Соло на вибраторе с отдачей. Популярный рассказ о возможностях технологий обратной связи
С момента появления первых компьютеров люди стремились упростить взаимодействие человека и машины, сделать его непринужденным и информативным. И нельзя не признать, что к настоящему времени на этом поприще достигнуты впечатляющие результаты. Мышки, джойстики, геймпады и графические планшеты, трехмерная графика, объемный звук — все это служит одной цели: удобной передаче команд компьютеру и удобоваримому отображению данных, будь то текстовый редактор или компьютерная игра. Конец XX века принес еще несколько новаторских решений, в числе которых — обратная тактильная связь, более известная как “виброотдача”, или force feedback. Найти сегодня геймера, который ни разу не слышал о force feedback, попросту невозможно — любой компьютерный или игровой журнал хотя бы раз за время своего существования радовал своих читателей обзорами игровых манипуляторов с виброотдачей. Но “Железный цех” , по примеру вечно живого дедушки Ленина, пойдет немного другим путем, а именно: мы попытаемся рассказать историю этой замечательной технологии — рассмотреть явление “force feedback” изнутри. Используя подходящую к моменту терминологию — наш творческий отдел предлагает вам совершить небольшой исторический “виброэкскурс с вибровводом, виброанализом и вибровыводом”.
Маленькие американские ЧП на базе стандартных рулей с виброотдачей собирают вот такие замечательные штуковины: база — руль Logitech MOMO Force, кресло - настоящий Porshe, плюс бас- вибратор под креслом. Правда, за такую цену (от $1500 до $2000 в зависимости от комплектации) можно и настоящим авто разжиться.
Виброввод Force feedback у большинства пользователей ассоциируется в первую очередь с компьютерными играми. И это не удивительно, так как первым устройством с виброотдачей для персональных компьютеров стал именно джойстик. Интересно другое — далекие предки нынешних геймерских джойстиков с обратной отдачей были предназначены вовсе не для игр, а для медицинских компьютерных систем, точнее — для хирургических комплексов. Спрашивается, для чего хирургам понадобилась подобная технология? Ответить на этот вопрос совсем не трудно, если вспомнить о том, что мужики в белых халатах со скальпелями наперевес занимаются не только вырезанием аппендиксов. Есть целый ряд операций, которые требуют от хирурга предельной концентрации и безукоризненной точности движений. Это и хирургия глаза, и нейрохирургия, и вообще все то, что принято называть микрохирургией. Разумеется, об обычном скальпеле тут и речи быть не может — подобные операции проводятся не вручную, а при помощи микроманипулятора, который управляется специальным джойстиком. Вдобавок для подстраховки хирурга (а вдруг он, зараза, чихнет?) манипулятор контролируется компьютером. Данный метод позволяет смоделировать действия врача максимально приближенно к реальности — ведь при обычной операции хирург не только видит свою руку со скальпелем, но и чувствует, что он делает в данный момент.
Бас-вибратор. Почувствуйте себя верхом на отбойном молотке.
Создателем force feedback принято считать фирму Immersion (1995 г.) — в то время организацию, одинаково далекую и от разработки игр, и от индустрии игровых манипуляторов. К радости многомиллионной армии геймеров, специалисты Immersion разглядели перспективность новой технологии и разработали протокол I-Force , который впервые позволил в компьютерных играх управлять игровыми манипуляторами. Уже в 1996 г. в сотрудничестве с одним из крупнейших производителей джойстиков, компанией CH Products , Immersion выпускает первый манипулятор с виброотдачей — Force-FX. Справедливо полагая, что бизнес-позиция “собака на сене” не принесет популярности технологии, Immersion начинает лицензирование свежеиспеченного ноу-хау среди производителей джойстиков и попутно добивается включения протокола I-Force в Microsoft DirectX. Сотрудничество с Microsoft во все времена являлось крупным козырем, и в этом случае результат дружбы force feedback с DirectX также не заставил себя долго ждать. Уже в 1997 году почти все крупные производители игровых манипуляторов стали выпускать устройства с поддержкой виброотдачи, а количество разработчиков ПО (в первую очередь — игр) еще в 1996 году перевалило за три сотни.
Годом позже force feedback был реализована в рулях для автосимуляторов и геймпадах, а в дальнейшем — и в компьютерных мышках. И если назначение виброотдачи в игровых устройствах очевидно, то “вибромыши” и прочая “дрожащая” экзотика вызывают как минимум легкое недоумение. Есть ли польза от подобных устройств? Ответить на этот и многие другие вопросы можно, только предварительно разобравшись в том, что же представляет собой технология force feedback изнутри. Виброэкскурс
Вибронаушники Evergreen Rumble FX Force Feedback Stereophones. Главный недостаток — большой вес (внутри чашек размещены не только вибраторы, но и три батарейки AAA).
Дословно force feedback переводится как “силовая обратная связь”. " Силовая" — потому что устройство передает пользователю информацию в виде толчков и вибрации. А “обратная связь” означает, что вибрация и толчки происходят не сами по себе, а генерируются компьютером в ответ на действия пользователя. То есть от пользователя к ПК — это “прямая” связь, а от ПК к пользователю — “обратная”. Как это происходит? Представьте, что вы играете в автосимулятор и сворачиваете с дороги на тротуар. Виртуальный автомобиль, послушный движению вашего руля, поворачивает и наезжает на бордюр. Тут начинается самое интересное. Если игра поддерживает технологию force feedback, она зафиксирует момент наезда на препятствие, рассчитает силу и направление, в котором должен дернуться руль в руках водителя, и передаст эту информацию в игровой контроллер. Любой манипулятор с поддержкой виброотдачи оснащен электромоторами, которые могут как бы “по собственной инициативе” поворачивать органы управления (ручку джойстика, руль и т.п.). Таким образом, получив сигнал от игры, электронная схема руля просто запустит на определенное время электромотор, а вы, в свою очередь, почувствуете рывок рулевого колеса. Все гениально просто, не правда ли? Таким же образом реализуются и все остальные эффекты: вибрация при запуске двигателя,
отдача при стрельбе из пушек и пулеметов, провал руля при срыве машины в занос, рывки джойстика при попадании в самолет снарядов. Следует отдавать себе отчет в том, что виброотдача делает ощущения от игры богатыми и насыщенными, но в то же время мешает “идеальному” управлению. Приятно ехать по грунтовой дороге и чувствовать подрагивание руля, но при сопротивл ении руля вписаться в поворот становится на порядок сложнее. Приятно ощущать дрожание истребителя при залпе из пушек, однако большая часть очереди из-за этого не попадет в цель. Больше всего force feedback мешает в авиасимуляторах, чуть меньше — в гонках и файтингах. Если вас интересует конечный результат, а не сам игровой процесс, ожидать чуда от виброотдачи не стоит. Force feedback — для тех, кому важнее погружение в игру, а не победа. Ощущение реальности происходящего, а не полный контроль над ситуацией. Все эффекты виброо тдачи, реализованные в игровых устройствах, — или модификация, или комбинация набора базовых эффектов. Базовые (основные) эффекты force feedback делятся на четыре группы:
Вибростул Intenso и виброкресло Rumble Chair
вибрационные, пространственные, направленные и эффекты сопротивления. 1. К вибрационным эффектам относится пульсация , при помощи которой можно имитировать любой пульсирующий, жужжащий или вибрирующий агрегат, например работающий двигатель. 2. Пространственные эффекты включают в себя текстуру, ограждение, эллипс, пружину и направляющую. 2.1. Эффект текстуры позволяет имитировать перемещение по поверхностям с различным покрытием. Эффект заключается в передаче пользователю тактильных ощущений, например при работе в графических приложениях. Вы сможете в буквальном смысле ощутить шероховатость отрисованной в Photoshop текстуры и почувствовать объем смоделированного 3D-объекта. 2.2. Ограждение и эллипс предназначены для симуляции различных ограждений и препятствий, например стен. 2.3. При помощи пружины можно моделировать все ситуации, при которых сопротивление возрастает по мере удаления от начальной точки. Типичный пример — центрирующее (возвращающее) усилие на руле и на джойстике при отклонении ручки или руля от центрального положения.
Внутренности джойстика force feedback
2.4. Что же касается направляющей , то лучшая иллюстрация этого эффекта — направляющие линейки в графических редакторах, к которым “прилипает” курсор, и перетаскиваемые мышью объекты. 3. Направленные эффекты включают в себя постоянную силу и подъем. 3.1. С постоянной силой все предельно просто — этот эффект предназначен для создания постоянных направленных усилий, например для имитации лобового или бокового ветра. 3.2. Эффект подъема немного сложнее — здесь усилие ослабевает при удалении от начальной точки, а затем (после преодоления критической точки) начи нает лавинообразно нарастать. Отличный пример для иллюстрации эффекта подъема — человек, толкающий вагон в горку. Он начинает свой путь бодрым и полным сил, но по мере приближения к вершине силы слабеют, а притяжение все тянет и тянет вагон к подножию холма. В конце концов наступает момент, когда человек больше не может толкать вагон и тот, стремительно разгоняясь, начинает скатываться обратно.
Внутренности руля force feedback
4. Эффекты сопротивления делятся на три типа: трение , инерция и буфер. Из этой троицы в дополнительном пояснении нуждается только буфер. Основная черта буфера — рост сопротивления с увеличением скорости. Лучший пример — движение в воде: пока вы медленно перемещаете руку, вода практически не оказывает вам сопротивления, но стоит вам сделать резкое движение — ситуация тут же изменится, и сопротивление воды станет хорошо ощутимым. Кстати, именно для симуляции перемещения в жидкости и используется этот эффект. Также в связи с этим стоит упомянуть о классификации виброустройств, которую использует сама компания Immersion. Все вибродевайсы делятся на три категории: полнофункциональные (full force feedback) , тактильные (tactile feedback) и вибрационные (rumble feedback).
Типичный представитель устройств класса rumble feedback — Thrustmaster Dual Power Gamepad
Устройства full force feedback предназначены для эмуляции сил сопротивления, то есть таких эффектов, как пружина, постоянная сила или подъем. Из этих составляющих, в свою очередь, складываются более сложные эффекты: силы притяжения, турбулентность, эффекты при столкновениях с препятствиями и так далее. Другими словами, если манипулятор может толкнуть вас, значит, это устройство full force feedback. К этой категории относятся все рули, джойстики с поддержкой виброотдачи и два экзотических класса устройств — геймпад и мышь full force feedback (например, Logitech Wingman Force Feedback Mouse ). Tactile feedback, как можно догадаться из названия, эмулирует тактильные эффекты, но не в состоянии толкнуть вас или помешать вашим движениям. В эту категорию попадают тактильные мышки и трекболы. Rumble feedback — наиболее примитивный класс устройств, который поддерживает только один класс эффектов — пульсацию. Такие устройства могут только постоянно вибрировать или резко вздрагивать в определенные моменты времени. Сюда попадают все примитивные геймпады. Список эффектов force feedback, поддерживаемых различными устройствами
Поддерживаемые эффекты
Джойстик
Руль
Виброгеймпад
Геймпад full force feedback
Тактильная мышь, тактильный трекбол
Мышь full force feedback
Пульсация
Х
Х
Х
Х
Х
Х
Текстура
Х
Х
Ограждение
Х
Х
Эллипс
Х
Х
Пружина
Х
Х
Х
Х
Направляющая
Х
Постоянная сила
Х
Х
Х
Х
Подъем
Х
Х
Х
Х
Буфер
Х
Х
Х
Х
Трение
Х
Х
Х
Х
Инерция
Х
Х
Х
Х
Виброанализ
Самый первый джойстик с виброотдачей - Force FX - до сих пор в строю; его можно приобрести под заказ на сайте www.vrealities.com.
Как уже было написано выше, первенцами новой технологии стали джойстики и рули, что, впрочем, вполне объяснимо — так как и авиа-, и автосимуляторы всегда стояли на передовой борьбы за реализм. Через некоторое время стан force feedback пополнился геймпадами и мышками. Оказалось, что любители мордобоев и 3D-шутеров тоже не прочь прочувствовать на собственной ладони удары в Mortal Combat или ощутить всеми пятью пальцами отдачу при выстреле из гранатомета в Quake. Примерно в то же время были созданы так называемые “тактильные жилеты”, позволяющие ощущать вражеские удары не руками, а непосредственно животом. Совсем же недавно появился еще один, гибридный тип устройств — наушники и бас-вибраторы, хотя на самом деле к традиционной концепции “обратной связи” ни первые, ни вторые отношения вовсе не имеют. Что такое наушники force feedback? Это обыкновенные наушники с вибромоторчиками, которые переводят низкочастотный звук в вибрацию. Таким образом, взрывы, гудение мотора и другие звуки с низкочастотной составляющей игрок не только слышит, но и воспринимает в виде вибрации. Проблема заключается в том, что информацию о том, когда надо вибрировать, а когда — нет, контроллер наушников получает не от игрока и не от игры, а исключительно от самого звука, поэтому ни о какой обратной связи тут и речи быть не может. Точно так же работают и бас-вибраторы — эти устройства закрепляются на спинке или под сиденьем стула, при помощи встроенного микрофона улавливают звуки, доносящиеся из динамиков компьютера, и преобразуют низкие частоты в вибрацию. На мой взгляд, такой вариант предпочтительнее наушников — так как
Виброжилет
вибрация ощущается не ушными раковинами, а всем телом (как ни крути — это все-таки ближе к действительности). Вибровывод Компания Immersion еще в 1996 г. предсказала, что всего лишь через несколько лет доля устройств с виброотдачей составит не менее 75% от общего их количества. Что характерно — этот прогноз уже начинает сбываться. Есть все основания полагать, что обратная тактильная связь вскоре повторит успех звуковых карт для персональных компьютеров — ибо одно время даже простенький Sound Blaster считался непозволительной роскошью **__
**
Одна из лучших моделей рулей с виброотдачей — Thrustmaster Force Feedback GT Racing Wheel
и нерациональной тратой денег; теперь же представить персональный компьютер без звука невозможно. На данный момент технология обратной отдачи имеет отличные перспективы, в первую очередь в области компьютерных игр. Количество игровых манипуляторов с force feedback и игровых продуктов с поддержкой этой технологии растет день ото дня. Игровая индустрия в очередной раз выступила в роли благодатной почвы для новых технологий (чтобы убедиться в справедливости этих слов, достаточно вспомнить эволюцию звуковых и видеокарт на персоналках), а уровень реализма в компь ютерных играх поднялся еще на ступеньку вверх. Если вы любите игры и хотите получить от процесса максимальное удовольствие, обязательно купите себе игровой манипулятор с виброотдачей — поверьте, это как раз тот случай, когда потраченные средства оправдают себя на все сто. Сотни тысяч игроков по всему миру уже сделали свой выбор и рублем (а кто и долларом) проголосовали за новую технологию. Уверен, еще несколько лет — и джойстики, рули, мыши с force feedback если не вытеснят обычные устройства, то уж наверняка оставят их в меньшинстве. __Тетрис с обратной отдачей **
;)___Недавно компанияImmersionCorporationрешила немного простимулировать рынок игровых проектов, причем сделала это весьма своеобразным способом. Отныне любому обладателю контроллера с обратной отдачей дается уникальная возможность наслаждаться всеми его функциями вне зависимости от возможностей игры. Разработанное силами Immersion программное обеспечение, получившее названиеTouchWare Gaming**, с помощью специальных алгоритмов переводит звуковые эффекты любой игры в сигналы для виброустройств в контроллере. Таким образом технология force feedback оказывается задействованной даже в самых заурядных проектах, никогда не претендовавших на поддержку технологий обратной отдачи. Аналитики компании предполагают, что акция поможет восстановить баланс между количеством продаваемых контроллеров с force feedback и программным обеспечением, поддерживающим данную технологию. Пакет TouchWare Gaming можно скачать по ссылке:**www.immersion.com/gaming/products/touchware/TWGaming.php _Стоит это “всего”$29,95**. Также на указанной странице после регистрации можно скачать30-дневную пробную версию программного обеспечения.** А я не уберу свой чемоданчик! В июле (2003 г.) завершился судебный процесс по делу о защите авторских прав, в ходе которого обвинителем выступала компанияImmersion**, а ответчиком — небезызвестная корпорацияMicrosoft. Автор технологии обратной отдачи подал в суд на автора самой любимой пользователями ОС, обвинив последнего в незаконном использовании технологии force feedback в джойстиках серииMS SideWinder(выпуск которых был недавно прекращен). Immersion удалось доказать, что она действительно обладает авторскими правами на данную технологию. В результате решения суда Microsoft была вынуждена приобрести лицензию на использование технологий обратной отдачи. Лицензия и часть акций Immersion обойдется “корпорации Билла” в26 миллионовбаксов. Еще9миллионову.е. могут быть взысканы в качестве долга. Тем временем продолжается аналогичный судебный процесс**“Immersion vs Sony”**. Компания Sony также засветилась при использовании технологий обратной отдачи в игровых контроллерах своих консолей PlayStation.