Руки в VR научат чувствовать. Как разработчики создают осязаемый мир

Графика в современных играх достигла фотореализма, звук окружает со всех сторон. Но руки в виртуальной реальности всё ещё не могут отличить гладкое дерево от холодного камня. Этот разрыв между тем, что мы видим, и тем, что можем потрогать, мешает полному погружению.

При этом российский бизнес активно осваивает VR. По данным исследования Высшей школы бизнеса НИУ ВШЭ, к 2025 году объём рынка иммерсивных технологий в стране может достичь 49 миллиардов рублей. Рост происходит в основном за счёт корпоративного обучения, где реалистичность ощущений играет ключевую роль.

Разберёмся, как технологии учат VR передавать вес, текстуру и температуру и какие задачи для этого решают инженеры.

Инженеры пытались научить компьютеры передавать ощущения ещё тридцать лет назад, в эпоху первого VR-бума. Тогдашние устройства были громоздкими и очень дорогими. В исследовательских лабораториях создавали сложные механические руки, которые могли передать сопротивление, но занимали половину комнаты.

Главная проблема заключалась в технологических ограничениях того времени. Не было достаточно мощных и компактных моторов, быстрых процессоров для обработки сигналов и доступных материалов. Идеи были смелыми, но реализация отставала. Те старые прототипы показали, насколько сложна задача, и наметили путь, по которому индустрия идёт сегодня, но уже с новыми инструментами.

Современные игровые устройства уже дают нам попробовать простые тактильные ощущения. Это пока не полноценное осязание, а его начальная ступень, основанная на продвинутой вибрации.

Контроллер DualSense для PlayStation 5 служит хорошим примером. Внутри него работают сложные вибромоторы, которые могут создавать очень разные эффекты. Они имитируют натяжение тетивы лука, отдачу оружия или ощущение капель дождя. Контроллеры PS VR2 Sense используют схожую технологию для виртуальной реальности. Это всё ещё вибрация, но она настолько точная, что помогает мозгу поверить в происходящее. Такие решения не могут передать вес или настоящую текстуру, но они делают виртуальный мир более живым и отзывчивым.

Первая и самая очевидная проблема это отсутствие у виртуальных предметов массы. Мозг ждёт сопротивления и инерции, а не простого гудения контроллера. Когда вы в игре замахиваетесь тяжёлым молотом, вы не чувствуете его инерцию. Когда вы упираетесь рукой в виртуальную стену, рука проходит насквозь.

Простая вибрация здесь не помогает. Она может имитировать дрожь от выстрела, но не способна передать вес объекта. Для этого нужна силовая обратная связь. Технология должна физически сопротивляться движению руки или пальцев, чтобы создать правдоподобное ощущение твёрдого или тяжёлого предмета. Основная сложность заключается в создании компактного и мощного механизма, способного обеспечить такое сопротивление.

Наши пальцы это невероятно точные инструменты. Они мгновенно отличают шероховатость кирпича от гладкости стекла. Чтобы обмануть это чувство, разработчики идут двумя путями.

Один подход использует механику. Представьте массив микроскопических штырьков, которые выдвигаются и создают рельеф под пальцем, имитируя поверхность. Это позволяет почувствовать крупные неровности, но плохо справляется с мелкими текстурами.

Другой путь сложнее. Инженеры применяют ультразвук, чтобы сформировать ощутимые уплотнения прямо в воздухе перед рукой. Человек чувствует прикосновение к объекту, которого на самом деле нет. Такой метод перспективен, но пока требует сложного и громоздкого оборудования.

Температура завершает картину мира и делает погружение полным. Вспомните ощущение, когда берёте в руки чашку горячего чая или касаетесь холодного металла. Без этих ощущений виртуальный мир остаётся неполноценным.

Для передачи температуры используют специальные пластины, элементы Пельтье. Они умеют быстро нагреваться или охлаждаться по команде. Технология работает хорошо, но у неё есть серьёзный недостаток. Она требует много энергии. Батарея контроллера с такой функцией разрядится очень быстро, поэтому инженеры ищут баланс между реализмом и временем работы устройства.

Создать идеальное устройство, которое передаст все ощущения, пока не удалось. Но несколько команд в мире уже представили рабочие прототипы, которые решают отдельные задачи.

Например, перчатки SenseGlove и HaptX используют систему тросов или микропневматику. Они физически мешают пальцам сжаться, создавая ощущение твёрдого предмета в руке. Это полезно для тренажёров, где нужно отрабатывать сложные ручные операции. Учёные из Сколковского института науки и технологий также работают в этой области, исследуя новые материалы и подходы для тактильной связи. Их цель создать более дешёвые и доступные решения.

Разработка полноценных тактильных технологий это сложная и дорогая задача. Сегодняшние прототипы либо слишком громоздкие, либо решают только одну проблему, например, передают только сопротивление или только текстуру.

Со временем технологии станут дешевле и компактнее. Сначала они появятся в промышленности и медицине для обучения хирургов и инженеров, а затем придут в наши дома. Каждый новый шаг в этой области приближает нас к виртуальным мирам, которые можно будет не только увидеть, но и потрогать.

Какое ощущение вы бы хотели испытать в виртуальном мире первым? Расскажите в комментариях.