Текст книги "Мультимедиа и виртуальные миры"

Автор книги: Райнер Кете

Соавторы: Арно Вэтьен,Андреас Шменк
сообщить о нарушении

Текущая страница: 3 (всего у книги 4 страниц)

Какие сейчас существуют компьютерные сети?

В 1994 г. многие впервые услышали о сети Internet (Интернет, или просто Сеть), хотя эта компьютерная сеть существует с конца 80-х годов, а технология, на которой она основана, была первоначально применена в середине 70-х в сети ARPAnet министерства обороны США, разработанной для объединения компьютеров высших учебных заведений Америки в военных целях. Сегодня военные уже не пользуются Internet, зато с каждым годом к ней подключается все больше владельцев компьютеров со всего мира: если в 1965 г., в год основания, Internet объединяла всего четыре компьютера, то к 1980 г. их количество возросло до 400 тысяч, а в 1985 г. превысило 35 млн. в более чем 200 странах, и оно продолжает стремительно увеличиваться. В Internet нет центрального управляющего узла. Каждый пользователь имеет к ней свободный доступ. Подключенные к Сети компьютеры содержат общедоступную информацию; этот колоссальный объем знаний можно использовать практически для любого вида деятельности, проводить дискуссии и конференции с обменом мнениями и информацией. Например, вы задаете вопрос и в течение нескольких секунд получаете ответ от участников обсуждения, даже если они находится на разных континентах.

Заставке с приветствием из специальной программы для Internet. В широком поле (меню) перечислены информационные блоки. Нажимая клавиши узких полей (инструментальной панели), можно перемещаться по информационной сети, получить распечатку найденной информации или искать сведения по определенным ключевым словам.

Многие ученые через Internet поддерживают связь со своими коллегами из других стран, потому что это позволяет быстро распространять научные публикации и результаты исследований и обсуждать их. Некоторые профессора даже «читают» лекции no Internet. В свой компьютер они вводят текст, рисунки или графические изображения, а студенты, сидя дома, прорабатывают новый материал. Если что-то непонятно, они задают лектору вопрос, послав ему электронное письмо. Причем каждый из «слушателей» может ознакомиться с вопросами, заданными другими студентами, а ответы профессора пойдут на пользу всем.

Используя информацию различных форумов – «круглых столов», групп по интересам, клубов, вы получите любые сведения: от последних достижений в области космических исследований НАСА до обсуждения судьбы памятника Петру Первому архитектора Церетели, возводимого в Москве. Начинающие музыкальные группы, у которых еще нет денег, чтобы выпустить собственные компакт-диски, распространяют свои песни по всему миру через Internet.

В отличие от Internet, CompuServe (информационная система фирмы «H&R Block»), ее еще называют Коммерческой информационной службой), обслуживающая около 2 млн. абонентов, является коммерческой. Это означает, что существует фирма, которая эксплуатирует эту сеть и обслуживает ее пользователей. Две большие ЭВМ (управляющие компьютеры с большим объемом памяти и высоким быстродействием), находящиеся в столице штата Огайо Колумбусе, хранят все данные и сервисные программы, применяемые в CompuServe.

Заставки с приветствием, используемые в различных сетях передачи данных, в принципе одинаковы. В сети CompuServe меню представлено в виде пиктограмм, а в сети Apple – зданиями «электронного городка».

Новичкам, осваивающим компьютер, пользоваться коммерческой сетью проще, но она дороже: приходится оплачивать не только время работы в сети, но и любую запрашиваемую информацию. Зато необходимое программное обеспечение для доступа к ней и поиска в памяти данных ключевого слова, как правило, предоставляется в распоряжение пользователя бесплатно. Ежемесячно на адрес абонента приходит счет за пользование сетью и получение сведений, поскольку многие держатели данных, например редакции журналов, передающие свои статьи, агентства новостей, рассказывающие о происшедших событиях, продают каждую страницу, попадающую в компьютер абонента.

Пользователи же Internet платят лишь за время, в течение которого они занимают телефонную линию на участке до ближайшего узла Сети. (В России бесплатно, то есть за счет государства или благотворительной организации, в Internet могут работать студенты или сотрудники некоммерческих организаций. Во всех других случаях вам придется платить провайдерам – организациям, обеспечивающим информационные услуги, в частности подключение к Сети. Существуют различные виды оплаты: повременная – за время пользования линией; за объем «скачанной» информации; ежемесячная абонентская плата.) И если, например, ежедневно по нескольку часов резвиться в Internet, то очень быстро набегут значительные суммы, не говоря уж о том, что у вас постоянно будет занят телефон.

Все крупные компьютерные сети были разработаны в США, поэтому пользователям следует хотя бы немного владеть английским языком. Но существует и немецкая сеть, а именно Datex-J-Dienst Telecom. У нее около 750 тысяч абонентов, которые через нее заказывают товары торговых фирм, справляются о расписании движения поездов и самолетов, бронируют места в гостиницах, узнают номера телефонов, осуществляют различные банковские операции. Используя систему банковских расчетов на дому, они видят на экранах компьютеров свои счета и дают поручения банку, как распорядиться их деньгами.

С помощью немецкой сети данных Datex-J-Dienst-Telecom можно получить на дом самую свежую информацию – последние новости или прогноз погоды. Это первый шаг на пути к созданию электронной газеты.

Как стать абонентом компьютерной сети?

Подключаться к локальным и глобальным сетям через персональный компьютер позволяет модем (локальная сеть ограничивается компьютерами, установленными в пределах одного или нескольких зданий, района или даже города; глобальная объединяет компьютеры региона, страны или нескольких стран).

В Internet связь между определенными документами, находящимися в компьютерах, установленных в разных концах света, обеспечивает система World Wide Web (WWW) – Всемирная Паутина.

Предположим, страстный футбольный болельщик через Internet запрашивает на свой компьютер информацию о Лиге чемпионов. На его экране появляется перечень новостей, в которых упоминается, например, итальянская футбольная команда «Интер-Милан». Чтобы получить подробную информацию об игроках клуба, он щелкает кнопкой мыши на их именах.

Тогда его компьютер автоматически связывается с располагающей такими сведениями ЭВМ, находящейся где-нибудь в Италии. Нашему болельщику даже не нужно знать, в каком компьютере хранятся интересующие его данные, потому что этой информацией обладает сама Всемирная Паутина, она же передаст по Internet необходимую информацию на его компьютер.

Уже существует сеть, связывающая школы разных стран. Их ученики на компьютерах не только учатся программированию, но и обмениваются электронными письмами, музыкальными записями и видеофильмами, обсуждают разные животрепещущие проблемы.

В будущем видеоконференции, возможно, заменят многие деловые поездки; участники дискуссий смогут видеть друг друга и обмениваться текстами, чертежами и фотографиями через компьютеры.

Конечно, устанавливать связь между своим компьютером и другими ЭВМ не совсем безопасно, потому что вы таким образом открываете посторонним доступ к информации, хранящейся на вашем жестком диске. Хотя в принципе маловероятно, что как раз в то время, когда вы работаете в сети, другой ее абонент доберется до ваших данных, а через ваш компьютер – и к данным других пользователей. Но существует серьезная опасность другого рода: с новыми данными и программами можно занести в свой компьютер вирус, который, например, заблокирует весь объем памяти или ее часть, напишет на экране какую-нибудь бессмысленную фразу типа «Сумасшедший программист снова захлопнул дверь» или одним махом сотрет все файлы.

Уже не раз случалось, что один вирус, распространившись по сети за несколько часов, парализовывал работу компьютеров во всем мире. Правда, есть специальные программы, которые должны защитить ваш компьютер. Но люди, для которых программирование – хобби и которые из спортивного интереса, по злому умыслу или шутки ради запускают в мир все новые вирусы, конечно, знают эти защитные программы и их слабые места; для них обманывать антивирусные программы, взламывать блокировки – все равно, что разгадывать головоломку.

Поэтому защитные программы приходится постоянно обновлять.

КОМПЬЮТЕРНЫЕ МИРЫ

Что такое виртуальная реальность?

Осторожно прокладывает путь в болотистом лесу отважный натуралист. Он озирается по сторонам. Но нигде не видно ни одного животного. И все же он точно знает: они здесь. Еще несколько шагов – и перед его взором возникает поляна. И тут натуралист видит их: два, три, четыре… бронтозавра весом по несколько тонн стоят на поляне и, вытянув шеи до вершин деревьев высотой с многоэтажный дом, объедают их сочные листья. Еще никогда ученый не подходил так близко к гигантам доисторических времен.

Внезапно его охватывает тревога: на поляну спешат два мощных тираннозавра. Они уже широко раскрыли свои метровые пасти, нашпигованные громадными и острыми, как бритва, зубами. Бронтозавры обращаются в бегство, но один из них замешкался, слишком поздно осознав опасность, – в его бок впились клыки хищников. Как вкопанный, наш путешественник смотрит на разыгрывающуюся прямо перед его глазами схватку. Вдруг он чувствует теплую руку на своем плече и слышит доносящийся словно из другого мира голос: – Коля, иди обедать?

Коля снимает электронный шлем, с удивлением смотрит на мать – не так-то просто в мгновение ока перенестись с доисторической поляны в свою комнату.

Школьные уроки, уборка, мытье посуды и другие малоприятные будничные обязанности кажутся ему совсем не такими интересными, как мир динозавров.

Фантастический мир, в котором Коля стал действующим лицом, называют виртуальной реальностью (от латинского слова virtualis – возможный). В виртуальной реальности информация об окружающем нас мире, которую обычно, то есть в реальной жизни, мы воспринимаем с помощью органов чувств, подменяется информацией, генерируемой компьютером.

В физической реальности мы существуем в трех измерениях, в реальном времени и взаимодействуем с окружающим миром. Средства виртуальной реальности имитируют эти условия так точно, что вы можете «потрогать» объекты ненастоящего мира и даже увидеть, как они деформируются в ответ на ваше прикосновение.

Через несколько лет, вероятно, многие будут предпочитать приключения в мире, создаваемом компьютером, обыденности. Фирмы и исследовательские лаборатории развитых стран заняты как раз тем, что разрабатывают средства виртуальной реальности и постоянно их совершенствуют. Виртуальная реальность находится еще на довольно ранней стадии разработок, но. учитывая стремительное развитие микроэлектроники, следует ожидать, что очень скоро появится необходимое оборудование.

В таких консолях уже сегодня можно перенестись в виртуальные миры. Они помогают путешественникам во времени удерживаться на ногах при передвижении в искусственном мире.

В каком снаряжении можно попасть в виртуальный мир?

Какое оснащение понадобится вам для того, чтобы попасть в виртуальный мир? Прежде всего электронный шлем-дисплей с двумя небольшими, экранами (по одному на каждый глаз), формирующими трехмерное изображение, наушниками, датчиком, сообщающим компьютеру о движениях головы (компьютер отслеживает таким образом положение вашей головы и подставляет соответствующее изображение: если вы смотрите вверх, вы видите виртуальное небо, если вниз – виртуальную землю). Кроме того, вам потребуются ручное устройство ввода для управления движением в виртуальном пространстве и информационная перчатка – она устанавливает связь между перемещением тела или по крайней мере движениями рук и компьютером.

Электронный костюм для виртуального бокса. Специальные датчики имитируют ощущение удара.

В информационной перчатке датчики создают виртуальное осязание – ощущение прикосновения руки к предмету: вы словно на самом деле гладите кошку, чувствуя ее мягкую шерсть, или держите фарфоровую чашку с холодным соком, с трудом открываете тяжелую деревянную дверь, чувствуя ее сопротивление.

Информационная перчатка. Ею можно манипулировать объектами в виртуальном мире, трогать их и даже ощущать их прикосновение.

В настоящее время ни один компьютер не может создать искусственный мир, в котором вы будто наяву увидите битву динозавров на фоне флоры и фауны доисторического времени. Важнейшее условие хорошей системы виртуальной реальности – качественный управляющий компьютер.

Современная модель электронного шлема с электронными очками, изготовленными по новейшим технологиям.

Требования, предъявляемые к нему, очень высоки, а возможности современных компьютеров пока еще им не соответствуют. Летные тренажеры, на которых пилоты учатся управлять самолетами, еще нельзя в полной мере назвать средствами виртуальной реальности. В них используются быстродействующие компьютеры, но представление об окружающем мире ограничивается небольшим числом признаков – взлетными полосами, зданием аэропорта, холмами, деревьями и другими самолетами. Для подготовки пилотов этого вполне достаточно: главное – правильно воссоздать расположение взлетных полос и помехи, которые могут создать трудности в полете, а не добиться четкости изображения, скажем, автомобиля, припаркованного у здания аэропорта.

Виртуальное помещение (в данном случае лестничный марш и кабинет) появляется в результате поэтапного проектирования. Программист-дизайнер конструирует отдельные предметы обстановки, которые в конце концов будут скомбинированы в единую виртуальную комнату.

Как создаются виртуальные миры?

Чтобы у вас создалось ощущение, что вы на самом деле попали в виртуальный мир, каждая отдельная сцена и каждый его отдельный предмет должны быть соответствующим образом продуманы и спроектированы. Чем больше составляющих предмет элементов, тем выше требования, предъявляемые к скорости вычисления компьютера.

Создание всего лишь одной комнаты, такой, например, как на рисунке, – с окнами, шторами, мебелью, люстрой и кафельным полом, – дело кропотливое.

Прежде всего программист-дизайнер определяет, что и где будет находиться в помещении, а затем начинает конструировать на компьютере каждую отдельную деталь, работая скорее как столяр, чем как чертежник. Так, чтобы «построить» стол, он сначала отдельно «изготовит» столешницу, потом ножки и боковины, а затем соберет все вместе. Так же, деталь за деталью, обозначая их пока контурными линиями, он создаст и другие предметы мебели (выполненная контурными линиями модель называется сеточной).

Только теперь, когда все готово, он обставит виртуальную комнату на экране.

На следующем этапе дизайнер определяет, какого цвета будут комната (ее стены, пол, потолок, двери и т. д.) и мебель и из каких материалов будут сделаны все предметы. Он выбирает бумажные обои, шелковую ткань для штор, желтый металл и матовое стекло для люстры, рисунок древесины – ему нужно решить, из чего будет стол – из дуба или березы, покрытие пола – линолеум, паркет, скажем, из дуба или бука либо кафель. На основе этих данных компьютер раскрасит и сделает «настоящим» все, что было прежде обозначено контурными линиями.

Специалисты называют эту стадию визуализацией (еще они употребляют такие слова, как рендеринг, заполнение, оживление, фактуризация). Далее переходят к освещению.

Прежде всего нужно уточнить, где находится источник света, как далеко и в каком направлении распространяются его лучи. Например, свет настольной лампы расходится широким конусом, а всю комнату освещают лучи солнца, проникающие через окна.

Чем более реальным должно быть изображение, тем больше времени уйдет у компьютера на обработку данных. Особенно долго рассчитываются световые эффекты вроде бликов на поверхностях и прозрачность элементов. Один из наиболее часто применяемых методов – трассировка лучей. При этом компьютер обсчитывает каждый отдельный световой луч: как он проходит через комнату, отражается от поверхности, поглощается, преломляется или насыщается другими цветами и, наконец, попадает в глаза наблюдателя. Высокопроизводительный компьютер рассчитывает детали одной комнаты не меньше четырех дней. И это только один неподвижный кадр! А для того, чтобы у человека создалась иллюзия движения, перед его глазами за одну секунду должно последовательно пройти по крайней мере 25 кадров. Это означает, что при проектировании виртуального мира, в котором при любом движении головы изменяется угол зрения, компьютеру на расчет каждого кадра остается лишь 0,04 секунды.

Тем не менее, если в новых моделях компьютеров скорость вычислений и далее будет увеличиваться вдвое каждые 18 месяцев, как это происходит в последние годы, нам не придется долго ждать, когда появятся системы, способные создавать виртуальную реальность в полном смысле слова.

Фильм «Кто подставил кролика Роджера?» – пример комбинирования анимации и играющих «вживую» артистов. Это стало возможным благодаря средствам мультимедиа.

Динозавров из фильма «Парк юрского периода» компьютер сначала трехмерно смоделировал, а затем скопировал в фильм.

Где будут применяться системы виртуальной реальности?

Первыми, кто применит доступные «рядовому– человеку системы виртуальной реальности, отвечающие предъявляемым к ним требованиям, скорее всего, станут производители игр. Конечно, игры, переносящие вас по первому желанию в виртуальный мир, найдут громадный спрос. Несколько играющих смогут подключать свои компьютеры к одному общему – серверу – и в искусственно созданном мире выступать друг против друга или действовать единой командой.

Для этого им нет необходимости находиться в одной комнате и сидеть за одним компьютером: если на их компьютеpax нет какой-то игры, а она есть, например, на сервере в Internet, ее можно загрузить на время.

Но, вероятно, еще интереснее окажутся путешествия по виртуальным мирам с познавательной целью. Почему бы, сидя дома, не спланировать отпуск или не отправиться на Крит или в другие части света и не полюбоваться местными достопримечательностями. Это экономит и время, и деньги. Кроме того, заметно поредевшие толпы туристов будут наносить меньше вреда окружающей среде. Уроки географии или истории изменятся до неузнаваемости. Школьники будут виртуально забираться на вершину Эвереста, заседать в курии вместе с сенаторами Древнего Рима, выслеживать мамонтов с охотниками каменного века.

Искусственный человек «Виртуальный Джек». С его помощью в компьютерном моделировании, например, автомобилей разработчики проверяют, насколько удобна будущая модель.

Конечно, систему управления устройствами, формирующими виртуальную реальность, можно использовать по-разному, например, для добычи полезных ископаемых со дна океана – сейчас разрабатываются технологии для дистанционного управления роботами, транспортными средствами и другими сложными машинами. А какую неоценимую услугу оказали бы эти средства ученым-натуралистам! Представьте, сколько интересного мог бы увидеть управляемый мини-робот, оснащенный телевизионной камерой, в ходах муравьиной кучи. Сколько новых открытий было бы сделано с помощью таких роботов!

Как ни увлекательны виртуальные миры, но они таят в себе и немалую опасность. Они дарят человеку гораздо более яркие впечатления и острые ощущения, чем действительность, поэтому для легко увлекающихся людей они могут стать своеобразным наркотиком. Вероятно, многие, особенно недовольные своей жизнью, предпочтут искусственный рай серым будням и будут снимать электронный шлем только во время еды и сна. Последствия могут оказаться самыми печальными: действительность и вымысел так перепутаются в их головах, что и в обыденной жизни они будут вести себя как в виртуальном мире, где путь к достижению цели нередко сопровождается насилием.

Цех виртуальной фабрики, где человек в электронном шлеме и перчатках управляет виртуальным роботом-манипулятором.

БУДУЩЕЕ МУЛЬТИМЕДИА

Что смогут делать компьютеры будущего?

Мечта о машине, которая будет выполнять всю тяжелую или неприятную работу за человека, стара как мир. Вряд ли бы кто-нибудь отказался от такого «слуги». Он бы готовил домашние уроки, убирал в доме, покупал продукты, стирал, гладил, выполнял другие обязанности. Конечно, в будущем компьютер сможет делать очень многое, Ведь в конце концов, например, когда вы чистите ковер пылесосом, вы просто-напросто перемещаетесь по полу с устройством для удаления пыли, при этом не задевая и не опрокидывая стоящую в комнате мебель.

Подобную рабочую инструкцию, вероятно, можно ввести в компьютер или в робот-пылесос. (Правда, неизбежно возникает вопрос: в какую сумму обойдется универсальный компьютер для выполнения домашних работ?) Тем не менее и в будущем важнейшей областью применения компьютеров, разумеется, останется обработка информации. Уже сегодня компьютеры совмещаются с другими устройствами – телефонами, факсами, телевизорами, видеомагнитофонами, проигрывателями компакт-дисков. Возрастает эффективность компьютерных сетей. Уже планируется создание высокоскоростных линий связи, по которым за доли секунды с континента на континент можно будет передавать, например, видеокадры. В компьютерной сфере уже укоренились термины «магистраль данных» или «информационная магистраль».

Стремительно растут скорость вычислений и емкость памяти компьютеров. Постепенно будут увеличиваться размеры экрана монитора, его разрешающая способность, а сам экран станет более плоским. Для управления многофункциональными машинами вряд ли будет применяться современная клавиатура, скорее всего, ее заменит пульт дистанционного управления с рядом кнопок. Через несколько лет специальные устройства, вероятно, будут воспринимать обычную речь, поэтому ими можно будет управлять голосом. Уже сейчас некоторые компьютеры понимают устные команды.

Техническое оборудование школы будущего

Таким, наверное, будет учебное место в классе, где ученики станут осваивать мультимедиа, создавая на компьютере рисунки и видеоизображения, а затем по компьютерной сети обмениваться ими с учениками других школ всего мира.