Студенты Брауновского университета моделируют полёт летучих мышей в виртуальной реальности

Студенты Брауновского университета и Школы дизайна Род-Айленда (RISD) разработали интерактивные 3D-визуализации полёта летучих мышей для виртуальной среды университета, называемой Cave. Это восьмифутовый куб со стереоизображениями, проецируемыми на три стены и пол, что создаёт эффект погружения.

Цель курса «Дизайн виртуальной реальности для науки» — познакомить студентов с VR как инструментом для научного анализа. Курс ведут:

• Дэвид Лэйдлоу (Brown) — эксперт по научной визуализации и компьютерному моделированию.
• Фриц Друри (RISD) — художник и профессор иллюстрации.
• Шэрон Сварц (Brown) — профессор биологии и инженерии, изучающая механику полёта летучих мышей.

«Мы пытаемся понять, каков потенциал VR для создания научных инструментов, вдохновлённых искусством и дизайном», — сказал Лэйдлоу.

Используя знания о полёте летучих мышей от Сварц, студенты создавали визуализации с помощью приложения CAVE Painting, позволяющего «рисовать» изображения в 3D-пространстве вокруг себя. Анимации моделировали различные аспекты: движение костей, активацию мышц и движение воздуха вокруг крыльев. Учёные могут изучать эти процессы в иммерсивной среде, останавливать или обращать анимацию, а система отслеживания движения меняет перспективу в зависимости от положения головы пользователя.

Преимущества такого подхода:

• Масштаб — визуализации большие.
• Навигация, ориентированная на тело — пользователь может двигаться вокруг объекта, изучая его с разных ракурсов, что невозможно при работе с плоским экраном.

Пример проекта: Тимоти Парсонс, студент-компьютерщик, визуализировал полёт мексиканского длинноносого листоноса (питается нектаром). Его проект сравнивал режимы полёта вперёд и зависания, показывая разницу в воздушных потоках. При поступательном движении вихри срываются с крыла, а при зависании — остаются прикреплёнными к нему, создавая более низкое давление над крылом и увеличивая подъёмную силу.

Студенты отметили междисциплинарность курса, объединившего искусство, дизайн и науку.

Созданные визуализации — это пока концептуальные проекты, демонстрирующие потенциал технологии, а не готовые инструменты для учёных. Полноценное приложение, интерполирующее все данные от взмаха крыла, может занять годы разработки. Однако работа позволила студентам тесно сотрудничать с учёным (Сварц выступала в роли «конечного пользователя») и пройти итеративный процесс создания и доработки приложения на основе обратной связи.

Это уже четвёртый запуск курса. Лэйдлоу с нетерпением ждёт его проведения в новой, строящейся Cave, которая будет иметь вдвое большую площадь, в 25 раз выше разрешение и дисплей на 360° (против 270° в текущей версии).

«В VR есть что-то невыразимое, — сказал Лэйдлоу. — Фотография, фильм или анимация этого не передают. Отчасти поэтому я строю новую Cave. Я хочу это изучить».