Виртуальная реальность — популярная тема из девяностых годов: однажды все уже ждали, что шлемы вот-вот станут заменой мониторам, и кивали на VFX-1, при помощи которого можно было худо-бедно играть в Doom. Однако продажи VFX-1 были скромными, а его наследника VFX3D — ещё скромнее. И проблема была даже не в дороговизне: лазерные принтеры, пишущие приводы CD-ROM и плоские мониторы тоже поначалу были дороги, но это им не помешало. Дело в том, что технология была крайне примитивной и не давала тех ощущений, которых ожидал пользователь. VFX-1 попросту опередил своё время: на момент его выхода до появления Quake (первой по-настоящему трёхмерной игры) оставалось два года, а до первых ускорителей трёхмерной графики — четыре.

Однако это было в далёком 1994 году, и с тех пор технологии сделали шаг вперёд, и даже не один. Современные видеокарты способны выводить на экран сцены, состоящие из сотен тысяч, если не из миллионов полигонов, а количество быстрейшей видеопамяти сравнимо с объёмами тогдашних жёстких дисков. Кажется, что единственная преграда для появления шлемов виртуальной реальности заключается только в том, что после провала в девяностые годы никто не верит в её успех.

Но и это не вечно: в 2012 году было показано сразу несколько прототипов шлемов, и даже в обожаемой геймерами фирме Valve проболтались, что работают над одним из них. Свои решения разрабатывают в Sony и Vuzix, но настоящим героем стал шлем Oculus Rift, на завершение разработки которого через Kickstarter было собрано почти 2,5 миллиона долларов. Это не столько пожертвования, сколько заказы: уже в марте 2013 года должна начаться рассылка первой партии Oculus Rift покупателям. Предполагается, что первыми из них станут разработчики компьютерных игр, но при цене в 300 долларов к ним, конечно же, присоединились и те, кому просто не терпится нацепить шлем и поиграть в прилагаемый к нему Doom 3 BFG edition. Раз Oculus одобрил директор id Software Джон Кармак, то у других сомнений уже не осталось.

Ошибочно однако считать, что разработка шлема виртуальной реальности сводится к тому, чтобы приделать небольшой экран к голове игрока. Разработка связана со множеством проблем, которые в Oculus смогли решить лишь частично. И если судить по словам людей, уже опробовавших шлем, не заметить это непросто.

Oculus Rift, фото из блога Клиффа Белжински
Oculus Rift, фото из блога Клиффа Белжински
К примеру, репортёр издания Eurogamer, поигравший с Oculus на стенде компании, жалуется на рябь в глазах и тошноту. О том же говорит и пользователь форума Reddit, подробно описавший свои впечатления. Складывается ощущение, что как и в случае с трёхмерными фильмами, на виртуальную реальность люди реагируют по-разному. В Oculus говорят, что с проблемами сталкивается 3-4 процента населения, тогда как, по подсчётам автора Eurogamer, их число скорее составляет четыре из десяти. Сообщается также, что при первом взгляде на дисплей видны разноцветные расплывчатые пиксели — такие, как если бы мы разглядывали жидкокристаллический экран под увеличительным стеклом.

С другой стороны, ощущения, говорят, настолько восхитительные, что от разглядывания пикселей быстро отвлекаешься. А если выдержать два-три подхода к шлему, то, глядишь, и подташнивать перестанет. Наградой за терпеливость будет по-настоящему стереоскопическая картинка, не сопровождающаяся неприятными эффектами, привычными нам по 3D-телевизорам и кинотеатрам.

Прототип шлема Valve
Прототип шлема Valve

Но нельзя ли побороть неприятные эффекты технологически, а не силой воли? Этот вопрос подробно разобрал в своём блоге Майкл Абраш — специалист из Valve, работавший над компьютерной графикой (сперва в Microsoft, затем — в Intel) ещё с самых ранних её времён. Одна из главных проблем, по его словам, — задержка между наклоном головы и сменой картинки. Обычно игры откликаются на движение мышью через 50 миллисекунд или больше. Графически несложные игры, если выключить вертикальную синхронизацию, могут достичь 30 мс. Но для нормальной виртуальной реальности приемлемые значения начинаются с 20 мс, а исследователи рекомендуют 7 мс.

Причина таких запросов в том, с какой невероятной скоростью мы вертим головой. К примеру, резко обернувшись, можно достичь сотен градусов в секунду. При своих подсчётах Абраш взял за основание 60 градусов в секунду (скорость очень неторопливого оглядывания). При разрешении 1000 на 1000 пикселей и стоградусном угле обзора из-за задержки в 30 мс смещение будет составлять 30 пикселей, что очень заметно. Можно было бы использовать хитрые алгоритмы, предсказывающие, где голова будет находиться в следующий момент, но работают они не всегда, и ложное предсказание даст ещё худший эффект, чем просто отстающая картинка.

Oculus Rift

Откуда же берётся задержка? Лучшие датчики на сегодняшний день определяют положение головы за 4 мс, в среднем 16 мс уходит на рендеринг следующего кадра и ещё 16 мс — на передачу и отображение картинки на дисплее. В сумме задержка составляет до 36 мс. Способы борьбы с этим неприятным эффектом тоже в общих чертах понятны: добавив к системе гироскопов оптический сенсор, можно снизить задержку считывания угла наклона до 1 мс. Скорость рендеринга повышается традиционным способом — с улучшением характеристики «железа» или снижением требований игр. Снизить задержку вывода картинки на экран можно, используя дисплеи с частотой развёртки 120 Гц вместо традиционных 60, а 240 Гц дадут ещё лучший эффект, приближая общую задержку к заветным семи миллисекундам.

Здесь, увы, появляются другие проблемы. На данный момент дисплеев нужного размера и с нужной частотой обновления не существует, хоть изготовить их возможно. В Oculus Rift используется стандартная панель LCD, предназначенная для мобильных телефонов. Рынку шлемов виртуальной реальности нужно стать по-настоящему массовым, чтобы на него среагировали производители дисплеев.

Повысить производительность графической системы выше самой мощной из доступных конфигураций тоже не выйдет. В итоге самый мощный и новенький компьютер будет пригоден для отображения виртуальной реальности в играх, выпущенных в среднем год назад. Возможно, кстати, именно по этой причине первой игрой, приспособленной для виртуальной реальности Джоном Кармаком, был Doom 3, которому уже восемь лет.

Джон Кармак тестирует шлем виртуальной реальности
Джон Кармак тестирует шлем виртуальной реальности

Ещё одна важная проблема — это управление. В теории, можно считывать движения всего тела при помощи Kinect или других техник захвата движений. Но свободное пространство в комнате есть не у всех, и ходьбу ногами, скорее всего, придётся заменять на что-то другое — к примеру, на доску в стиле Wii Balance Board или хотя бы педаль. Первое же время игрокам придётся довольствоваться стандартным геймпадом (мышь и клавиатура не подойдут, потому мышь двигается слишком быстро). В Doom 3 BFG Джону Кармаку удалось найти удачное сочетание: один аналоговый джойстик отвечает за ходьбу, второй — за поворот вокруг своей оси (но не по вертикали), тогда как поворот головы поворачивает прицел по обеим осям. Первые игроки сообщают, что целиться не сложнее, чем мышью, а в чём-то даже естественнее и удобнее. Но всё равно это не даёт того же эффекта погружения, как захват движений рук или хотя бы контроллера в виде ружья.

Последняя и самая важная проблема — необходимость создания новых игр. С одной стороны, появись удачная реализация шлема виртуальной реальности, это сразу же привлечёт разработчиков. Но вот в чём загвоздка: как мы видим, сперва нужно изобрести подход к тому же управлению, а изобретение подходов — как раз задача разработчиков. Помочь может либо одновременный выпуск шлема и удачных игр, либо независимые разработчики, которые ничем не рискуют и исследуют самые безумные идеи. В первом случае вся надежда на Valve — вместе со своим шлемом она наверняка выпустит отличную игру. Во втором случае поиск подходов и эксперименты могут занять лет пять.

Шлемы виртуальной реальности могут появиться в продаже уже в 2013 году, и ажиотаж будет больше походить на времена появления карт 3Dfx, нежели провального VFX-1. Но очереди растают, когда первые энтузиасты поймут, что кроме головокружения шлем к игре ничего, по сути, не добавляет. Перед фирмой Oculus сейчас стоит серьёзная задача: протянуть несколько лет до тех пор, пока появятся хорошие игры, а технологии позволят сделать шлем, не вызывающий головокружения. Остаётся лишь пожелать удачи смельчакам и надеяться, что у них всё получится.