Проблемы

Все проблемы, сдерживающее развитие технологии ВР, так или иначе связаны с недостаточной производительностью компьютера. Поскольку в любой системе ВР одну из ключевых ролей играет время реакции системы на изменение начальных условий формирования сенсорного образа среды (в частности, изображения), наиболее совершенные системы ВР требуют применения супер-компьютеров.

Другая проблема связана с возможностями реализации адекватного сенсорного воздействия виртуальной среды на органы чувств, которая имеет два аспекта. Первый связан с изоляцией органов чувств от естественных раздражителей, второй с реализацией адекватного воздействия на органы чувств, поступающих от искусственных раздражителей.

Полностью и абсолютно все органы чувств человека изолировать от воздействия окружающей среды и заменить естественное воздействие на искусственное практически невозможно. Легче всего это сделать для органов с малой апертурой (от лат. apertura — отверстие), то есть органов зрения, слуха и обоняния, причем органы слуха занимают здесь промежуточное положение, так как акустические колебания передаются не только через барабанную перепонку. Остальные органы чувств подаются изоляции с еще большим трудом, так как имеют обширные рецепторные поля, и воздействие окружающей среды на них носит пространственно-распределенный характер (например, тактильное и гравитационное, действующие на поверхности кожного и мышечного покровов). Тем не менее достаточно распространены интерфейсные устройства (дисплеи в расширенном понимании этого термина) для формирования силового и тактильного и всех других видов сенсорного воздействия — силовые жилеты для имитации нагрузок на конечности и туловище, перчатки для имитации ощущений прикосновения и т.п.

Одной из наиболее сложных задач при создании интерфейсных устройств ВР связана с моделированием воздействия на вестибулярный аппарат. Адекватно удается воспроизвести лишь, воздействие пространственной ориентации (например, в капсулах авиационных тренажеров). Чрезвычайно сложно создать условия для адекватного восприятия невесомости; практически все существующие технические решения позволяют добиться лишь суррогатного (или кратковременного) воздействия ограниченного набора факторов невесомости.

Видеоинтерфейс систем ВР, не смотря на то, что именно с него технология ВР начала свое развитие, насчитывающее уже не одно десятилетие, также весьма далек от совершенства. Детальный анализ процессов зрительного восприятия (в частности, для анатомического отдела зрительного анализатора) показывает, что геометрическая модель зрительного восприятия в виде, так называемой, 6DOF-стереоголовы, на основе которой чаще всего строятся алгоритмы визуализации и принципы функционирования устройств визуализации, является слишком упрощенной и может обеспечить адекватные условия бинокулярного восприятия лишь в определенных условиях. В показано, что при визуализации в ближней зоне (на удалении не более 4-5 метров от наблюдателя), необходимо учитывать связь между механизмами аккомодации и вергенции, а начальные условия для формирования изображения виртуальной среды должны учитывать саккадные движения глазных яблок. В свою очередь, расширение состава начальных условий требует построения более сложных устройств стереоскопической визуализации, в которых понадобится быстрое изменяние оптической силы окуляров (в зависимости от угла вергенции), а также непрерывное слежение за ориентацией оптических осей каждого глаза. В результате, помимо возникновения сложностей технологического характера, существенно уменьшается величина временного интервала, отводимого на формирование изображения (до нескольких миллисекунд), что требует применения вычислительных мощностей, доступных лишь самым производительным на сегодняшний день суперкомпьютерам.