Ультрареалистические коммуникации будущего

УЛЬТРАРЕАЛИСТИЧЕСКИЕ

КОММУНИКАЦИИ БУДУЩЕГО

Будущий метод коммуникации между людьми, обеспечиваемый самыми передовыми информационными технологиями, условно названный «ультрареалистической связью», находится в настоящее время в стадии научно-исследовательских разработок в Японии. В частности, такие разработки ведутся по следующим направлениям: телевидение сверхвысокой четкости, стереоизображения (3D), суперобъемное воспроизведение звука и мульти-сенсорной связи, включающей эффекты осязания и обоняния. Организация под названием Форум ультрареалистических коммуникаций (Ultra-Realistic Communications Forum - URCF) была учреждена в целях содействия проведению НИОКР и стандартизации соответствующих технологий.

В статье председателя комитета URCF по планированию и развитию г-на Кацумаса Энами, опубликованной в журнале New Breeze, раскрывается деятельность Форума в интересах промышленности, академической сферы и правительственных органов, а также приводятся данные об исследовательских работах, проводимых в области URC в Национальном институте информационных и коммуникационных технологий

Упьтрареалистическая связь

URC - естественный, реалистический метод коммуникаций, при кото-

ром человек, находящийся на значительном расстоянии от своего корреспондента, ощущают себя находящимся с ним в той же самой окружающей среде. Данный метод коммуникаций имеет особое значение для пожилых людей, для которых важно ощущать себя комфортно в современном информационном обществе.

Две ключевые характеристики определяют то, что мы понимаем под ультрареалистическими коммуникациями:

- максимально возможная реалистичность (ИЯС дают полное ощущение того, что вы находитесь в аналогичной среде, помещении и т.д. с або-

Век Качества N° 4

нентом; окружены мультисенсорной информацией, возбуждающей у пользователя не только зрительные и слуховые, но и осязательные, обонятельные и даже вкусовые ощущения. Причем эта мультисенсорная информация выделяется, передается и воспроизводится максимально достоверно);

- возможность трансцендентного отображения реальности: это такая ультрареалистическая связь, которая одинаково хорошо отображает как виртуальный, так и реальный мир за счет воспроизведения только наиболее характерной информации с целью передачи более сильных ощущений и глубокого понимания переданной информации, а также создания условий для возбуждения более богатого воображения.

Первая характеристика обеспечивается технологией цифрового кино и цифровым телевидением сверхвысокой четкости (Ultra Difinition Television - UDTV) c разрешением 4096 пикселей по горизонтали, которое позволяет передавать изображение с очень высокой степенью детализации.

Кроме того, вместо демонстрации SD-изображений с помощью би-нокуляров, обеспечивающих передачу стереоэффекта, будут использованы голографические методы отображения с проекцией картинки в трехмерное пространство.

Примером, иллюстрирующим вторую характеристику URC, являются VR-изображения (Virtual Reality), создаваемые с помощью компьютерной графики, реальных и AR-изображений (Augmented Reality), которые усиливают ощущение реальности за счет использования метафор реального мира. Другим примером является интерактивная система. Вместо простой передачи мультисенсорной информации в одну сторону она позволяет активно изменять изображение за счет использования осязательного сенсора. Кроме того, точно так же, как рассказ, стихотворное произведение или радиопередача могут вызывать более сильные ощущения, чем кино или телевидение, так и эффект ультрареалистических коммуникаций может достигаться с помощью небольшого объема данных. Цель URC состоит в реализации технологии, которая усиливает ощущение реальности благодаря памяти человека и его жизненного опыта. На рис. 1 показаны будущие изображения, которые смогут обеспечить URC.

Форум URC

Поскольку в проекте URC применялись такие технологии, как UDTV, SD-изображения, объемный звук и мультисенсорные технологии передачи, то стала абсолютно необходимой кооперация не только между видеоинженерами и специалистами в области передачи звука, но и между разработчиками контента, психологами, информационными аналитиками и экспертами по самым различным отраслям знаний. Поэтому сфере управления, промышленности и академическим институтам потребовалось объединить свои знания в целях реализации самого проекта и для последующего перехода к этапу стандартизации. С этой целью в марте 2007 г. NICT учредил URCF, задачей которого является совместное проведение ряда исследований, заключение деловых сделок и пользовательских акций, а также обмен информацией и идеями со специалистами из других областей знаний, содействие проведению НИОКР, про-

ПРАКТИКА I Из зарубежных источников

Приложения будущих ультрареалистических коммуникаций

Будущее вещание

Телемедицина

f

ведение испытании и стандартизации. Председателем Форума является профессор Токийского университета Хироши Харашима.

В комитет Форума по развитию вошли 2 подкомитета: по стандартизации и прикладному использова-

нию, а также по проведению испытаний и экспериментов. Кроме того, в состав Форума вошел Комитет по технологическому развитию с несколькими подкомитетами, занимающимися всеми упомянутыми выше направлениями современных ин-

формационно-телекоммуникационных технологий. Функции секретариата Форума выполняются структурами №0! и Японского исследовательского центра перспективных телекоммуникационных технологий.

Членами UR.CE являются представители японского бизнес-сообщества и ряда общественных организаций, которые платят членские взносы, составляющие 100 тыс. иен в год. На учредительном съезде Форума в его состав вошло 89 корпоративных и 46 специальных членов (профессора), однако позже количество членов Форума существенно возросло. Это специалисты из самых различных областей науки, техники и промышленности, включая теле- и радиовещание, разработка контента, производство бытовой техники, видео- и аудиоаппаратуры, медицинские специалисты и т.д. В Форуме участвуют не только японские специалисты, но и ученые из Южной Кореи, однако в будущем предполагается, что количество членов Форума увеличится, так как URCF создает условия для дискуссий, презентаций и

«Дорожная карта» по проблеме ШС

Ультрареалистические

коммуникации

Видеотехнология сверхвысокого разрешения

Трехмерная

видеотехнология

Трехмерная

аудиотехнология

Технология мультисенсорных коммуникаций

Технологии восприятия и передачи человеческой аффектации и чувствительности

Начало демонстрации экспериментального вещания по системе Super Hi-Vision

Практическое внедрение телеработы с использованием телевидения сверхвысокой четкости

• » • • •

Практическое внедрение сети распределения контента Практическое внедрение ультратонких, гибких дисплеев и электронной бумаги Начало работы полномасштабной системы Super Hi-Vision

Практическое внедрение телевидения со свободной точкой просмотра, которая обеспечит пользователю выбор точки просмотра

Поставка полностью отработанных сервисов для 3D-органайзеров

Начало полномасштабной эксплуатации объемного ТВ-вещания

• • • • • •

Начало распространения Широкое коммерческое Голография

3D-видео, пригодного использование 3D-видео реального времени

для домашнего использования в качестве дополнительного приложения

Ж

Многоканальный звук, разработанный после систем 5.1

Управление пространственным звуковым полем, технология адаптированного для индивидуума виртуального объемного звука

Определение основных направлений работы в области биомедицинских эффектов. Имитаторы виртуального звукового пространства, работающие в реальном времени

Создание высокоточной системы объемного звука для домашнего использования

Комбинированная мультисенсорная информация и изучение взаимодействия между сенсорами

Широкое использование тактильных и соматических сенсорных систем

Создание различных имитаторов естественных ароматов, систем отображения запахов и их источников

АТ

Многоаспектное, практическое внедрение мультисенсорной информации на развлекательных, благотворительных и др. мероприятиях

Архивация и передача персональной экспертизы или знаний

Выбор технологии для определения и оценки человеческих эмоций и желаний

Новые выразительные средства, оптимизированные для опознавания характеристик

Создание оптимальной среды обитания, приспособленной для использования ультрареалистических коммуникаций

Рис. 1

Рис. 2

2010

2020

ПРАКТИКА I Из зарубежных источников

| Установка для экспериментальной ачи в реальном масштабе времени стереоизображения по !Р-сети

распространения знаний и информации по проблеме URC приглашаются специалисты из различных отраслей промышленности и научных организаций Японии и стран-уча-стниц Форума. Организуются также пиаракции в электронных СМИ по технологиям ультрареа-листических коммуникаций с целью формирова-

каналам еще в декабре 2007 г. Эта инициатива позволила реализовать первую в мире службу 3Б-телевеща-ния. В этой системе бинокулярное изображение подвергалось сжатию в одно единственное изображение и передавалось по одному спутниковому НБТУ-каналу. На приемном конце изображение подвергалось декодированию и расширению до двух изображений и воспринималось зрителями через очки с линзами, имеющими различные плоскости поляризации.

Производство 3Б фильмов получило широкое развитие в Голливуде. В США число кинотеатров, которые могут демонстрировать 3Б-изобра-жения уже превысило 5 тыс., в то время как в Японии их пока около 30. Однако, в отличие от голливуд-

оглашения результатов исследований, анализа НИОКР, обмена мнениями, организации рабочих групп из академической и промышленной среды. Наиболее частыми темами для дискуссий являются перспективные стратегии развития, дорожные карты деятельности Форума, новые бизнес-модели, проблемы формирования новой культуры и промышленности, оглашение результатов работы и их обсуждение. Форум представляет Правительству предложения по стратегии национальных исследований и планы проведения НИОКР. В частности, рабочей группой по технологическому развитию разработана так называемая «дорожная карта» НИОКР по проблеме URCF на период 2010-2025 гг. (рис. 2).

Форум организует совместные испытания с использованием результатов исследований его членов. На рис. 3 показана установка для экспериментальной передачи 3Б-сте-реоизображений по 1Р-сети. В этом случае в задачу Форума входила организация экспериментального стенда, измерительного и демонстрационного оборудования, аренда высокоскоростных каналов связи.

Стандартизация и международная кооперация

На Форуме обсуждаются вопросы стандартизации системных интерфейсов, проблема образования у будущих пользователей устойчивых установок в отношении ультрареали-стических эффектов, а также вопросы разработки методов количественной оценки качества «ультрареализма». Результаты этих дискуссий должны быть направлены в соответствующие международные организации по стандартизации. Исследовательское отделение Форума намеревается разработать стандарт на видео- и аудиоконтент и передать его на согласование всем членам Форума.

Для проведения различных семинаров и лекций в целях обучения,

Форматы изображения в системах HDTV и Super Hi-Vision

Super Hi-Vision

7680 pixels

HDTV

„ 1920 pixels

Ф '

30deg.

3 x Высоту изображения

Стандартное расстояние до экрана

0,75 х Высоту изображения

100deg.

ния рынка соответствующих услуг, создания пользовательского спроса, демонстрации экспериментов в области URC и пропаганды деятельности Форума. Например, в конце 2007 и 2008 гг. URCF организовал демонстрации в динамике первых достижений в области URC с помощью 20 киосков общего пользования, установленных в специализированном выставочном центре СЕАТЕС JAPAN, который является самой крупной выставкой оборудования в области ИКТ в Азии.

Международное сотрудничество

Международные семинары, симпозиумы и выставки организуются Форумом в Японии и за рубежом. Наиболее активное сотрудничество осуществляется с такими странами, как Южная Корея, Тайвань и ведущими европейскими странами, в которых работы в области объемного видео ведутся наиболее интенсивно.

Инициативы промышленности, академической сферы и государственных организаций в области URC

Компания Nippon BS Broadcasting Corp. приступила к запуску 3Б-теле-видения по цифровым спутниковым

ской технологии демонстрации 3D-фильмов в кинотеатрах, в той же Стране восходящего солнца все большее развитие получают домашние плоские телевизоры, позволяющие просматривать 3D-фильмы (параллельно совершенствуется технология записи 3D-контента на Blue-ray-дисках). Кроме того, созданы основы для производства контента, который при демонстрации в 3D-системе не будет утомлять глаза зрителям.

Разработку так называемого Super Hi-Vision-проекта ведет компания NHK. Как показано на рис. 4, эта технология воспроизведения изображения обеспечивает сверхвысокое разрешение (число пикселей по горизонтали и вертикали в 4 раза выше, чем у существующей технологии HDTV). Структура изображения в данном случае оказывается настолько тонкой, что даже если зритель находится максимально близко от экрана, он не обнаружит дискретной структуры изображения. Таким образом, изображение в системе Super Hi-Vision можно рассматривать даже ближе рекомендованного расстояния до экрана, составляющего 0,75 х высоту экрана. При этом угол зрения относительно экрана составит 100°, а ощущение реальности происходящего на экране

станет настолько сильным, что зритель невольно захочет двигаться вместе с изображением. Компания NHK проводит исследования в области технологий передачи сигналов от ТВ-ка-мер и в области больших дисплеев домашнего использования, предполагая в то же время начать экспериментальное ТВ-вещание в системе Super Hi-Vision с 2025 г.

Инициативы государственных организаций

В июне 2008 г. кабинет министров Японии и Совет по политике в области науки и технологий отобрали 23 инновационные технологии, которые должны активно исследоваться и разрабатываться в Японии. В их числе оказалась и технология трехмерного изображения.

Кроме того, в июне 2008 г. Министерство внутренних дел и коммуникаций Японии сформулировало и обнародовало программу в области НИОКР и стандартизации, определяющую деятельность Государственного совета по связи и информатизации. В этой программе исследования в области URC определены в качестве важнейшего направления деятельности, а НИОКР в области 3D-изображений выделены в качестве приоритетных. В специальном отчете министерства, который уже был опубликован, даются оценки будущего рынка услуг ультрареалистиче-ских коммуникаций (рис. 5).

Таким образом, японское правительство продемонстрировало свои усилия по реализации URC-проектов, особенно технологий трехмерного изображения.

Инициативы академической сферы

Крупнейшими научными обществами, занимающимися в Японии проблемой URC, являются:

- Общество «Виртуальная реальность Японии (Virtual Reality of Japan);

- Общество по разработке и внедрению пользовательских интерфейсов (Human Interface Society);

- Институт видеоинформации и телевизионных инженеров (Institute of Image Information and Television Engineers).

Bce большее количество специалистов (в том числе в качестве докладчиков) принимают участие в научных совещаниях и конференциях, проводимых указанными научными обществами. Они активно работают не только в области технологий SD-изображений, но и в области стерео и объемного звукового сопровождения, технологий воспроизводства обонятельных и осязательных ощущений.

Деятельность NICT в области URC

NICT, тк общественный институт, специализирующийся в области информатики и связи, призван доводить до прикладного уровня фундаментальные исследования в обеих этих областях.

Центр исследований в области универсальных медиасредств является одним из 7 центров NICT, где проводятся исследования под девизом: «смотри, трогай, слушай, обоняй - все ультрареалистические ощущения доступны для вас». В центре сосредоточены две рабочие группы: группа ультрареалистической инфраструктуры, цель которой - воспроизводство изображений и звуков физически наиболее точным образом, и группа ультрареалистических систем, призванная обобщить оптимальный опыт восприятия человеком новых систем коммуникаций.

Физически точная репродукция изображений должна воспроизводить тот же самый отраженный или излучаемый свет от объектов, но уже на новом месте. Голографическая технология, которая была изобретена более 50 лет назад и использовалась только для фотографии, является как раз тем методом отобра-

жения, который реализует данный эффект. Однако инфраструктурная группа NICT ставит своей целью использовать эту технологию для воспроизведения движущихся изображений, чтобы передать «живые картины» в реальном масштабе времени. Для создания голографического фильма придется использовать такое электронное устройство, как дисплей на жидких кристаллах. Однако разрешающая способность существующих дисплеев такого типа является недостаточной, а устройства отображения с необходимым углом обзора вообще не производятся. Специалисты инфраструктурной группы планируют расширить угол обзора путем систематического приближения к желаемому показателю за счет использования нескольких уровней LCD. Kpoмe того, продолжаются исследования, которые должны ответить на вопрос, как получить голографические изображения от объектов, освещенных естественным светом без использования лазерной оптики?

Проводятся также исследования в области физически точного воспроизведения звука. Разрабатывается новый тип датчика, позволяющий следить за перемещением говорящего и предельно точно воспроизводить источник звука, а также контролировать силу и фазу каждого источника по каждому направлению звучания. Все это позволит точно воссоздать на приемном конце звуковую обстановку воспроизводимой сцены. Основной целью данных исследований является реализация технологии звуковоспроизведения ближайшего звукового пространства, которая может сочетаться с голографическим объемным изображением. Таким образом, в отличие от предыдущих систем воспроизведения звука, где говорящие как бы окружали слушателя, с новой технологией слушатель имеет возможность различить каждый источник звука в

Рис. 5| Исследование реакции мозга человека, когда он трогает объект и видит его изображение

Мупьтисенсорная интерактивная система

Наушники

3D-изобpажeниe

Полупрозрачное

зеркало

Устройство обратной связи при силовом воздействии

Июль-август 2009 г. 35

С с с.

а

Рис. 6

отдельности. Это совершенно новая концепция аудиосистемы, позволяющая воспроизводить, так сказать, живой звук.

Деятельность группы ультрареалистических систем

Цель работы данной группы N10! - воспроизводство оптимального пространства, в котором может быть принята мультисенсорная информация. Группа проводит исследования по двум направлениям: изобретение системы опознавания для реалистических коммуникаций и конструирование и испытание прототипа.

Что касается первого направления, то основная часть главных механизмов взаимодействия между ощущениями пока не была определена (в частности, между зрением и слухом, зрением и осязанием, зрением и обонянием, а также между тремя ощущениями сразу - зрением, слухом и обонянием). Поэтому группа ставит своей целью выявить главный механизм сочетания мультисенсорной инфор-

мации путем анализа психофизических экспериментов, неврологических измерений и регистрации биологических сигналов и показателей (пульс, дыхание, потоотделение, диаметр зрачка). На рис. 6 показан эксперимент с неврологической реакцией человеческого организма при одновременном воздействии на его зрение и осязание.

По второму направлению группа разрабатывает прототипы систем и исследует системы отображения оптимальной мультисенсорной информации. В частности, она создает широкоформатные экраны, 3Б-дисплеи, которые не требуют трехмерных стекол, портативный 3Б-дисплей, на котором можно смотреть 3Б-фильмы и систему воспроизведения звука, которая отображает акустическое поле, способное обогатить слуховое восприятие. На рис. 6 представлен рабочий момент исследований мультисенсорной интерактивной системы, которая одновременно воздействует на зрение, слух и осязание.

В связи с тем, что во всем мире существует целый ряд стандартов профессиональной радиосвязи (РМ1^), возникает вопрос: не затрудняет ли подобная ситуация выбор стандарта для развертывания новых транкинговых сетей?

ак правило, трудностей при выборе быть не должно. Даже напротив — пользователи получают достаточно широкие возможности в соответствии с предъявляемыми ими требованиями: в одном случае PMR должны применяться в урбанизированных районах, в другом

— в отдаленных регионах и на боль-

Век Качества N° 4

ших по протяженности площадях.

Существуют аналоговые PMR, стандарты TETRA, DMR и Р25 — все они в той или иной степени используются в регионе Восточной Европы. Причем не всегда предпочтение тому или иному стандарту пользователь отдает по характеристикам, которые обеспечивают эти техноло-

Заключение

Ультрареалистические коммуникации являются новым инструментом взаимодействия между людьми, который обеспечивает креативный, активный стиль жизни и универсальный способ участия в общественной жизни. Специалисты и члены Форума убеждены, что реализация URC поможет решить такие социальные проблемы, как старение, сохранение окружающей среды, образование. Они могут быть использованы в целях обеспечения преемственности истории и культуры, для формирования новой культуры, а также новых рынков, развития экономики и промышленности. Усилия в НИОКР по теме URC будут наращиваться за счет сотрудничества и взаимодействия между промышленностью, образовательными, академическими и государственными учреждениями в рамках Форума и посредством популяризации его деятельности. V»

гии. Огромное значение имеет эффективность проводимой маркетинговой кампании, поскольку из-за неверного решения пользовательские группы могут попасть в тупиковую ситуацию. Однако надо иметь в виду, что ни одна технология профессиональной радиосвязи не дает однозначного ответа на все требования пользователей. Многочисленные проблемы могут быть решены при использовании лишь одной технологии, а порою — при применении всех ее возможных вариантов. В связи с этим фирмам-поставщикам «следует говорить меньше», а в большей степени прислушиваться к мнению пользователей, пытаться вникнуть в их проблемы с тем, чтобы рекомендовать решение, наиболее подходящее для каждого конкретного случая.

Несомненно, технологическим фирмам отводится существенная роль при решении подобных вопросов. Хорошо известно, как принятие открытых стандартов, одобренных Международной организаций

TETRA Мо^ способствовало распространению данного стандарта, особенно в странах Западной Европы. Ключевым вопросом является оказание пользователям помощи в принятии решений по выбору технологии, которая бы впоследствии полностью соответствовала предъявляемым ими требованиям.

Аналоговые технологии

На рынке профессиональной связи Восточной Европы по-прежнему широко распространены системы аналоговых технологий, несмотря на то что в настоящее время в реги-