Технологии обратной тактильной связи

Posted in HID-устройства, Периферия | Комментариев нет

В середине 1990-х годов в развитии игровых манипуляторов произошел важный качественный скачок — появились первые модели, оснащенные механизмом об­ратной тактильной связи (force feedback). Основная идея, ради которой конструк­торы работали над внедрением механизмов обратной тактильной связи в игровые манипуляторы, заключалась в том, чтобы придать игровому процессу еще большую реалистичность и увлекательность. К двум основным каналам, посредством кото­рых пользователь воспринимает виртуальное пространство (зрению и слуху), теперь добавился третий — осязательный.

Для реализации функций обратной тактильной связи необходимы два взаимодо­полняющих условия: во-первых, нужно оснастить игровые манипуляторы соответ­ствующими механическими приводами, а во-вторых, разработать и внедрить унифицированный набор команд, посредством которых игровые приложения смогут управлять механизмами манипуляторов. Иными словами, возникла необ­ходимость в разработке специализированного интерфейса прикладного програм­мирования (API).

В 1995 году силами разработчиков корпорации Immersion были реализованы оба условия: созданы технологии TouchSense и API I-Force. К тому моменту специа­листы Immersion уже имели опыт решения подобных задач: с момента своего основания в 1992 году компания специализировалась на разработке систем с об­ратной тактильной связью для медицинского оборудования.

Впоследствии I-Force стал самым распространенным API обратной тактильной связи для компьютерных игровых манипуляторов на платформе PC, оснащенных подвижными органами управления (то есть джойстиков, рулей и штурвалов). В не­малой степени этому способствовало тесное сотрудничество Immersion и Microsoft: усовершенствованная версия этого API (I-Force 2.0) была включена в состав DirectX 5 и сохранилась в последующих версиях DirectX.

I-Force предусматривает возможность реализации трех различных видов тактиль­ных воздействий.

1. Реакция манипулятора на различные игровые события, не зависящие от теку­щего положения органов управления манипулятора. В качестве примеров мож­но привести отдачу при стрельбе, удары при столкновениях и наезде на различ­ные препятствия.

2. Усилие, противодействующее перемещению органов управления манипулято­ра. Подобные эффекты позволяют изменять усилие, препятствующее переме­щению рукоятки или руля, а также возвращать органы управления в исходное (нейтральное) положение в том случае, если пользователь их отпускает.

3. Динамически изменяющиеся эффекты сочетают в себе возможности двух вы­шеописанных видов воздействий, позволяя реализовать множество различных вариантов «поведения» органов управления манипулятора на основе заложен­ных производителем программ. В качестве примера подобного эффекта можно привести резкое уменьшение усилия противодействия вращению рулевого колеса при «срыве в занос» или при «выезде на лед».

Поскольку игровое приложение управляет работой манипулятора посредством команд высокого уровня, тактильные ощущения при схожих ситуациях в одной и той же игре могут существенно различаться для разных моделей манипуля­торов. Кроме того, гибкость настройки эффектов обратной тактильной связи во многом зависит от возможностей, заложенных разработчиками той или иной игры.

Разработанная специалистами Immersion технология TouchSense позволила реа­лизовать эффекты обратной тактильной связи в самых различных манипулято­рах — как в игровых, так и в обычных (например, в мышах). В зависимости от спектра поддерживаемых возможностей все устройства, оснащенные механизмом обратной тактильной связи, можно разделить на три класса.

1.   С полной поддержкой обратной тактильной связи (full force feedback). Эти устройства поддерживают все типы тактильных эффектов, связанных как с вос­произведением точечных воздействий, так и с имитацией усилия, противодей­ствующего перемещению органов управления. В этот класс попадают многие модели джойстиков, рулей, штурвалов и прочих манипуляторов.

2.   С поддержкой тактильных воздействий (tactile feedback). Данные устройства позволяют точно воспроизводить касания, толчки, текстуры и вибрации. Одна­ко в отличие от манипуляторов full force feedback здесь отсутствует возможность имитации усилия, противодействующего перемещению органов управления либо самого манипулятора. К этому классу относится подавляющее большин­ство оснащенных механизмом обратной тактильной связи мышей.

3. С поддержкой виброэффектов (rumble feedback). Эти устройства имеют воз­можность приблизительного воспроизведения сотрясений и вибраций. В данный класс попадает большинство оснащенных механизмом обратной тактильной связи геймпадов.

Первый джойстик с force feedback выпустила в 1996 году компания СН. В течение двух последующих лет практически все ведущие производители игровых манипу­ляторов лицензировали технологию TouchSense и приступили к выпуску игровых манипуляторов, оснащенных механизмом обратной тактильной связи. По мере распространения подобных устройств стало расти и количество игр с поддержкой force feedback.

Появление обратной тактильной связи повлекло за собой значительные изменения во внутреннем устройстве игровых манипуляторов. Во-первых, в них появились электродвигатели, воздействующие на органы управления и корпус манипулятора для создания «силовых» эффектов. Во-вторых, для управления работой электро­приводов (что требует обработки в реальном времени большого потока инфор­мации, поступающей как от компьютера, так и от датчиков органов управления) стали использовать специализированный процессор, встраиваемый в корпус ма­нипулятора. Таким образом, игровые манипуляторы, которые изначально были довольно примитивными конструкциями, построенными на нескольких пассивных элементах, за очень короткое время превратились в достаточно сложные электрон­ные устройства, оснащенные собственным микропроцессором.

Сейчас в продаже можно найти огромное количество самых разнообразных игровых манипуляторов, оснащенных механизмом обратной тактильной связи. Имеющие­ся в распоряжении разработчиков средства позволяют использовать тактильные воздействия не только в играх, но и при работе с широким спектром приложе­ний — офисными программами, Flash, интернет-браузерами и т. д.