ограничены.