Virtuální realita v české CAVE na ČVUT: Návštěva jiných světů

Virtuální realita v české CAVE na ČVUT: Návštěva jiných světů
Sdílej
 
V hlubinách Fakulty elektrotechnické na ČVUT se nachází zajímavá místnost. Vypadá jako malý pokojík a nabízí špičkovou virtuální realitu.

 

Vstupuji do hlavních dveří budovy ČVUT (jejich drony jste už viděli?) a chvíli bloudím ve spletitých chodbách. Jednou z nich se vydávám, jdu až na její konec, kde seběhnu schody, zahnu doprava, znovu dlouhá tmavá chodba plná dveří s někdy dost tajuplnými nápisy. Nakonec dojdu k zamřížovaným dveřím – právě ty hledám. Za nimi se ukrývá systém virtuální reality Cave a Roman Berka, který mi ho předvede.

Dovnitř CAVE je možné vstoupit pouze v textilních přezůvkách •  Jakub Mokříš

Uvnitř jeskyně CAVE

"Cave" znamená v překladu "jeskyně" a tak trochu to vystihuje, jak se asi člověk cítí, když do tohoto VR vstoupí. Je to totiž prakticky kostka o straně 2,4 metru, které chybí strop a přední stěna, což trochu bourá pocit stísněnosti. Podlaha je z plexiskla, na které mě v normálních botách nepustí a musím si vzít textilní přezůvky. K nim jsem dostal ještě stereoskopické brýle - tedy nikoliv klasické VR brýle jako je HTC Vive nebo Oculus Rift.

Systém virtuální reality CAVE na Fakultě elektrotechnické ČVUT •  Jakub Mokříš

Průlet nad virtuálním městem

Roman Berka si stoupne vedle mě a v ruce drží ovladač podobný, jako má třeba PlayStation. Rázem se ocitáme uprostřed virtuálního města, které vypadá jak vystřižené z nějakého amerického filmu. Kolem mě jsou mrakodrapy a připadám si, jako by ty obrovské budovy byly kousek ode mě. Najednou letíme nahoru a já skoro dostávám závrať, dívám se pod nohy a ulice, na které jsme s Romanem ještě před chvílí stáli je najednou tenká jako nudle.

V CAVE může zážitky sdílet celá skupina lidí •  Jakub Mokříš

První "realita" byla u Škody

Cave není novinkou, první podobný systém fungoval už v roce 1992 na univerzitě v americké Illinois. Institut intermédií na ČVUT má ten svůj svůj od roku 2007. U nás byl druhý – první dodnes používá automobilka Škoda. Princip fungování je zdánlivě jednoduchý. Obraz je promítán na plátna, která tvoří stěny kostky. Na podlaze je plátno také, ale z pochopitelných důvodů ho kryje průhledné plexisklo. Říkáte si, že na tom nic není? Tak to jste na omylu!

Promítání obrazu ve virtuální realitě CAVE na Fakultě elektrotechnické ČVUT •  Jakub Mokříš

Čarovné brýle

Jenom návrh celého systému trval zhruba půl roku. 3D stereoskopie je založena na tom, že brýle, které máte na očích jsou synchronizovány se systémem. Ten počítá obraz jak pro levé, tak pro pravé oko zvlášť. Brýle pak v patřičné frekvenci zatmívají sklíčka brýlí, aby se ke každému oku dostal pouze ten snímek obrazu, která má dané oko vidět. Počítač tedy vykreslí obraz pro levé oko, promítne ho a brýle vám v tu chvíli zatmí pravé sklíčko brýlí. Pak počítač vykreslí a promítne obraz zase pro pravé oko, a zatmí zase levé sklíčko. To všechno v takové rychlosti, že váš mozek vnímá obraz na plochém plátně prostorově.

Systém virtuální reality CAVE na Fakultě elektrotechnické ČVUT •  Jakub Mokříš

Osm grafických karet

Problém je v tom, že jedna grafická karta by nezvládala všechno počítat a vykreslovat. Cave má 3 stěny a podlahu, takže je třeba jakoukoliv scénu vykreslit čtyřikrát, v rozlišení 1024 x 768 a to pro každé oko. Ve výsledku tedy počítač musí zvládat vykreslovat 8 různých obrazů. Jenže tady přichází další problém! Všechny ty obrazy musejí být dokonale sesynchronizovány. Lidské oko by poznalo, kdyby se třeba krajina na levé stěně vykreslovala se zpožděním desetiny sekundy. Proto je každá grafická karta osazená technologií Gsync, který zajišťuje i dokonalou časovou synchronizaci. Software, který vše řídí si na ČVUT naprogramovali z větší části sami.

Systém virtuální reality CAVE na Fakultě elektrotechnické ČVUT •  Jakub Mokříš

Propustné plátno

Jenom hardware a základní softwarová knihovna, která tvoří Cave, vyšel na zhruba 1,6 milionu korun. Celý systém je navíc prostorově náročné, protože projektory musejí být určité vzdálenosti od stěny, jinak by obraz byl zkreslený. A když se nedostávalo potřebného místa před přední stěnou, vyřešili to lidé z ČVUT fikaně. Promítačka promítá na zrcadlo, které pak obraz odráží na plátno. A když jsme u toho, ani samotná plátna nemohou být jen tak ledajaká. Není to jako v kině, kde máte promítačku za zády a ta promítá obraz před vás. V Cave je obraz promítán z venku kostky, takže plátna musejí světlo propouštět, abyste ho mohli vidět.

Obraz je promítán na všechny stěny systému virtuální reality CAVE na Fakultě elektrotechnické ČVUT •  Jakub Mokříš

VR pro skupiny

Roman Berka mi ukázal virtuální model amerického města a pak jsem absolvoval i prohlídku historického centra Prahy. Cave v takových úlohách těží ze své hlavní výhody – najednou může v kostce být třeba pět uživatelů v tom samém prostředí. Proto se do budoucna počítá s využitím třeba v architektuře, při urbanistických studiích a podobně. Zajímavé je to ale i pro výuku například chemie, pro vizualizaci molekulárních struktur. Bohužel ani Cave zatím nedokázal odbourat jednu nevýhodu, společnou pro všechny pokročilejší systémy virtuální reality. Některým lidem se v něm totiž dělá nevolno.


Přečtěte si také:

Golem VR: 16. století na vlastní kůži

Golem VR: 16. století na vlastní kůži

XTAL: Otestovali jsme českou virtuální realitu s rozlišením 5K

XTAL: Otestovali jsme českou virtuální realitu s rozlišením 5K

Roblox: Fabrika na zábavu

Roblox: Fabrika na zábavu

Oceány ve vesmíru: Sluneční soustava plná vody

Oceány ve vesmíru: Sluneční soustava plná vody

 

Články odjinud