Геймпады

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Российский государственный профессионально-педагогический университет»

Институт электроэнергетики и информатики

 

 

 

 

 

 

 

Реферат по дисциплине

“Аудиовизуальные системы”

на тему

«Геймпады»

 

 

 

          

 

 

 

   Выполнил 

                                                      Студент гр.Зктэ-301 Поздеев М.В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                

 

 

 

 

   Екатеринбург2014

 

 

Введение

Чтобы не говорили, но качественно отдыхать тоже надо уметь. На протяжении всего своего развития Человечество придумывало и оттачивало все новые и новые способы отдыха и развлечения. Один из самых популярных способов на сегодняшний день – компьютерные игры. Мало того, что они стали одним из двигателей развития домашних ПК, они стали одним из любимых способов отдыха для миллионов людей по всему миру.

В течение ряда последних лет прогресс в области компьютерных игр напрямую зависит от расширения возможностей и увеличения вычислительной мощности ПК. Получая в свое распоряжение все новые и новые аудиовизуальные технологии, разработчики игровых приложений шаг за шагом наращивают возможности виртуального пространства, достигая подчас удивительного сходства с реальным физическим миром. Особенно это заметно на примере динамичных аркадных игр, а также многочисленных симуляторов  — автомобильных, авиационных и др.

Однако по мере развития некоторых игровых жанров (в частности, тех же симуляторов транспортных средств) стало ясно, что использование традиционных устройств ввода (мыши и клавиатуры) не может обеспечить надлежащих удобства и гибкости в управлении игровым процессом. В связи с этим вполне закономерным стало появление специализированных устройств управления, оптимизированных в соответствии с особенностями игр тех или иных жанров.

Хотя с игровыми манипуляторами довольно часто происходили те или иные метаморфозы, это касалось главным образом внешнего вида, а их внутреннее устройство и принцип действия на протяжении многих лет оставались практически неизменными. Так продолжалось до тех пор, пока в середине 90-х годов не произошел качественный скачок — появились игровые манипуляторы, оснащенные механизмом обратной тактильной связи (force feedback).

 

 

 

 

 

Обратная тактильная связь

 

 

Основная цель внедрения механизмов обратной тактильной связи в игровые манипуляторы — придать игровому процессу большую реалистичность и увлекательность. К двум основным каналам, через которые пользователь воспринимает виртуальное пространство (слуху и зрению), добавляется третий — осязательный.

Вполне очевидно, что для полноценной реализации функций обратной тактильной связи необходимы два непременных условия: во-первых, оснащение игровых манипуляторов соответствующими механическими приводами, а во-вторых, создание унифицированного набора команд, позволяющего игровым приложениям управлять механизмами манипуляторов. Иными словами, возникла необходимость в разработке специализированного интерфейса прикладного программирования (API).

В 1995 году силами разработчиков корпорации Immersion были реализованы оба условия: созданы технологии TouchSense и API I-Force. К тому времени специалисты Immersion уже имели опыт решения подобных задач — с момента своего основания в 1992 году компания специализировалась на разработке систем с обратной тактильной связью для медицинского оборудования.

Впоследствии I-Force стал самым распространенным API обратной тактильной связи для компьютерных игровых манипуляторов на платформе РС, оснащенных подвижными органами управления (то есть джойстиков, рулей и штурвалов). В немалой степени этому способствовало тесное сотрудничество Immersion и Microsoft: усовершенствованная версия этого API (I-Force 2.0) была включена в состав DirectX 5 и сохранялась в последующих версиях DirectX.

I-Force предусматривает  возможность реализации трех  различных видов тактильных воздействий:

• реакция манипулятора на различные игровые события, не зависящие от текущего положения органов управления манипулятора. В качестве примеров можно привести отдачу при стрельбе, а также удары при столкновениях и наезде на различные препятствия;

• усилие, противодействующее перемещению органов управления манипулятора. Подобные эффекты позволяют изменять усилие, противодействующее перемещению рукоятки или руля, а также возвращать органы управления в исходное (нейтральное) положение в том случае, если пользователь их отпускает;

• динамически изменяющиеся эффекты сочетают в себе возможности двух вышеописанных видов воздействий, позволяя реализовать множество различных вариантов «поведения» органов управления манипулятора на основе заложенных производителем программ. В качестве примера подобного эффекта можно привести резкое уменьшение усилия противодействия вращению рулевого колеса при «срыве в занос» или при «выезде на лед».

Стоит отметить, что, поскольку игровое приложение осуществляет управление работой манипулятора посредством команд высокого уровня, тактильные ощущения при схожих ситуациях в одной и той же игре могут существенно различаться для разных моделей манипуляторов. Кроме того, гибкость настройки эффектов обратной тактильной связи во многом зависит от возможностей, заложенных разработчиками той или иной игры.

Разработанная специалистами Immersion технология TouchSense позволила реализовать эффекты обратной тактильной связи в самых различных манипуляторах — как в игровых, так и в обычных (например, в мышах). В зависимости от спектра поддерживаемых манипулятором возможностей все устройства, оснащенные механизмом обратной тактильной связи, можно разделить на три класса:

• полная поддержка обратной тактильной связи (full force feedback). Эти устройства поддерживают все типы тактильных эффектов — связанных как с воспроизведением точечных воздействий, так и с имитацией усилия, противодействующего перемещению органов управления. В этот класс попадают многие модели джойстиков, рулей, штурвалов и подобных манипуляторов;

• поддержка тактильных воздействий (tactile feedback). Данные устройства позволяют точно воспроизводить касания, толчки, текстуры и вибрации. Однако в отличие от манипуляторов full force feedback здесь отсутствует возможность имитации усилия, противодействующего перемещению органов управления либо самого манипулятора. К этому классу относится подавляющее большинство оснащенных механизмом обратной тактильной связи мышей;

• поддержка виброэффектов (rumble feedback) подразумевает возможность приблизительного воспроизведения сотрясений и вибраций. В данный класс попадает большинство оснащенных механизмом обратной тактильной связи геймпадов.

Первый джойстик с force feedback выпустила в 1996 году компания СН. В течение двух последующих лет практически все ведущие производители игровых манипуляторов лицензировали технологию TouchSense и приступили к выпуску игровых манипуляторов, оснащенных механизмом обратной тактильной связи. По мере распространения подобных устройств стало расти и число игр с поддержкой force feedback.

Стоит отметить, что появление обратной тактильной связи повлекло за собой значительные изменения во внутреннем устройстве игровых манипуляторов. Во-первых, в них появились электродвигатели, механически воздействующие на органы управления и корпус манипулятора для создания «силовых» эффектов. Во-вторых, для управления работой электроприводов (что требует обработки в реальном времени большого потока информации, поступающей как от компьютера, так и от датчиков органов управления) стали использовать специализированный процессор, встраиваемый непосредственно в корпус манипулятора. Таким образом, игровые манипуляторы, которые изначально были довольно примитивными конструкциями, построенными на нескольких пассивных элементах, за очень короткое время превратились в достаточно сложные электронные устройства, оснащенные собственным микропроцессором.

Сегодня на прилавках компьютерных магазинов можно найти огромное количество самых разнообразных игровых манипуляторов, оснащенных механизмом обратной тактильной связи. Имеющиеся в распоряжении разработчиков средства позволяют применять тактильные воздействия не только в играх, но и при работе с широким спектром приложений  — офисными программами, flash, Интернет-браузерами и т.д.

Тем не менее до сих пор доля игр с полноценной поддержкой управления тактильными воздействиями остается сравнительно небольшой. Конечно, использовать некоторые возможности оснащенных механизмом обратной тактильной связи манипуляторов можно даже в играх, не имеющих встроенной поддержки соответствующего API. Но в этом случае пользователю будут доступны лишь не меняющиеся в зависимости от контекста игры эффекты — в частности, имитация усилия, противодействующего перемещению органов управления.

Между тем специалисты Immersion уже активно заняты поиском новых решений. Так, в начале марта нынешнего года была выпущена бета-версия TouchWare Gaming — нового программного продукта, позволяющего реализовать тактильные эффекты в любых компьютерных играх (даже там, где такая возможность изначально не была предусмотрена). Известно, что TouchWare Gaming формирует тактильные воздействия на основе анализа звукового сопровождения игры. «В настоящее время менее 5% от общего количества выпускаемых компьютерных игр имеют встроенную поддержку эффектов обратной тактильной связи. TouchWare Gaming позволит вдохнуть новую жизнь в игры, созданные для платформы Windows», — заявил глава технологического отдела и вице-президент Immersion Corporation Дин Чен (Dean Chang). И вполне возможно, что появление TouchWare Gaming может инициировать новую волну интереса к устройствам с обратной тактильной связью.

Интерфейсы: все пути ведут к USB

Независимо от конструкции и принадлежности к тому или иному классу, все игровые манипуляторы являются периферийными устройствами и соответственно оснащаются интерфейсами для подключения к компьютеру.

В настоящее время в мире компьютерной периферии наблюдается устойчивая тенденция к переходу от морально устаревших legacy-интерфейсов к USB. И игровые манипуляторы в данном случае не являются исключением. Переход на использование USB сделал подключение игровых манипуляторов более простым и удобным, а также устранил ряд проблем, возникших с появлением манипуляторов, оснащенных механизмом обратной тактильной связи1.

Одним из преимуществ USB является возможность одновременного использования нескольких различных манипуляторов (например, джойстика и блока педалей), что было практически невозможно для устройств, подключаемых к геймпорту.

С внедрением USB уходит в прошлое довольно многочисленный класс аналоговых джойстиков (подобные устройства рассчитаны на подключение только к геймпорту). Однако, учитывая низкий уровень цен на младшие модели манипуляторов с интерфейсом USB, это вряд ли можно считать поводом для беспокойства.

А вот мода на беспроводные интерфейсы игровые манипуляторы почти не затронула. Впрочем, это вполне объяснимо: наиболее распространенные типы игровых манипуляторов (классические джойстики, рули и штурвалы) требуют жесткого крепления к поверхности стола и наличие интерфейсного кабеля в данном случае никоим образом не влияет на удобство их эксплуатации. Единственным исключением являются геймпады, однако и в этом классе манипуляторов количество моделей, оснащенных беспроводным интерфейсом, пока невелико.

Основные классы игровых манипуляторов

Мир современных игровых манипуляторов столь велик и разнообразен, что описать все выпускаемые сегодня модели подобных устройств вряд ли возможно в рамках одной журнальной статьи. Поэтому мы в общих чертах рассмотрим основные тенденции в развитии различных классов игровых манипуляторов и подробнее поговорим о наиболее интересных и оригинальных решениях.

Геймпады

Игровые планшеты, или, как их чаще называют, геймпады (gamepad), пришли в мир компьютерных аксессуаров из родственной сферы игровых телевизионных приставок. Классический геймпад представляет собой компактный блок с размещенными на нем кнопками. Благодаря меньшему (по сравнению со стандартной компьютерной клавиатурой) количеству кнопок и особой форме корпуса можно пользоваться геймпадом, держа его в руках.

По мере развития геймпадов их конструкция постепенно усложнялась. Наряду с традиционными для данного класса манипуляторов кнопками постепенно стали появляться и иные органы управления. Так, в современных моделях геймпадов широко распространен мини-джойстик — небольшой четырехпозиционный качающийся указатель, которым можно легко управлять одним пальцем. В продаже можно встретить модели геймпадов, оснащенные как одним, так и двумя мини-джойстиками.

На некоторых моделях геймпадов устанавливаются плоские многопозиционные указатели. Функционально они схожи с мини-джойстиками, но при этом выполнены в виде плоской качающейся клавиши, позволяющей в зависимости от конструкции воспринимать нажатия в четырех или восьми направлениях.

В ряде моделей современных геймпадов (например, Logitech WingMan RumblePad) предусмотрены даже ползунковые регуляторы, дающие возможность плавно изменять значения того или иного параметра.