Microsoft Surface SecondLight: новое поколение интерфейса будущего - THG.RU

Два изображения на одном экране

Интерактивная рабочая сенсорная поверхность Microsoft Surface — это компьютер, который внешне напоминает журнальный столик. Изображение на поверхности экрана, вмонтированного в центральную часть столешницы, формируется методом рирпроекции, а касания распознаются с помощью встроенных инфракрасных камер. И хотя изначально сенсорный экран должен был реагировать на тепло пальцев, прикасающихся к нему, перемещающих и поворачивающих изображения, инфракрасные камеры Surface могут также распознавать объекты и лица над поверхностью экрана. Это заставило исследователей из подразделения Microsoft Research в Кембридже (Англия) задуматься о взаимодействии пользовательского интерфейса с реальным миром.

Нажмите на картинку для увеличения.

Прототип SecondLight выглядит как стандартный компьютер Surface, но если на изображение сверху наложить лист бумажной кальки или кусок полупрозрачного пластика, то SecondLight сможет спроектировать второе изображение на эту бумагу или пластик, как будто это линза, с помощью которой можно заглянуть внутрь изображения на дисплее и посмотреть, что под ним. Стив Ходжес (Steve Hodges) из Microsoft Research продемонстрировал работу SecondLight на примере ночного неба, где с помощью листа бумаги над дисплеем смог показать звёздную карту с названиями созвездий; затем он показал фотографию Кембриджа, полученную с помощью спутника, где на второй спроектированной картинке отображалась карта с названиями улиц; и наконец, фотографию коровы с соответствующими выдержками из энциклопедии.

Воспользуйтесь полупрозрачным пластиком или листом бумаги, чтобы увидеть второе изображение на SecondLight. Нажмите на картинку для увеличения.

SecondLight использует переключаемый LCD-дисплей, который похож на так называемое стекло «privacy glass», которое иногда можно увидеть в дизайнерских студиях (и в туалетах ночных клубов в Лас-Вегасе). Обычно молекулы жидких кристаллов в полимерных стабилизированных холестерических структурах (PSCT-LC) ориентированы в разных направлениях и рассеивают свет во всех направлениях. Это даёт непрозрачную плёнку, как у стандартного дисплея Surface, на которую можно проектировать изображение.

Однако под воздействием напряжения на PSCT-LC молекулы жидких кристаллов раскручиваются и выстраиваются в линию, благодаря чему материал становится прозрачным и SecondLight может спроектировать изображение через него на другую непрозрачную поверхность, например, на бумагу, расположенную над дисплеем. «Privacy glass» не может так быстро переключаться между прозрачным и непрозрачным состоянием; PSCT-LC разбивает жидкие кристаллы на маленькие области, которые могут переключаться менее чем за 0,5 мс.

Чтобы SecondLight показывал оба изображения, необходимо, чтобы поверхность PSCT-LC переключалась между прозрачным и непрозрачным состоянием 60 раз в секунду (поскольку при частоте 60 Гц человеческий глаз, как правило, не замечает мерцания картинки). Проецирование двух изображений и переключение между ними с частотой 60 раз в секунду осуществляется с помощью двух 60-Гц проекторов Hitachi CPX1 и двух оптических затворов DisplayTech; они используют сегнетоэлектрические жидкие кристаллы, которые переходят из прозрачного состояния в непрозрачное чёрное.

Внутреннее устройство SecondLight: два проектора, оптические затворы и камеры. Нажмите на картинку для увеличения.

The player will show in this paragraph

var s1 = new SWFObject(‘images/player.swf’,’player’,’320′,’240′,’9′);s1.addParam(‘allowfullscreen’,’true’);s1.addParam(‘allowscriptaccess’,’always’);s1.addParam(‘flashvars’,’file=first.flv’);s1.write(‘preview1’);

Видео: SecondLight показывает названия улиц всего лишь с помощью куска пластика.

Возьмите картинку в руки

Кроме использования двух проекторов вместо одного, SecondLight имеет также две инфракрасные камеры ImagingSource и 264 инфракрасных светодиода (LED), расположенных по краям дисплея. Одна камера распознаёт касание пальцев поверхности экрана и поддерживает те же самые функции «multi-touch», что и Surface, для растягивания и поворота изображений. Другая камера активизируется, когда поверхность PSCT-LC становится прозрачной, и тем самым может видеть предметы, расположенные довольно высоко над поверхностью, т.е. SecondLight может «понимать» естественные жесты в воздухе, а также жесты типа «multi-touch» на поверхности экрана и даже такие объекты, как кисть.

Пальцы, прикасающиеся к поверхности экрана, чёткие и яркие в инфракрасном свете; как только вы убираете руку от экрана даже на несколько миллиметров, то изображение, которое «видит» SecondLight, когда поверхность PSCT-LC непрозрачная, становится расплывчатым. SecondLight различает лица людей, склонившихся над дисплеем, и «понимает», как при этом надо расположить изображение, а также может даже распознавать лица пользователей.

ИК-изображения рук на SecondLight с использованием FTIR (слева) и через поверхность PSCT-LD, когда она непрозрачная (в середине) и прозрачная (справа). Нажмите на картинку для увеличения.

Способность распознавать не только кончики пальцев даёт SecondLight возможность лучше понимать, пальцы какой руки прикасаются к экрану, что позволяет более точно определять жесты «multi-touch». Лист полупрозрачного пластика или бумаги, который вы используете, чтобы увидеть второе изображение SecondLight, вовсе не обязательно должен лежать на поверхности дисплея. Вместо того чтобы наклоняться над дисплеем, пытаясь что-то разглядеть, вы можете поднять лист и держать его в руках или показать соседу, в то время как SecondLight будет проектировать на него изображение.

Чтобы обеспечить изображению правильную перспективу, когда вы держите его под углом, SecondLight должен знать, где расположен лист, на который проектируется картинка, чтобы предварительно исказить изображение. SecondLight может определять всё, что отражает или излучает свет, поэтому вы можете использовать две отражающие полоски по сторонам листа. Но если вы хотите иметь возможность управлять SecondLight, прикасаясь к листу бумаги, который вы держите в руках, то SecondLight должен получать от этого листа более точную информацию.

Для этого Ходжес поместил на пластиковый лист ряд инфракрасных светодиодов (для питания ему необходимы лишь две батарейки типа AAA) и назвал его «магическая линза». Инфракрасный свет отражается внутри линзы и выгравированные лазером линии с каждой стороны линзы вызывает такое же нарушенное полное внутреннее отражение (frustrated total internal reflection, FTIR), которое используется для системы «multi-touch». Благодаря этому SecondLight «видит» края линзы и может определить, насколько большим делать проектируемое изображение и как исказить его так, чтобы пользователь увидел картинку целиком в нужной перспективе, а также чтобы можно было воспользоваться системой «multi-touch».

Возьмите картинку в руки

Можно воспользоваться листом пластика или «магической линзой», чтобы оторвать изображение от поверхности SecondLight.

По словам Стива Ходжеса, в настоящий момент вам придётся держать второстепенный дисплей только над поверхностью SecondLight, хотя держать его можно практически вертикально, и всё из-за угла вмонтированного проектора. Однако планируется сделать возможным изменение угла проектора, чтобы можно было взять изображение с поверхности SecondLight и работать с ним, развалившись на диване.

The player will show in this paragraph

Видео: можно поднимать изображение с поверхности SecondLight на второстепенном экране с помощью инфракрасного света.

Добавляем 3D-объекты

Впрочем, возможности SecondLight не ограничены работой с плоскими второстепенными дисплеями и «магическими линзами».

Сенсорная поверхность SecondLight может отслеживать положенные на неё объекты и проектировать информацию вокруг них. На конференции «Professional Developer Conference» Microsoft продемонстрировала игру с пластиковыми карточками, на которых был лишь двухмерный штрих-код на обратной стороне; когда вы кладёте на поверхность Surface одну карточку, то на дисплее отобразятся картинки, расположенные по кругу, из которых вам нужно выбрать подходящую и перетащить её прямо на карточку.

SecondLight поддерживает технологию «multi-touch», а вторая камера позволяет определять физические объекты, такие как настоящая кисть для рисования или небольшие пластиковые предметы. Нажмите на картинку для увеличения.

Поскольку SecondLight может проецировать через обычную поверхность дисплея, можно проецировать свет в (и через) монолитные объекты, такие как цельный пластиковый диск. На простых объектах будет появляться изображение; например, на игральной фишке можно отобразить её стоимость, а на шахматной фигуре — ваше лицо. Но если внутрь объекта поместить призму, то изображение, которое SecondLight проектирует в него, будет преломляться и выводиться по краям диска как подвижная надпись.

Когда дисплей прозрачный, SecondLight может проецировать изображение внутрь маленького пластикового блока, в отличие от обычного проекционного экрана (смоделированного на картинке в центре); внутри блока есть призма, вокруг которой спроецировано изображение со словами. Нажмите на картинку для увеличения.

Системы Surface предполагается применять в барах и ресторанах, и одна из идей заключается в том, чтобы оснастить бокалы метками с двухмерным штрих-кодом, чтобы можно было ставить их на поверхность Surface. В этом случае вы сможете, к примеру, посмотреть, из чего состоит ваш напиток, и с чем его лучше пить. Проект под названием SurfaceWare подразумевает, что в бокал будет помещена призма, которая позволит системе SecondLight определить, сколько жидкости осталось в вашем бокале, чтобы предложить вам «повторить». Призма отражает свет только тогда, когда оказывается в воздухе; если она покрыта жидкостью (т.е. вашим напитком), то свет не отражается настолько, чтобы сенсоры SecondLight увидели её.

Большая треугольная призма на дне стакана смотрелась бы стильно. Она преломляла бы всё больше и больше света по мере того, как вы пьёте из стакана, и поверхность призмы открывалась бы всё сильнее. Как только вы допиваете свой напиток, SecondLight сможет послать сигнал бармену или вывести сообщение на стакане с просьбой прикоснуться к экрану, если вы хотите заказать ещё.

Добавление функции SecondLight к системе Surface увеличивает её стоимость из-за наличия дополнительного проектора и камеры, однако разработчики рассматривают возможность использования одного 120-Гц проектора, чтобы снизить затраты и сделать изображение более ярким. Используемые сейчас проекторы могут выводить чёткое изображение на расстоянии до 15 см над поверхностью SecondLight; моторизованная система фокусировки улучшила бы этот показатель, как и лазерный проектор, который поддерживал бы изображение в фокусе на нескольких поверхностях.

Пройдёт ещё около года, прежде чем мы сможем увидеть версию Surface для домашних пользователей, а внедрение SecondLight в систему Surface может занять ещё больше времени. Однако поддержка «multi-touch» уже реализуется в Windows и появится с выходом Windows 7; с SecondLight вы сможете использовать жёсты в трёхмерном пространстве и выводить изображения за пределы дисплея.

The player will show in this paragraph

Видео: SurfaceWare — стакан, который знает, когда предложить вам выпить ещё.