VRML: a designer’s view.

Язык моделирования виртуальной реальности:

видение дизайнеров. Стивен Бойд Дэвис (Центр Electronic Arts, Университет Миддлсекс, Англия)

Елена Эсуссаки (BT Laboratories, Мартлшэм Хит, Англия.)

Перевод: http://www.michaelbail.me.

Авторы придают особое значение натурализму в виртуальной окружающей среде. Они

доказывают, что такой натурализм в большинстве случаев необдуман. И он основан на

ошибочном мнении того, что может достичь виртуальная реальность. Используя сценический

дизайн и фильмы, авторы указывают на преимущества ненатуралистических методов в моделях,

которые строят, и в том, как они спроектированы и представлены для пользователя. Внимание

адресовано ценности предоставленных способов авторского контроля над параметрами

просмотра файлов, обсуждаемых в вопросе взаимодействия. Рекомендации касательно дизайна

виртуальной окружающей среды и ее удобства обеспечены спецификацией VRML.

КОПИЯ ИЛИ ИЗОБРАЖЕНИЕ? Ключевая точка - на этой странице. Конструкция виртуального оборудования должна выглядеть

как намеренная деятельность, основанная на продуманной, хорошо информированной и

изобретательной программе автоматического принятия решений. Это процесс дизайна в самом

широком смысле этого слова. Мы показываем, что под конструкцией виртуальных сред

подразумевается больше конструкция многозначительных форм и квалификаций, нежели чем

просто копирование реального мира.

Некоторые считают, что ВР должна быть ограничена для таких сред, которые имитируют

объективное существование мира вне нас. Но тут есть проблемы. На первый взгляд здесь есть

четкая разница между Виртуальной Реальностью (воссозданием частей жизни в машине) и

строением искусственной окружающей среды, где сделано меньше ссылок на характерные черты

наблюдаемого мира, например, навигационное пространство, извлечённое из научной

информации. Но, на самом деле, никакой разницы тут нет. Даже имитированное изображение

подразумевает, и всегда будет подразумевать очень существенную фильтрацию, искажение и

фальсификацию.

Проблема в том, что ВР по определению понимается как копирование реальности. Работа многих

экспертов за последние несколько лет привела к способности точно определять в компьютерной

графике и моделированных системах такие разнообразные атрибуты, как зависимости между

объектами, достоинства объекта (яркость, гибкость и анизотропия) и такие качества окружающей

среды, как гравитация и скорость ветра.

Однако ошибочно полагать, что эти необыкновенные возможности сводятся к цели копирования

реальности. Чуть-чуть подумав, вы поймете, что единственная модель, которая приблизила бы

задачу копирования, была бы невероятно большой в размерах и невероятно маленького уровня

структурирования, моделируя поведение субатомных частиц! Мы должны признать, что ВР - это

система изображения, включающая отбор и абстракцию (Дэвис, Лэнсдон и Хьюксор 1996). Легко

представить время, когда под высоко-контролируемыми условиями будет возможно убедить

пользователя, что виртуальная окружающая среда реальна, но эта иллюзия всегда будет

сломана, если нарушить эти условия, или в ином случае пользователь попытается исследовать

более глубоко тот феномен, с которым он столкнулся. Мы можем моделировать аспекты

реальности, и здесь нет принципиальных различий от любого другого изображения. Как у

создателей виртуальной окружающей среды у нас есть обязанности и свободы, какими любой

дизайнер владеет в построении изображения. Но, к сожалению, мы не можем полностью

скопировать реальный мир, поэтому довольствуемся свободой выбирать, как и делают все

дизайнеры.

ДИЗАЙНЕРЫ И VRML: НА ЧТО ДИЗАЙНЕРЫ НЕ ЖАЛУЮТСЯ. Мы не хотим жаловаться на то, что ходовые модели VRML слишком просты, и на то, что

интерактивность в большинстве браузеров – не постоянно изменяемая. Мы счастливы работать в

тех пределах, которые могут достичь технологии, уменьшая количество полигонов, используя

плоский шейдинг, минимизируя текстурные карты и так далее. Это что-то вроде того, чем

постоянно занимаются медиа-дизайнеры. У хороших дизайнеров не возникает проблем работать

в пределах ограничений - они этому обучены. Никто не жалуется на то, что карандаш - это не

коробка красок. Как дизайнеры, мы даже не задумываемся о том, что то, что мы проектируем,

по-разному выглядит в разных компьютерах. Это просто беспрецедентно в области медиа:

телевизионный дизайнер не может с точностью определить цветовую гамму на разных дисплеях.

Также мы не жалуемся постоянно на то, что Виртуальная Реальность - это реальность,

управляемая технологией или решение, ищущее проблему. Некоторые из самых

завораживающих, практических и концептуальных изобретений пришли к нам посредством

технологий или даже «ленивых» размышлений, не из-за нужды. Нас не волнует , где родились

инновационные идеи, нас волнует лишь результат.

ЧТО ДИЗАЙНЕРЫ НЕ ПЫТАЮТСЯ ДЕЛАТЬ. Дизайнеры не пытаются скопировать мир. Очень редко художники считали, что их задание

рисовать все в пределах взгляда. Рускин инструктировал художникам следующее: «Рисуй все, что

видишь, не выбирая ничего и ничего не отвергая», и его видение глаза художника как пассивного

собирающего информацию накопителя данных, откликается в видении его современников о

природе материального основания. Представление стало вопросом выбора, куда поместить

рамку вокруг всего мира. Фотография же была ответом на Викторианскую молитву.

Но удивительная вещь, это то, что видение так необычно. История и практика представления

обеспечивают несколько примеров неселективного мониторинга образца света на сетчатке глаза

(Гомбрих 1980).

Конечно, имеются множество аспектов реальности, которые не охватываются в большинстве

Виртуальных Средах и которые в некоторых случаях не могут быть точно определены в пределах

данной системы. Каждая система (включая VRML 2) поддерживает спецификации очевидных

статических атрибутов, такие как протяжение объекта и его позиционирование, плюс

динамические атрибуты неотъемлемой части анимации, такие как перемещение и поворот

(ротация). Большинство систем сейчас добавили в цвет простейшие спецификации, такие как:

прозрачность, просвечивание, отражение и текстурирование поверхности. Это факт, что

большинством скромных систем будет сделан прогресс по направлению к сложности большинства

продвинутых. Для примера, системы ВР до сих пор имеют тенденцию моделировать пассивные

визуальные качества, больше чем активность, поведение и процесс. Однако открытая архитектура

VRML позволяет слияние свойств, которые не специфицированы в основе системы и они могут

добавлять больше органичных атрибутов, таких как падение, повтор движения по траектории,

изменения цвета; анализировать и разлагать на составные части, вырастать и убывать в размерах

или вообще рассеивать. Больше комплексных режимов работы будет слито воедино, таких как

симуляция поведения животного или даже человеческие манеры и склонности, необходимые для

создания виртуального актёра. (Талманн 1987, 1993).

ТЕАТРАЛЬНОСТЬ - РЕАЛИЗМ И НОН-РЕАЛИЗМ. Если принимать то, что может ВР, и в многих случаях должна делать, переступая рамки

физического реализма и нон-реализма, очевидное место искать вдохновение - это театр. Как и с

рисованием, был сделан важный переход через этот век от видения театрального представления,

как реалистичного изобразительного видения «через окно», к тому, что сцена как арена, где

дизайнер сцены может сделать всё что угодно, берёт какую ни было бы свободу, которую он

выбирает в служении драматургии. Иронично, эта точка зрения на театральный дизайн была

процитирована Лаурелей (1991), как модель для интерфейсного дизайна - просьба к дизайнерам

интерфейсов видеть их задачу как конструкцию окружающей среды, подходяще оборудованную,

с реквизитом, в котором пользовательские команды могли бы иметь место.

В начале двадцатого века искусство театрального дизайнера было мало теоретизировано. Было

общее предположение, что в добавление к обеспечению входами и выходами, фурнитурой и

бутафорией, точно определённых и управляемых скриптом, это была работа театрального

дизайнера - представить как можно точно архитектуру, обстановку и так далее определённого

периода, описанного сценарием. То, что этот набор должен делать что-нибудь другое, нежели

чем представлять изображение реальной сцены, было не продумано. Так или иначе, это было для

примера, в продукции Ирвинга, настойчивость на объединении во всей концепции, которая могла

бы вести наши мысли о ВР (Баблет 1962). В частности, современники хвалили использование

Ирвингом электрического освещения сцены для сопряжения вместе абсолютно несопоставимых

элементов на сцене (и, несомненно, также чтобы спрятать в тени некоторые технические аспекты

сцены). Когда системы ВР получили больше совместимости с комплексной обработкой

рендеринга, включая эффект множества световых источников, мы получили возможность

использовать освещение более выборочно и, пожалуй, частично под контролем пользователя,

для того, чтобы заставить всю обстановку «разговаривать» более эффективно.

Эдвард Гордон Крэйг (1872-1966) был последователем Ирвинга, тем, кто начиная с 1897 года

делал театральный дизайн, сильно отличавшийся от натурализма его предшественников. Почему

он делал это? Что было со всем целым натурализмом декораций, которые он не делал своей

целью, и как могли его мысли привести нас к нашему выбору виртуальной реальности? Причины,

толкавшие Крэйга к этому, были основаны на желании того, что мы сейчас называем медиа-

интеграцией, медиа-концетрацией и медиа-воздействием.

МЕДИА-ИНТЕГРАЦИЯ. Избегая натурализма, имитирования реальности, Крэйг нашёл, что он может лучше интегрировать

все элементы продукта - актёров, цвета, музыку, движение (Баблет, 1962 с.43). Одна из проблем

виртуальных обстановок - это то, что мы, вероятно, захотим вставить другое медиа-содержимое в

них, для примера текст. Если мы выберем натуралистическую дорогу, мы будем обязаны

поместить текст в виртуальные книги на виртуальных полках, которые лишатся многих

преимуществ нефизических видов медиа. Чтобы посмотреть кино мы должны управлять

виртуальным видеомагнитофоном. Но чтобы избежать подражания мы могли бы лучше создать

реальности, которые обеспечивали бы бесшовную интеграцию различных медиа-типов, также, в

это же время, сохраняя силу каждой составной части среды.

КОНЦЕНТРАЦИЯ. Будучи выборочным и, будучи сторонником нон-реализма, Крэйг также нашёл, что он может

сфокусировать фокус внимания там, где ему хочется. Одной из проблем Крэйга с натурализмом

(по крайней мере, с бездумным натурализмом) было его несоответствие требованию

продвинуться за пределы реализма. Было несколько аспектов для этого. Например, в создании

сценария для Шекспира, натуралистичные декорации могли разрушать нарочитый нон-реализм

разговорных слов (ибид с.45). Это, казалось, была тайная проблема, но в сущности это просто

частный случай напряжения между символизмом и натурализмом, и символизм в любом случае

не способ доверять искусствам. Когда мы рассматриваем что-либо простое как графический юзер-

интерфейс, и рассматриваем как символическая обстановка может быть конкретизирована как

виртуальная, то становится ясно, что не все преимущества укладываются с реальным решением.

Ненатуральная символическая природа GUI(Графического Пользовательского Интерфейса) может

быть полезной, например в делании ясным того, что это только одна из множества возможных

метафор для действий компьютера, или в возможности получить свободу в изменении

параметров объектов, неважно близко или далеко они или имеют одинаковый размер.

TimeSurfer это проект, разработанный BT Labs в Центре Electronic Arts. Пользователь выбирает

конфигурацию аватара и, в зависимости от этого выбора, входит в одно из множества

пространств. На картинке Hellenic space, выполнено дизайнерами Helena Athoussaki и Taline

Olmessekian.

Другая крэйговская идея, ценная в обдумывании вопроса о виртуальных окружениях, величайшая

возможность ненатуралистичных обстановок, - это предлагать НЕУВИДЕННОЕ (ибид с.134). В

частной практике, системы ВР преимущественно имеют дело с поверхностным возникновением, и

системы в своём существовании стремятся акцентировать визуальное, поверх поведенческих

аспектов того, что они моделируют - описание, а не симуляцию. Неприязнь Крэйга к натурализму в

театре была частично основана на его страхе, что реализм создаёт слой поверхности, который

отвлекает внимание от реального сообщения сценария. Иронично, это ограничения конкретной

технологии ВР, которое стремилось сильно упростить и стилизовать миры для нас, так что мы не

можем легко начать создавать виртуальные миры, содержащие богатую детализацию настоящего

мира. Крэйговское упрощение элементов было форсировано на нас технологией! Но когда

натуралистичность деталей реального мира получается более достижима в ВР, мы должны

решить больше или меньше ли это, для некоторых целей, того чего мы действительно хотим.

Больше потому, что детали могут отвлекать нас от того, что было сказано; меньше потому, что мы

можем нуждаться в сильнейших символах. И символы нормально работают от устранения

особенностей поверхностного появления. Историческим примером может быть работа

дорафаэлевских художников, чьи работы не имели ясности значения, но сохранили в минутной

детали (не относящиеся к делу) характеристики поверхности того, что наблюдал художник.

Реальность полна беспорядка, и мы не хотим, чтобы наши виртуальные среды были такими же.

ДЕЙСТВИЕ Мы отмечали, что театр был принят Лаурелей, как метафора для человеческого интерфейса. Одна

из точек, на которой она и Крейг соглашались - это акцентирование на том, что сцена - это не

непосредственно точка, а локация, место для действия. Традиционным, и в театре, и в ВР является

предположение, что люди (или аватары) двигаются, пока среда остаётся статичной. Для Крэйга,

акцент на сцене как на участке для действия, лежал в облегчении в его дизайне процесса

изменений, чаще благодаря реконфигурации модулей. Он уподоблял сцену лицу, на котором

всегда имеются такие же части, положенные в упорядоченный шаблон, но которые изменяют

свою выразительность вместе с любым изменением любого из их компонентов (Баблет 1962,

с.126). Современный театральный дизайн, следуя традиции Крэйга, сделал обширным

применение оборота «сцена как актёр», используя вращающуюся сцену, летающие сцены и

динамическое освещение. В частности сцены трансформируются, перетекая в другие сцены. «Это

было важно вызывать в воображении [...] мир, который мог бы быть и интерьером и экстерьером,

госпиталем, отелем, тюрьмой... » (Энтони МакДональд, описывающий свою сцену в 1984 году,

для Орландо). Пока реальные здания и пейзажи не могут быть переконфигурированы,

виртуальные среды, безусловно, отклоняют эту верность ограничениям реального мира. В данном

случае, Крэйг стал всё более и более очарован возможностями чистейшего механического

перформанса, без раздражающего отвлечения реальных актёров! Он начал чувствовать, что

утончённые марионетки более предпочтительны. Конечно же, он полюбил бы ВР.

ОТ МОДЕЛИ К ВИДЕНИЮ. Вы, возможно, думаете, что мы всецело защищаем анти-натуралистичный подход к ВР, который

Крэйг несомненно заимствовал в театре, но это не так! Правильная точка зрения такова, что в

решении ролей натурализма в виртуальной среде, некоторые Крэйговские доводы против

натурализма могут быть достойны рассмотрения для наших собственных целей. К тому же Крэйг

был функционалистом; он считал целью дизайна служить идее. Обращаясь сейчас к процессу

самого видения, наш аргумент будет таков, что кино, по-видимому, высоко-натуралистичная

форма - также принимает исключительно стилизованный, вместо искусственного, подход. И это

снова показывает, что ВР имеет еще очень много вещей для изучения.

Спецификация VRML обширно передана всем возможным авторским решениям о модели, но не о

виде. Конечно, модельная информация не существует визуально, но существует в числах и

текстовых знаках. Перевод (рендеринг) делает модель видимой, и он должен точно соединять

характеристики процесса видения. Хотя все дизайнеры ВР и зрительные модельные системы на

техническом уровне распознают важную разницу между особенностями модели и особенностями

вида, существует незамеченная тенденция для этой разницы: вопрос процесса видения еще

далеко не раскрыт.

ОБЗОР ВИДЕНИЯ. Предположим, что конкретный вид какой-нибудь модели точно определен согласно детальным

перспективным параметрам. Тогда все еще теряются неопределенные активные признаки,

которые создают эту модель визуально. В то время, как одна опция должна переводить

спроецированный пейзаж, используя признаки, приближенные к взгляду фотографа, другая

должна переводить пейзаж, используя выразительные алгоритмы, которые, к примеру, допускают

выделение конкретных особенностей более произвольным способом. Эти выводы были

обсуждены Лонсдоном и Шофильдом (1995), и мы не будем продолжать углубляться в них; с

этого момента мы хотим сконцентрироваться на других аспектах.

Со времен Ренессанса, когда правила перспективной конструкции в рисовании были разработаны

и кодифицированы (наблюдаемые большей частью у Альберти, Виатора и Дюрера (Ивинс, 1938)),

видение трехмерного мира, казалось, не имеет проблем, поэтому к 19 столетию все были

уверены, что человеческое восприятие реальности полностью понятно. Рисование было вопросом

копирования того, что видит человеческий глаз. С тех пор продвижения в понимании восприятия,

больше как интегрированной системы глаз – мозг (резюмировано Лэнсдауном в Дэйвисе;

Лэнсдаун и Хьюксор 1996), нежели чем механического и оптического устройства, заставили нас

остерегаться разговоров о том, что мы знаем то, что видим. Например, это похоже на то, что

дизайн ранних кинематографических линз был основан на мнении того, что человеческий глаз

видит в фокусе сразу все. Это мнение сейчас никто не поддерживает. Другой взгляд на этот

процесс восприятия привел бы к другому понятию фотореализма.

Когда трехмерная картезианская информация хранится в компьютерной системе - это практически

ничего не подразумевает, в сравнении с тем, что увидит пользователь. Принимая то, что видение

(больше, чем звук или осязаемые стимулы) - это средства ощущения трехмерной модели,

непозволимо то, что трехмерная информация будет расчерчена на двумерной поверхности, будет

ли это обычный монитор, проекционный экран, миниатюрные LCD экраны в головной гарнитуре

или даже сама сетчатка глаза. Превращение 3D в 2D должно состояться, и это превращение

диктуется спецификацией системы видения, не модели.

В графической системе рендеринга, любая совместимая модель перспективы может быть

добавлена. И, с небольшими трудностями, мы можем сделать это НЕ совместимым, если таков

будет наш выбор. Системы ВР обычно сами рисуют трехмерное изображение, используя

трёхточечную перспективу (та система, о которой мы обычно думаем как о «перспективе»).

Мы не можем здесь иметь дело с вопросом о том, правильна ли трёхточечноя перспектива

(Hagen, 1986). Вопрос тут более скромный: рассматривать роль видения в его собственном праве и

узнавать о его особенностях как у части системы VRML.

НЕСКОЛЬКО ХАРАКТЕРИСТИК ВИДЕНИЯ. Если мы рассмотрим видение как действие, мы можем начать с перечисления его характеристик.

Сначала мы должны четко распознать разницу между феноменом, связанным с глазом, камерой и

алгоритмичными проекциями изображения, но в интересах краткости, некоторым различиям

отведено меньше внимания, чем они, возможно, заслуживают. Мы будем говорить об эффектах

параметров, таких как точка видимости (viewpoint), глубина поля (depth of field) и угол видения

(angle of view), а также о способах их изменения и улучшения.

ТОЧКА ВИДИМОСТИ(VIEWPOINT). Этот эффект охватывает два вопроса в одном: откуда виден пейзаж и к чему он относится.

Компьютерная анимация основана на том (и это фундаментально, например, для ТВ и фильмов),

что автор точно определяет точку видения глаза (точку просмотра), и эти признаки отправляются к

VRML, вместе со своей способностью определять первоначальную точку просмотра и, после этого,

серию последовательных станций просмотра. Позже мы увидим, что включение этих

способностей открывает дорогу к большинству других возможностей, которые могут быть

обеспечены.

ГЛУБИНА ПОЛЯ(DEPTH OF FIELD). Мы уже упомянули, что во времена ранней фотографии верили в то, что всё визуальное поле

находится в фокусе. Сегодня это понятие изменено двумя способами. Во-первых, известно, что

глазное яблоко само по себе изменяет размер под контролем мускулов для изменения

сфокусированной дистанции, т.е. объекты на разных дистанциях не могут быть все сразу в фокусе.

Во-вторых, мы знаем, что только та часть пейзажа, расположенная напротив ямки очень

маленького участка сетчатки, четко разрешена; также мы моргаем, так что эта часть глаза

направлена на разные отрезки пейзажа. Поэтому и в глубине и поперёк пейзажа невозможно

равное разрешение для всех его частей.

Кажется определенным то, что чувство присутствия в портретах Рембранта, частью обязано

изображению плоскостей в разных фокусах касательно лица так, что глаза, гипнотический объект

для любого художника, наблюдающего своё собственное лицо в зеркале, расположены в остром

фокусе, а кончик носа и отдаленные части головы относительно расфокусированы.

Баксандал(1985) утверждает, что Шардин использует выборочные резкость и размытие углов в

своих картинах для того, чтобы сымитировать эффект глаза, беря определенные траектории вдоль

пейзажа. Художник надеется провести глаз зрителя через нарисованный образ, путем

уменьшения резкости определенных углов и точек на конкретной траектории.

Глубина поля на самом деле имеет два аспекта: фокусную проекцию и фокусную амплитуду. Мы

можем сказать, что конкретно в фокусе, а также до какой степени объекты на разных расстояниях

расфокусированы. Использование этих параметров в кинематографе обсуждаются ниже.

УГОЛ ВИДЕНИЯ (ANGLE OF VIEW). Мы знаем, что глаз моргает с периодичностью 0.2-0.5 секунды. Таким образом, центр внимания

двигается по кругу недобровольно, вдобавок к обдуманным движениям глаз и головы. Амплитуда

этих движений зависит от того, на что смотришь: это не растровый процесс сканирования, а

тенденция сконцентрироваться на тех частях образа, которые более информативны. Но даже

когда глаз направлен на некоторую часть пейзажа, это обеспечивает более широкий кругозор в

расфокусированной форме. Глаз достоин уважения за то, что он не такой, как камера или

компьютерный монитор: у него нет фиксированной границы в обзоре, в отличие от механического

оборудования. Последние по своей сущности «рамочное» оборудование (хотя мы можем

переступать через ограничения, используя дисплеи больше, чем максимально возможный угол

обзора). Вдобавок, любая механическая линза покажет пейзаж по-разному, в зависимости от

фокусного расстояния. Это тоже самое, что и нарисованный в перспективе образ, по которому

легко видно, когда при просмотре используется теле-фото линза, и также по почти

неприемлемому, искаженному образу, созданному линзой «рыбий глаз». По определению

проецированных систем, эти проецирования принадлежат семье сливаемых в одну точку

перспективных видов, но нам также следует включить сюда не сходящиеся в одной точке

проекции, такие как изометрия и аксонометрия. В изометрии все линии нарисованы по масштабу,

а не уменьшаются в размерах с дистанцией, горизонтали расположены под углом в 30 градусов, а

все плоскости равно искажены. Приблизительно этот вид использовался в Римских, Византийских,

Персидских и Китайских картинах и широко в Японской резьбе по дереву (Дубери и Виллатс,

1983). В аксонометрии горизонтальные поверхности нарисованы во вращающемся виде, и

необходимые вертикали и горизонтали уже потом присоединяются к ним. Эта проекция

привлекла архитекторов двадцатого столетия повсюду, благодаря своей возможности

комбинировать неискаженный план с восстановлением характера соотносительных пространств.

Другой способ, в котором следует, с одной стороны, видеть разницу между глазом и камерой (в

одной руке) и, между нарисованным и искусственным видом (в другой руке) - в отношении к

исчезающей точке. Это, собственно говоря, другой результат кадрирования. Глаз и камера

переплетаются в одной точке, потом куда бы они не «посмотрели», они придут к той точке, где

сливаются все линии. Один из таких видов слияния «железнодорожных» линий не может быть

достигнут нормальной камерой

Архитектурный вид «железнодорожных линий», сливающихся в одной точке на горизонте,

показан на рисунке А. На рисунке Б мы также стоим в центре колеи, но она удаляется к точке,

которая расположена не прямо напротив нас. Рисунок C показывает колею, удаляющуюся от точки

вправо к месту, которое мы видим на горизонте. А что тогда изображено на рис. Д? Это не то, что

может появиться в любой фотографии, или в фильме, такие образы используются в рисовании со

времен Ренессанса, частично благодаря их возможности обмануть зрителя, заставляя его заново

оценить изображение. Конечно, технически создать это просто. Укорачивание фотографии

ассиметрично создаст такой эффект, а потом мы можем спроектировать цифровое изображение,

которое затем прилагается к нецентральной точке обзора.

ИСКАЖЕНИЕ (DISTORTION) Искажение - это веское слово. Под этим подразумевается ложь. Мы думали, что знаем разницу

между визуально-искаженными и неискаженными изображениями. Однако, "искажение" может

быть более чем неуловимая связь, которая больше помогает, чем препятствует опыту

пользователя. Все вышеизложенные проекционные планы геометрично включают в себя процесс

построения и отображения трехмерных пейзажей, но могут быть навязаны другие трансформации

для разнообразия целей. Саркар и Браун (1994) дали оценку полезных синтетических видений

информации через «рыбий глаз» на компьютерные дисплеи, которые, в общем-то, не очень

оптически совместимы, но зато алгоритмичны. В пределах ограниченного пространства,

предложенного общепринятым дисплеем, их целью было согласовать требования обеспечения

максимально контекстной информацией, с наиболее большим и возможным кругозором ходовых

тем интереса. Предложенным решением было оснастить центральную зону в стандартном виде, и

прогрессивно сжать изображение ближе к периметру экрана. Конечно, одно из преимуществ

цифровых проекций это то, что мы можем немедленно отказаться от той, которая не служит

нашим целям, или принять те виды, которые сжимаются только в двух углах, а не во всех четырех.

Другая форма искажения это та, которая полностью семантическая (известный двумерный пример

- лондонская подземная диаграмма). Гарланд(1996) доказывает богатство людского принятия

решений, которое с 1931 превратилось в проектирование отклонений местоположений станций и

в искажение геометрии соединенных линий, с принципиальной целью разрешить топологию

линий для того, чтобы взять приоритет над их топографией.

История рисования опять показывает проницательность: мы приведем один пример Дубери и

Виллатса(1972). Если мы осмотрим широкий угол на экране, используя «неискаженную»

трехточечную перспективу, итоговое изображение будет стремиться иметь то, что мы субъективно

называем искажение на краях - вещи кажутся выше или растянутыми в периметре взгляда

(Дубери и Виллатс, 1972). Однако если мы исказим объекты, как будто они были спроектированы

на изогнутой плоскости, мы создадим то, что будет более «натуральным» видением. К тому же,

мы имеем преимущество, которое Ван Гог использовал в своей картине «Комната Винсента»,

Ван Гог. Комната Винсента.

где зрители «чувствуют» их собственное присутствие в изображении - ключ потребности

виртуальности. Из-за искажений «Комната Винсента» воспринимается как маленькое, интимное

пространство, потому что эти искажения наложены на него.

TimeSurfer - это проект, разработанный BT Labs в Центре Electronic Arts. Обзор пространства

Hellenic. Смоделировано на 3D Studio Rev. 4 на ПК, StrataStudio Pro 1.75 на Macintosh, Cosmo

Worlds на SGI. Дизайнеры: Helena Athoussaki и Taline Olmessekian.

ВИДЕНИЕ В ФИЛЬМЕ.

Стоит рассмотреть в деталях, как фильм использует авторский контроль поверх просмотра.

Наивная модель создания фильма предполагает в себе собранных вместе главных героев

(актеров) и сценарий, а также съёмку как можно более «прозрачнее» развёртываемых событий.

Но это всё во избежание критического воздействия, созданного кинематографом: в некоторых

случаях, создание фильма - это контроль видения. Создатель фильма решает, что разоблачено и

что скрыто, и как эти разоблачения обрамлены, сфокусированы, увеличены, уменьшены и т.д.

Изначально целью создателей фильмов было просто записать движущиеся объекты. Самыми

ранними экспериментами братьев Люмьер было движение эквивалентов неподвижных

фотографий, которые не имели повествовательной власти, которые не имели повествовательной

силы, присущей содержанию (Рэйзц 1968). Но с тех пор авторский контроль видения стал

ключевым элементом в силе кино образовывать зрительское восприятие. Последующие открытия

увеличили возможность общаться (на информационном восприятии) и подстрекать зрительское

отношение к тому, что показано. Первое больше всего относится к документальному, последнее к

художественному фильму, несмотря на значительные совпадения между этими двумя жанрами.

КОНТРОЛЬ ВИДИМЫХ ТРАЕКТОРИЙ В ФИЛЬМЕ. Конечно, секвенция точек зрения (для примера в VRML WORLD) - это более чем суммирование их

частей, с того времени, как она подразумевает вспомогательные виды, собранные во время

перехода от одного взгляда к другому. Нам следует обдумать вопрос о «моторизированной

монокулярности». Хоть это и элементарная компьютерная графика, она достойна несколько

подробного описания для того, чтобы напомнить себе о наборе доступных опций в системах,

которые позволяют точно определять виды направления точки видения. Как только любые два

видения начали охватывать и глазную и фокусную точки, у нас появились некоторые возможности,

так как мы двигаемся от одной точки видения к другой. Прошло половина времени от первого

видения ко второму, тогда где же мы и на что мы смотрим сейчас? Интерполированы ли глазная и

фокусная точки линейно? Возможно, нет, поскольку это приведет к странным «судорогам»

видения, когда мы покидаем одну точку и направляемся к другой. Но если направления - кривые

линии, то какого они размера, и двигаются ли они вдоль этих кривых линий с равной скоростью?

Вот три возможные точки видения в промежутке между двумя известными взглядами.

а) поднимается от линейной интерполяции глазной и фокусной точек.

b) встречается там, где траектории глазной и фокусной точек прямолинейны, но сорт изменения

нелинейный.

с) показывает, что направление глазной точки кривое.

Самая грубая форма контроля траектории - это простое опущение того, что создатели фильмов

называют «не относящееся к делу» или, другими словами, редактирование. С ранних дней

редактирование использовали разными способами. Например: опустить период времени между

интересными моментами; привлечь внимание от одной сцены действия к другой без изменения

видения камеры; чередование между двумя расположениями, показывая события,

появляющиеся одновременно. Все эти технические приемы были представлены через пять лет

после 1895, когда братья Люмьер впервые показали фильм публично.

Основанные на времени атрибуты просмотра: точка видения, траектория просмотра, глубина

пространства, угол просмотра и зум. Добавление временного компонента к атрибутам просмотра

приводит к трём важным свойствам кинематографической экспрессии.

Самые ранние фильмы (например, Мелье в 1899) не использовали движение камер (а

увеличительные линзы были тогда неизвестны), поэтому конструкция видимой траектории была

невозможна: камера была зафиксирована на действии, и редактирование было единственным

способом переместить зрителя от одного снимка к другому. Например, в фильме «Life Rescue at

Long Branch», созданному в Эдисоне в 1901 году, переход сделан с длинного кадра пляжа к более

короткому кадру того же самого, путем обрезания двух кадров вместе (Сальт, 1990). Однако, к

1920м, благодаря работе Гриффита и другим пионерам, гениальный режиссёр Абель Ганс в

фильме «Napoleon» использовал следующее: камеры, путешествующие по горизонтальным и

вертикальным рельсам; ручную камеру в «упряжке» на плечах оператора; камеру на портативной

«гильотине» так, что она могла подниматься и опускаться одновременно; камеры на машинах;

даже камеру, установленную на гигантском маятнике, который мог крутиться туда-сюда от

объекта в намеренно головокружительных размахах. Сейчас разновидности этих технических

приемов - это часть ежедневной кинематографической визуальной грамматики. Все они намного

дороже, чем работа неподвижной камеры, и все они используются, так как приносят картине

ясность и мощь.

Одна из самых сильных техник, которую создатель фильма может использовать - это отказывать

зрителю в том поле зрения, которое зритель больше всего жаждет (ясно то, что мы должны

вскоре обсудить, как это связано с интерактивной средой под полным пользовательским

контролем). Мы покажем еще один потрясающий пример: в фильме Полански 1968 года

«Rosemary’s Baby», Рут идет воспользоваться телефоном в примыкающую комнату. Полански

использует вход как рамку для этого действия, но скрыто ли лицо Рут от зрителя? Публика

стремится увидеть ее выражение лица, но не может и, посредством этого, больше углубляется в

само действие. Ранее, в 1958, в фильме Веллеса «Touch of Evil», было сделано несколько похожих

трюков, что не даёт шанс зрителям отслеживать более привлекательные для них вещи, скрывая

главных героев, бродящих по улицам и вокруг домов, и, таким образом, убеждая нас в том, что

наше внимание к героям будет периодически прерываться зданиями, траффиком и другими

препятствиями. И снова эффект повышенного, а не пониженного привлечения внимания.

ФОКУС В ФИЛЬМЕ. Фотограф может выбирать фокусные расстояния и амплитуду. А кинематографист может

динамично ими управлять. Обычно, его цель - передать четкую ясность от одного актера или

важного объекта к другому, как аналог процесса движущегося внимания. Симулирование

дифференциального фокуса вычислительно дорогое, и не будет объединяться в доступные

системы ВР, но будет дополнением к другим обсуждаемым тут аспектам, которые не требуют

важных вычислительных данных.

Одно из общих использований контроля видимости в фильме заключается в «натягивании»

фокуса, где происходит изменение одной плоскости объекта в другую. Это мощный авторский

способ заставить зрителя сфокусироваться сначала на одном, потом на другом. В фильме «Who’s

Afraid of Virginia Woolf?» (Николлс 1966), камера увеличивает или выслеживает Бёртона и Тэйлера

в помещении, но затем фокусируется на блеск дневного света за окном. Тут не только очевидно,

что что-то вне фокуса, но чисто психологически невозможно сопротивляться привлечению

внимания таким способом. Причина и эффект поменяны местами: обычно изменение внимания в

глубину приводит к изменению в фокусной плоскости; тут изменение в фокусе ведет к перемене

внимания. Желание создателей фильмов непреодолимо: зритель не может игнорировать эту

авторскую инструкцию.

ZOOM КОНТРОЛЬ В ФИЛЬМЕ. На первом уровне зум - это просто вопрос постепенного изменения градуса увеличения, которое

обеспечивает линза, что кажется равносильным движению камеры ближе или дальше от объекта.

Однако сами эффекты, позволяющие это делать, более интересны, нежели чем их значение, с тех

пор как отношения между объектами на разной глубине экрана фактически неодинаковы, если

мы сравним просмотр сквозь длинную линзу и просмотр крупным планом.

Длинные линзы и крупный план. Увеличенный вид с расстояния (А) совсем не такой, как

приближенный вид на рисунке Б.Близкие объекты в линзе и градус, к которому объекты

перекрывают один другого - разные.

Ганс, в своем Наполеоне (1927), использовал более широкий выбор линз, чем раньше в обычном

фильме - от 275мм до 20мм (Браунлоу 1983, с.54). Впоследствии, использование великого

множества линз, а также установленных линз, которые могут быть увеличены от одной фокусной

длины до другой - стало банальным. Увеличение размера объекта служит практичной нужде к

разоблачению бОльших деталей, в пределах небольшого изображения, без разрывного

обрезания, что будет неизбежно, если использовались две и более разных линз. Также зум - это

удобный аналог психологического процесса концентрировать внимание на отрывке изображения

(похожие технические приемы используются в музыке для фильма, где громкость звука заднего

плана увеличивается, имитируя нашу естественную способность различать те звуки, на которые

мы сосредотачиваемся). Сочетание зума с другими техническими приёмами, такими как

движение по колее (физическое перемещение камеры), может произвести некоторые

замечательные эффекты. Например, в фильме «Goodfellas» (Скорсезе, 1990), два героя сидят друг

напротив друга в кафе. Мы видим их в профиль с окном позади, через которое видны улица,

здания и транспорт. Используя комбинацию проката назад во время увеличения (зум), появляется

странный эффект: хотя оба героя остаются того же размера, сцена улицы за ними постепенно

двигается все ближе и ближе, пока они разговаривают. Эффект делает улицу зловещей,

настойчивой и в тоже время больше спроектированной и менее реальной.

Следует выделить то, что киношные традиции, которые мы сейчас находим убедительными,

ужасными, но действительно хорошо ясными, сами развивались и познавались зрителями

(Муссер 1991, сс. 392-407). Нам остается лишь удивляться тому, какие новые формы выражения

могут быть скрыты в пределах ВР. В заключении, ранний кинематограф был ограничен простыми

документальными последовательностями и техническими показами разнообразных видов: никто

не смог предсказать главную роль кино и его отпрыска - телевидения в нашей культуре.

КОНТРОЛЬ ПРОСМОТРА В ВР. Какое отношение имеют трюки и технические приёмы авторских средств (как в фильме или в

рисовании) к контролируемому пользователем интерактивному миру Виртуальной Реальности?

Почему в конструкции виртуальных объектов и оборудований автор пытается диктовать каким

образом смотреть зрителю?

Верно то, что один из подходов к ВР - это считать её эквивалентом архитектуре или скульптуре.

Когда скульпторы и архитекторы создают трехмерные физические конструкции, они должны

согласовываться с работой в пределах законов видения, так как они их обнаружили: ни одна из

вышеописанных техник не подходит для них (хотя многие архитекторы сделали попытки

использовать оптическую иллюзию в своих целях; так близко контролировать видение как они

могли). Возможно, автор виртуальной среды вмешивается в параметры видения эквивалентно

скульптору, изменяющему геометрию его зрительского глаза, что непростительно.

Одно из великих принужденных открытий нового способа должно быть формой предвзятого

мнения, которое принесено ранними практикантами. Смотреть на авторство виртуальных сред,

как на скульптуру/архитектуру - это один подход, но не единственный возможный. И снова театр

может снабжать полезными понятиями. У театрального дизайна есть продуктивное и здоровое

отношение к иллюзии. Два жернова дизайна и архитектуры двадцатого столетия, функционализм

и «правдивые материалы» - намного отдалены от театрального дизайна. Театральные дизайнеры

знают, что торгуют главным образом, идеями, а не функциями, и это, конечно, цель большинства

виртуальных сред. Театральный дизайн вправе прибегать к любой иллюзии, которая послужит его

целям. Несмотря на принужденность законами видения, театральный дизайн делает все, что

может, чтобы разрушить эти законы: если он может их изменить, он изменит их

Сообщество Network- это экспериментальное разделенное пространство, созданное в BT Labs,

используя Cosmo Worlds на рабочих станциях Silicon Graphics, для применения с браузером Sony

Community Place на Windows 95. Разделенные пространства выполнены, используя сервер Sony’s

Community Place.

Но позвольте нам вернуться к доводу, что в интерактивном методе автор не имеет никакого

отношения к контролированию акта видения. Мы можем сказать, что это прерогатива

пользователя, не автора. Разве мы не снадбили браузеры, где пользователь может сам

модифицировать многие аспекты видения при его желании? Но мы должны признать то, что

VRML уже злоупотребил вмешательством в видение довольно неохотным способом: мы уже

начали давать авторам право контроля над тем, как выглядит их работа. Что за узлы и пути между

ними? Это - авторское устройство контролировать процесс видения. (Конечно, пользователь в

праве игнорировать пути видения, обеспеченные автором, но не об этом речь). Авторы могут

контролировать пользовательскую точку видения для того, чтобы она выглядела, как будто

пользователь поднимается, или летит над контролем программы (к примеру, позволяя

пользователю ездить в открытом лифте, позволяя смотреть его «глазам» сквозь этажи). И,

естественно, идея точки видения предлагает параметр «Поле видения», который позволяет

установить угол видения как увеличительную линзу. Итак, понятно, что мы уже преуспели в

активном вмешательстве и в конструкцию процесса видения, а не только в модель. Будет просто

нечестным говорить, что ВР (представленная VRML) касается только того, что в виртуальном мире,

и не касается того, как виден этот мир.

Мы также должны задать вопрос: где виртуальный мир заканчивается, а наше видение его

начинается? Если мы рассмотрим, какие способы управления над уровнями деталей(LoDs, levels-

of-detail) мы имеем, отличие начинает разрушаться. Мы используем «LoDs» как аналог чего- то,

что возникает из видения. Те части мира, которые мы не можем четко различить, представлены

простыми объектами, но так как мы приближаем их и можем различить больше деталей, мы

изменяем эти объекты в модель, которая снабжает эту деталь. Аналог артефакта процесса

видения выполнен путём изменения самого мира.

ОТНОСИТСЯ ЛИ КОНТРОЛЬ ВИДЕНИЯ К ИНТЕРАКТИВНЫМ СРЕДАМ? Мы можем различить две противоречащих схемы: кинематограф, где авторы имеют абсолютный

контроль, и виртуальная среда, в которой задача автора выше – построить модель. Но мы

надеемся, что мы показали, что VRML ни в той, ни в другой крайности. Фактически, он пытается

взять лучшее из обоих миров: предлагать мир, который может быть свободно просмотрен любым

способом, который выберет пользователь; а также предлагать варианты авторского видения на

мир. Как таковой, это новый взгляд на старый результат - один из них был широко рассмотрен в

интерактивной мультимедиа (напряжение между повествованием и интерактивностью).

«Проблема в том (и очевидно ужасно реальная), что самое удачное общение включает в себя

очень много мастерства, авторства, точек зрения, историй и повествований. Каждая удачная

форма (будь то роман, художественный фильм, пьеса или комедия) нуждается в знающем

рассказчике, чтобы соткать заклинание в зрительском разуме, устраняя их недоверие и для

катания их на тщательно спланированных эмоциональных американских горках на

протяжении всей истории. Каждая успешная форма коммуникации вовлекает главных героев,

набор конфликтов и переживаний, и, в конце, некоторого рода резолюцию так, чтобы вещь

приняла удовлетворительную форму.

Интерактивность все это разрушает. Когда ты даёшь аудитории контроль над сырым

материалом, ты даёшь им именно то, что они не хотят. Им не нужна груда кирпичей, они

хотят законченную конструкцию, построенный дом» (Макс Витбай, Multi Media Corporation,

цитирована Камероном, 1993).

Это уместное замечание, так как строение домов - это то, что нам кажется, мы должны делать в

построении виртуальной среды, но, возможно, наши дома - просто груда кирпичей; возможно, это

часть рассказа, который превращает метафорическую груду кирпичей в реальный дом. Мы

надеемся, что понятно то, что мы не спорим о том, что пользователю следует запретить свободу

просмотра, движения и действия, но о том, что часто возникает необходимость для авторов

предоставлять большее. Витбай пишет прежде всего о фикции, где элемент повествования

традиционно приоритетен. В контексте гипертекста и мультимедиа, многое боролось с

отношениями между силами повествовательного и свободами взаимодействия (например,

Лэндоу 1992, Риз 1994). Но результат одинаково относится и к ненаучным работам. Недавний

проект начал исследовать преимущества повествовательного компонента в образовательной

мультимедиа : «Повествовательная структура, обеспеченная дизайном устройства чтения CD или

учителем, может держать всё вместе на концептуальном уровне» (Плоуман. 1996).Здесь заметно

определенное изменение. Несмотря на то, что несколько лет назад это была полная свобода

интерактивной мультимедиа, которая призывала к неограниченным выборам, путешествию по

увеличивающимся информационным пространствам, к открытым разработкам и т.д., теперь – это

обновлено высокой оценкой руководящей авторской руки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Мы признали то, что контролирование пользовательского стиля видения, можно сказать, было

против всего духа VRML, и недоброжелательным вторжением авторского контроля в то, что

является пользовательским правом. Однако мы верим, что следующие три фактора приведут к

большему интересу в авторском контроле:

1.Прецедент. В медиа, где технологии облегчили авторский контроль над видением, прецедент

используется весьма восторженно. Пример, который мы довольно долго приводили,- это фильм.

2.Мотив. В мультимедиа произошло изменение от массового объятия открытых разработок в

новое понимание повествования художественного и научного. Мы рассматривали несколько

выгод авторского контроля над параметрами видения.

3.Средства. VRML снабжает зрительными узлами с траекториями между ними и соединёнными

углами видения. Используя программу контроля, «глаза» пользователя могут быть перемещены

с места на место. Барьер между авторским строением и авторским контролем над видением был

пересечен именно поэтому. Мы верим, что дизайнеры виртуальной окружающей среды должны

узнать достоинства ненатуралистических моделей и понять, позволят ли им эти модели лучше

выражать свои идеи. Им также следует понять преимущества возможностей (в настоящее время

ограниченных) контролирования точки видения. Дизайнеры окружающей среды должны

постараться изо всех сил изучить базовую психологию, психологию видения и практику

создателей фильмов или, намного возможнее, использовать опыт других. Это даст им

возможность предлагать пользователям опцию подробного обсуждения и просмотра моделей

через «авторские глаза», нежели чем самим создавать модель, неся тяжелую ношу

информирования и, возможно, развлечения пользователя. Итак, дизайн систем ВР и

спецификация языков должны предоставлять огромную возможность точно определять все

аспекты процесса видения.

ЯЗЫК МОДЕЛИРОВАНИЯ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ: МНЕНИЕ КОНСТРУКТОРОВ.

Авторы:

Стивен Бойд Дэвис – главный лектор курса «Дизайн для интерактивного медиа» в центре

университета Миддлсекс для Electronic Arts. Его интерес как специалиста включает оригинальные

формы интерактивного действия, пользовательскую интерпритацию визуального дизайна, и

дизайнерское образование. Центр занимается разработкой проектов вместе с BT Labs.

Елена Эсуссаки – интерактивный дизайнер, работает с подразделением Human Factors,

департамента разработок BT Labs. Она присоединилась к BT в октябре 1996 года, после получения

высшего образования в университете Миддлсекс. Также она работает над приложениями для 3D

Community Intranet и поглощена проектами ВР.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА:

Bablet, D Edward Gordon Craig 1962 published in French; 1966 translation published by Heinemann

Baxandall, Michael Patterns of intention—on the historical explanation of pictures 1985 Yale University

Brownlow, Kevin Napoleon—Abel Gance’s classic film 1983 Jonathan Cape, London

Cameron, Andrew Dissimulations—illusions of interactivity 1993 University of Westminster Hypermedia

Research Centre http://www.wmin.ac.uk/media/HRC/

Davis, Stephen Boyd; Lansdown, John and Huxor, Avon The Design of Virtual Environments Report

of the Support Initiative for Multimedia Applications, Loughborough University July 1996 ISSN

1356-7370

Dubery, Fred and Willats, John Perspective and other drawing systems 1972 The Herbert Press, London

Garland, Ken Mr Beck’s Underground Map 1994 Capital Transport Publishing, Middlesex, UK

Gombrich, Ernst H ‘Standards of Truth: the Arrested Image and the Moving Eye’ in Mitchell, WJT

(ed.) The Language of Images 1980 University of Chicago Press p181-217

Goodwin, John British Theatre Design: the modern age 1989 Weidenfeld and Nicholson, London

Hagen, Margaret Varieties of Realism: geometries of representational art 1986 Cambridge University

Press

Ivins, William M On the Rationalization of Sight 1938 Metropolitan Museum of Art, reprinted 1975

by Da Capo Press, New York

Landow, George P Hypertext—the convergence of contemporary critical theory and technology 1992

John Hopkins University Press, Baltimore

Lansdown, John and Schofield, Simon ‘Expressive rendering: a review of non-photorealistic techniques’

in 1995 IEEE Computer Graphics and Applications

Laurel, Brenda Computers as Theatre 1991 Addison-Wesley

Musser, Charles Before the Nickelodeon—Edwin S Porter and the Edison Manufacturing Company

1991 University of California Press

Plowman, Lydia ‘Narrative, Interactivity and the Secret World of Multimedia’ in The English and

Media Magazine No 35 Autumn 1996 p44-48

Rees, G Tree Fiction 1994

Reisz, Karel The Technique of Film Editing, 2nd Edition 1968 Focal Press, London and Boston.

Reprinted

Butterworth 1982

Thalmann, Daniel and Thalmann, Nadia Magnenat ‘The Direction of Synthetic Actors in the Film

Rendez-vous à Montréal’ 1987 IEEE Vol 7, 12, p9-19

Thalmann, Daniel and Thalmann, Nadia Magnenat ‘The world of virtual actors’ in Thalmann, Daniel

and Thalmann, Nadia Magnenat (eds.) Virtual Worlds and Multimedia 1993 Wiley, Chichester, p113-

126

Salt, Barry ‘Film Form 1900-1906’ in Early Cinema—Space, Frame, Narrative edited by Thomas

Elsaesser

and Adam Barker 1990 BFI Publishing, London

Sarkar, Manojit and Brown,

ФИЛЬМЫ: Gance, Abel (dir. and sc.) Napoleon 1927 WESTI/Société Générale des Films, France

Montgomery Robert (dir.) The Lady in the Lake 1946 MGM, USA

Nicholls, Mike (dir.) Who’s Afraid of Virginia Woolf? 1966 Warner, USA

Polanski, Roman (dir. and sc.) Rosemary’s Baby 1968 Paramount, USA

Welles, Orson (dir. and sc.) Touch of Evil 1958 Universal International, USA