Юный техник, 2013 № 05

В кино часто показывают фильмы в формате 3D. Однако нередко слышны жалобы, что во время просмотра кружится и болит голова, подступает тошнота…

Специалисты Физического института АН России и инженеры из компании Samsung нашли решение проблемы. Вот что рассказал о сути своей работы, кандидат физико-математических наук Андрей Николаевич Путилин.

Сотрудники Лаборатории сверхбыстродействующей оптоэлектроники и обработки информации ФИАНа совместно с инженерами Исследовательского центра Samsung Electronics в Москве разработали трехмерный дисплей, способный самостоятельно подстраиваться под каждого пользователя.

«Когда мы просто смотрим на какой-то объемный предмет, то, меняя свое положение относительно него или поворачивая его, мы можем его рассматривать с разных сторон, — пояснил А.Н. Путилин. — Так у человека создается трехмерная картинка. Для естественного формирования объема, как оказалось, недостаточно просто получать разные картинки для правого и левого глаза. Необходимо, чтобы в мозгу сформировалась трехмерная модель предмета. А обмануть мозг труднее, чем зрение. Например, в реальности, если мы начнем обходить какой-либо объект с одной или другой стороны, то и он должен как бы подставлять нам для осмотра тот или иной бок. В современных ЗD-кинотеатрах такого не происходит. Мозг пытается восполнить информацию, но взять ее негде. Результат — головная боль.

Второй неприятный эффект возникает, когда объект как бы вываливается из экрана, словно бы приближаясь к зрителю. Глаза человека при этом автоматически сходятся к переносице. Кроме того, изменяется и кривизна самого хрусталика в глазу. Эти механизмы называются аккомодацией — настройкой по фокусу и конвергенцией — настройкой по углу схождения оптических осей на предмете. Работать аккомодация и конвергенция должны согласованно, однако в большинстве дисплеев этой согласованности не наблюдается — ведь на самом деле объект остается в плоскости экрана. Вот вам и еще один фактор для возникновения дискомфорта.

Для решения этих проблем и создана схема адаптивного дисплея, который показывает многоракурсную стереоинформацию, причем каждому зрителю индивидуально.

Схема состоит из системы слежения за положением глаз человека, линзы и системы микропроекторов, которые строят увеличенное стереоизображение под каждый глаз.

Затем оно фокусируется на области расположения органов зрения каждого зрителя индивидуально.

Сглаживание проблем восприятия стереоизображения достигается, во-первых, за счет конструкции линзы — в патенте рассматриваются примеры голографических и микропризменных линз, устройство которых составляет «ноу-хау» разработчиков. Во-вторых, микропроекторы проецируют сразу стереоизображение; при этом осуществляется подвижная настройка по фокусу, расстояние между проекторами также адаптивно меняется.

Такая система позволяет не только повысить комфортность показа для зрителей, но и значительно экономит энергопотребление и вычислительные ресурсы системы.

Придумать датчики, которые делают такой необычный экран сенсорным, очень непросто. Несколько крупных компаний, в том числе знаменитая Apple, пытаются разработать подобное устройство. Получается пока хуже, чем у сотрудников DisplAir.

Именно поэтому группа инвесторов предоставила недавно грант в миллион долларов нашим специалистам. Средства пойдут на запуск «полупромышленного производства дисплеев». Каждый месяц планируется выпускать до 100 экранов.

Кстати…

ВИДЕНИЕ В ТУМАНЕ

Помните, как в «Звездных войнах» перед героями прямо в воздухе вдруг появлялось мерцающее объемное изображение? Сотрудникам российской компании DisplAir удалось такой «фокус» сделать в жизни.

Принцип вроде простой — в затемненном помещении на туманное облако, состоящее из мельчайших капелек воды, проецируется изображение. С помощью специальной технологии создается полное ощущение объема.

Причем изображением можно управлять. Скажем, перевернуть руками выведенное «на туман» фото автомобиля или «пощупать» ткань костюма экранного героя.

Объем световой энергии, который попадает в человеческий глаз от дисплея, составляет порядка миллионной (!) доли от излучаемой энергии. Площадь светового пятна, которое приходит в человеческий глаз, составляет 1–2 кв. мм. Умножив на два, получим то, что приходит в оба глаза, все остальное просто освещает комнату. Поэтому когда специалисты продумывали адаптивную систему, то заложили в нее такое соображение.

Если «выстреливать» световую энергию только в те места, где находятся конкретные зрители, то дисплей будет потреблять очень немного энергии. Энергии двух маленьких светодиодов достаточно для того, чтобы отобразить информацию для одного человека. И ему это изображение покажется очень ярким.

Придумали наши специалисты и то, как экономить вычислительные ресурсы. Для отображения и обработки информации компьютер параллельно формирует именно столько «видеообразов», сколько человек участвует в просмотре. На пустое зрительское место компьютер реагировать не будет.

Макет дисплея и программное обеспечение под него уже разработаны. Оформлен российский патент. Впереди будет проведено патентование за границей.

В. ЧЕРНОВ

УДИВИТЕЛЬНО, НО ФАКТ!

Летят перелетные птицы…

Каких только гипотез и теорий не выдвигали ученые, стараясь объяснить феноменальную способность птиц ориентироваться!

Исследователи полагают, что у них есть целый арсенал «компасов» — от феноменальной чувствительности к запахам до «магнитного чувства». По мнению Джонатана Хагструма из Геологической службы США, пора добавить птицам еще одно умение — ориентироваться по инфразвуку, пишет Journal of Experimental Biology.

Исследователи давно подозревали, что инфразвук играет роль в птичьей картографии, но долгое время этой проблемой никто толком не занимался. Поводом же к серьезному исследованию послужил такой факт. В 1997 году, не долетев до родной голубятни, исчезла стая голубей, пересекавшая небо над Ла-Маншем. Джонатан Хагструм обратил внимание на то, что маршрут птиц совпадал с трассой полета авиалайнера «Конкорд»; причем самолет преодолел звуковой барьер как раз в тот момент, когда голуби находились над проливом.

Исследователю было также известно, что инфразвуковые колебания довольно часто возникают в природе при столкновении мощных водяных масс океана с воздухом или сушей. Источником их могут быть землетрясения, а также техногенные факторы, включая сверхзвуковые полеты. Причем люди и животные, даже не слыша инфразвуков, при их появлении склонны впадать в панику, стремятся удалиться от источника инфразвука. Перед сильным землетрясением даже змеи выползают из своих нор и спешат убраться подальше.

Установлено, что инфразвуковые волны распространяются в 3–4 раза дальше, чем обычные звуки. Причем процесс этот зависит от окружающего ландшафта, температуры воздуха, направления ветра… В некоторых местах постоянно «работают» некие инфразвуковые маяки, в роли которых могут выступать, например, водопады. А если все это так, то почему не предположить, что птицы могут использовать своеобразную инфразвуковую карту для ориентировки на местности?

Для проверки своей гипотезы Хагструм проанализировал данные о путешествиях голубей, собранные за последние 50 лет сотрудниками Корнеллского университета. Голубей регулярно выпускали в трех разных местах, а потом оценивали, как быстро они возвращаются домой. Из года в год это были одни и те же места, но оказалось, что с одной «точкой запуска» есть постоянные проблемы: выпускаемые там голуби систематически терялись.

Исследователь построил карту распространения инфразвука вблизи всех трех стартовых точек. Оказалось, что голубям, стартовавшим из той самой «нехорошей» точки, по пути домой приходилось пересекать зону акустического молчания, где инфразвук практически полностью затухал из-за особенностей ландшафта.

На основании этого Хагструм утверждает, что птицы действительно ориентируются по инфразвуковой карте местности. Причем в этом умении они не одиноки: инфразвуковым слухом обладают и многие животные — жирафы, тигры, окапи, слоны…

Теперь исследователям остается обнаружить у птиц орган, который воспринимает инфразвуковые колебания. Кроме того, неплохо было бы понять и сам механизм инфразвукового ориентирования. Ведь он может пригодиться, например, штурманам подводных лодок.

Кстати…

ЧТО ВИДЯТ ПТИЦЫ?

То, что птицы при дальних перелетах ориентируются по магнитному полю Земли, известно давно. Но каким органом чувств пернатые его воспринимают? Как именно работает «живой компас»?

Недавно исследователь Доминик Хейерс и его коллеги из университета Олденбурга, похоже, решили задачу.

Ученые провели ряд уникальных экспериментов с садовыми славками — певчими перелетными птицами — и пришли к заключению, что славки воспринимают магнитное поле в виде визуального образа. То есть, попросту говоря, они видят магнитное поле.

Впрочем, тут же нашлись и скептики, утверждающие, что гипотеза о визуальном восприятии птицами магнитного поля еще требует веских доказательств. К тому же перелетные птицы ориентируются не только по магнитному полю, но и, например, по солнцу, звездам, запаху…

Однако Хейерс считает, что все виды птичьей ориентации и навигации прекрасно дополняют друг друга. Он и его коллеги собираются провести новые эксперименты, чтобы окончательно доказать свою правоту.

ВЕСТИ С ПЯТИ МАТЕРИКОВ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ САМОКАТ JAC разработали голландские дизайнеры. Они полагают, что подобный транспорт удобнее Segway, колеса которого расположены параллельно, а значит, проехать на нем удается далеко не по каждой тропинке. Кроме того, устройство в сложенном виде занимает пространство размерами 100x30x40 см — то есть 0,12 м3, или не более четверти среднего автомобильного багажника. Весит самокат менее 20 кг, но способен везти на себе до 115 кг со скоростью 25 км/ч. Дальность поездки без подзарядки аккумулятора — 20 км. Заряжается же он от бытовой электросети или даже от 12-вольтовой сети автомобиля.

С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ЗУБНОЙ ЩЕТКИ предлагают посмотреть, насколько хорошо вы чистите зубы, японские стоматологи. Они оснастили зубную щетку миниатюрной видеокамерой, которая передает изображение зубов по беспроводной связи на дисплей, выполняющий роль зеркала в ванной. А специальная флюоресцентная подсветка подскажет пользователю, какие участки полости рта он уже почистил, а какие нет.

Как уверяют специалисты, такая система позволяет дольше сохранить свои зубы, а заодно и поддержит общее состояние здоровья, поскольку многие заболевания кишечника и желудка начинаются именно с плохого состояния полости рта.

САМОДЕЛЬНУЮ ПОДЛОДКУ сконструировал и построил китайский изобретатель Вуй Жан из города Ухань, провинция Хубэй. Называется его детище — Shuguanghao.

Корпус лодки Жана напоминает очертания тела дельфина. На первых испытаниях мини-субмарина плавала в погруженном состоянии четверть часа. Однако сам автор изобретения заявляет, что его «дельфин» сможет развивать скорость до 20 км/ч и находиться под водой до 10 часов подряд.

КЛАВИАТУРА НА ШТАНАХ, МЫШКА — НА КОЛЕНЕ. Еще пару новинок для пользователей компьютерной техники придумал голландский дизайнер Эрик де Нис. Он нашил спереди на джинсы гибкую клавиатуру со всеми ее кнопками. А компьютерную мышь примостил над коленом. Если надо, присел где-то — и начинай работать.

Сам же компьютер располагается в наспинном рюкзачке и общается с клавиатурой посредством Bluetooth.

Правда, дизайнер не сообщает, насколько удобно в таких штанах ходить, а также где должны находиться глаза, чтобы смотреть на компьютерный дисплей…

САМ СЕБЕ КАРАНДАШНИК. Вы обратили внимание, как сильно подорожали простые карандаши? А все дело в том, что «рубашку» для карандаша обычно делают из кедpa — дерева ныне почти что драгоценного. На это обратили внимание китайские изобретатели. И придумали Office Waste Paper Processor — концепт устройства, которое способно превращать в карандаши использованную бумагу.

Суть работы устройства весьма проста. Исписанный лист бумаги закладывают в аппарат примерно так же, как в принтер. Нажимают кнопку пуска — и лист постепенно уходит внутрь устройства, скручиваясь в плотную трубочку. Причем в сердцевине этой трубочки находится грифель, некоторое количество которых предварительно закладывают в особый накопитель.

На выходе получают готовый карандаш. Ведь бумагу делают из древесины, и если при закрутке ее, эту самую бумагу, промазать быстро сохнущим клеем, то карандашная «рубашка» получается не хуже деревянной. Кроме того, налицо двойная польза: и древесину экономим, и макулатуру в дело пускаем…

СВЕРХБЫСТРЫЙ СКАНЕР сконструировал американец Бенджамин Стаффин. Устройство представляет собой трехгранную призму со специальным карманом для установки книги, страницы которой перелистывает поток воздуха, создаваемый пылесосом. Причем в ряд можно поставить сразу несколько таких устройств, чтобы быстро просканировать целую библиотеку. Единственный недостаток — стоит такой сканер 1500 долларов. Между тем, наши умельцы из компании «Элар» используют похожее устройство уже несколько лет. Причем стоит оно втрое ниже зарубежного аналога.

IPHONE-ЗАЩИТНИК придумали в США. Точнее, в роли защитника выступает не сам гаджет, а специальный чехол к нему, в который встроен электрошокер. Устройство способно выдавать разряд в 650 киловольт — достаточно, чтобы остановить бандита. А чтобы оно случайно не сработало в кармане или возле уха, есть предохранитель-переключатель.

ФАНТАСТИЧЕСКИЙ РАССКАЗ

«Жучки»

Владимир МАРЫШЕВ

Робот был не просто старый, а допотопный. Эту модель давно сняли с производства, и последние экземпляры сохранились только на самых бедных периферийных планетах. Угловатый корпус был помят и исцарапан. Лицевой щиток, тоже изрядно помятый, едва держался, а половина его индикаторов не светилась.

— Добрый день, господин турист, — поздоровался робот. Голос у него был надтреснутый — похоже, что-то случилось и с динамиками внутри. — Добро пожаловать на Землю! Надеюсь, вам у нас понравится.

— Может быть, посмотрим, — без уверенности сказал путешественник. — По правде говоря, пока не впечатлен. Если у вас везде такое… м-м… запустение…

— Ну что вы! — разволновался робот. Судя по всему, эмоциональный блок у него пока еще был в порядке. — Вам предстоит увидеть великие творения материнской культуры. Поверьте мне, сохранилось очень многое.

Ведь Земля — колыбель человеческой цивилизации.

Вот только… — Он скорбно опустил голову. — Только наслаждаться этим великолепием некому. Вы ведь знаете, что здесь случилось?

— Разве что в общих чертах…

— Понятно, господин турист. Хотите, расскажу? Это будет стоить вам всего ничего — каких-то пять галактических кредитов. Согласны?

Судя по экипировке гостя, пять кредитов для него ничего не значили. На нем был новенький, с иголочки, скафандр облегченного типа — для планет с неагрессивной атмосферой. Когда человек поворачивался, робот видел, как за спиной у него вспыхивала на солнце серебристая пластина. Это был компактный регенератор воздуха — самая совершенная модель, далеко не каждому по карману.

— Идет, — немного подумав, ответил турист. — Надеюсь, твой рассказ не заставит меня скучать.

— Благодарю, — растрогался робот, — вы действительно любознательный человек. Не то что некоторые!

Слушайте же эту грустную историю.

Начать придется издалека. Вы ведь изучали историю межзвездных перелетов? Стоило изобрести гиперпространственный двигатель — и началась безудержная экспансия человечества в космос. Новые планеты открывались одна за другой, и у каждой была своя изюминка.

Амфитрита славилась захватывающей рыбалкой — в ее океанах водились рыбины размером с подводную лодку.

Эолия — километровыми каменными «скульптурами», над созданием которых миллионы лет трудился ветер.