Устройства будущего: версия НР

Сергей Асмаков

«Всевидящая» камера

Дисплеи вместо бумаги

 

Желание заглянуть в будущее владеет человеком с древнейших времен, и за это время было изобретено множество способов воплотить в жизнь эту заветную мечту. Однако на сей раз можно отложить в сторону хрустальный шар и колоду карт таро: в дни проведения HP Lab 2005 нашему корреспонденту удалось получить информацию о перспективных разработках из первых рук — от сотрудников исследовательских лабораторий НР.

«Всевидящая» камера

Казалось бы, современные цифровые фотоаппараты обладают вполне приличными характеристиками и богатым набором функций. В распоряжении пользователя — зум-объектив, программы сюжетной съемки, автофокус, встроенная вспышка и т.д. Да и по качеству получаемых изображений даже карманные модели цифровых фотоаппаратов явно выигрывают у пленочных мыльниц.

Тем не менее даже при использовании ультракомпактной цифровой фотокамеры для того, чтобы сделать снимок, фотографу необходимо выполнить определенные приготовления: остановиться, достать камеру, включить ее, выбрать режим съемки, скомпоновать кадр и нажать на кнопку спуска. Наверное, в жизни каждого фотолюбителя не раз бывали досадные моменты: то интересный сюжет ускользает прежде, чем удается извлечь камеру из кофра, то композиция уникального кадра оказывается разрушенной за доли секунды до того, как сработает затвор фотоаппарата.

Профессиональные фотографы могут себе позволить часами ждать нужного освещения или по нескольку дней ловить удачный сюжет. В отличие от них представители гораздо более многочисленной армии рядовых фотолюбителей в большинстве случаев действуют по принципу «увидел — сфотографировал». И наверное, многие из них мечтают о компактной и легкой камере, способной немедленно запечатлеть интересное событие. А еще лучше — вести непрерывную фото- и видеосъемку всего, что происходит перед глазами. Заманчиво, не правда ли?

Фантастика — ответят многие читатели и окажутся… неправы. Это может показаться невероятным, но сотрудники одной из исследовательских лабораторий НР сумели создать работающий прототип такой камеры. Разработчики назвали это устройство wearable camera (что можно перевести как «носимая камера» или «надеваемая камера»).

Прототип состоит из двух функциональных модулей — солнцезащитных очков со встроенной камерой и блока накопителя, в котором размещены электронные компоненты, два малогабаритных жестких диска (емкостью 20 Гбайт каждый) и аккумулятор. Блок накопителя можно закрепить на поясе, а очки с камерой подсоединяются к нему при помощи гибкого кабеля. Встроенная в очки камера расположена над переносицей — таким образом, в процессе съемки объектив всегда направлен в ту сторону, куда повернута голова оператора.

Прототип «носимой камеры» позволяет параллельно осуществлять фото- и видеосъемку в автоматическом режиме. Разрешение получаемых фотографий составляет 1,3 мегапиксела (при скорости 7,5 кадров в секунду); видео записывается с разрешением 0,3 мегапиксела и частотой 30 кадров в секунду.

Конечно, у данного устройства можно найти немало недостатков: большие размеры и вес, низкое разрешение получаемых изображений, весьма скромный гиперфокальный объектив с фиксированным фокусным расстоянием и низкая светочувствительность сенсора. Кроме того, отсутствие какого-либо видоискателя не позволяет оператору управлять компоновкой кадра.

 

Работающий прототип «носимой камеры», созданный в исследовательской лаборатории НР (фото НР)

Работающий прототип «носимой камеры», созданный в исследовательской лаборатории НР (фото НР)

Но не стоит забывать, что это — не серийно выпускаемое изделие, а всего лишь один из первых экспериментальных прототипов. Несмотря на техническое несовершенство, испытания данного прототипа позволили доказать принципиальную возможность создания «носимой камеры» для массового использования и выявить ряд важных преимуществ по сравнению с фотоаппаратами традиционной конструкции. В частности, пользователь избавлен от необходимости останавливаться и выполнять подготовительные действия специально для того, чтобы сделать снимок или записать видеоролик, — не говоря уже о том, что многие полученные в ходе испытаний прототипа снимки было бы просто невозможно сделать при помощи обычного фотоаппарата. Есть также важное психологическое преимущество: люди на снимках «носимой камеры» выглядят естественно, поскольку в момент съемки не догадываются о том, что их фотографируют.

По словам разработчиков, большинство технических проблем можно будет решить по мере развития технологий. В перспективе миниатюризация электронных компонентов и появление малогабаритных накопителей большой емкости позволят разместить все необходимые функциональные блоки «носимой камеры» непосредственно в дужках очков. Однако существует еще одна серьезная проблема, связанная с практическими аспектами использования подобных устройств: как отобрать лучшие снимки и видеоклипы из десятков гигабайт отснятого за день материала?

 

Прототип «носимой камеры» в действии

Прототип «носимой камеры» в действии (фото НР)

Понятно, что обычный пользователь не в состоянии ежедневно просматривать десятки тысяч фотографий и несколько часов видео. А следовательно, для нормального использования «носимой камеры» необходим некий инструмент, позволяющий автоматически производить предварительный отбор ценных фрагментов, из которых пользователь впоследствии сможет вручную отобрать наиболее удачные и интересные.

Первое, что приходит в голову, — снабдить камеру специальной кнопкой, нажатием на которую пользователь сможет маркировать важные для него снимки. Впрочем, разработчики «носимой камеры» пошли гораздо дальше, создав специальные программные средства для автоматического анализа отснятого материала на ПК.

Программа позволяет распознавать и анализировать целый ряд различных факторов, влияющих на выбор того или иного фрагмента записи.

Одним из показателей, характеризующих интерес пользователя к запечатленным на записи событиям, является анализ движения головы. Например, неподвижность в течение определенного промежутка времени может рассматриваться как условие для выбора фотографии, сделанной в данный момент. Быстрый поворот головы может служить признаком повышенного интереса пользователя к событиям, запечатленным в последующих фрагментах. Плавное перемещение по горизонтали воспринимается как признак панорамного режима — серия изображений, полученных в течение этого времени, будет объединена программой в панорамный снимок.

При определении ценности того или иного фрагмента программа может учитывать и ряд контекстных признаков. Например, предусмотрена функция распознавания образа человеческих лиц — наличие в кадре таких объектов может служить признаком повышенной важности того или иного фрагмента. Кроме того, имеется функция распознавания движения. Наличие в кадре движущегося объекта рассматривается как признак для создания видеоклипа.

 

Коллаж из снимков, полученных в ходе испытаний прототипа «носимой камеры»

Коллаж из снимков, полученных в ходе испытаний прототипа «носимой камеры» в реальных условиях

На основе анализа различных признаков программа позволяет не только выделить из огромного объема отснятого материала отдельные снимки и видеоклипы, но и присвоить каждому из этих фрагментов определенный рейтинг зрительского интереса. В свою очередь, пользователь может самостоятельно изменять рейтинг снимков и видеоклипов в соответствии со своими предпочтениями (что будет учтено программой в дальнейшем), а также производить выборку материалов с учетом данного критерия.

В ходе одного из экспериментов из 40 минут видео и 18 тыс. снимков, сделанных прототипом «носимой камеры» в автоматическом режиме, программа отобрала 102 снимка и несколько видеоклипов, присвоив им максимальный рейтинг. После просмотра этих материалов было вручную отобрано 36 кадров и 2,5 минуты видео. Согласитесь, результат весьма впечатляющий!

К сожалению, пока никаких планов по выпуску коммерческих версий «носимой камеры» у компании НР нет. Хотя вполне возможно, что в долгосрочной перспективе подобные устройства смогут стать даже более популярными, чем традиционные цифровые фотоаппараты.

В начало В начало

Дисплеи вместо бумаги

Развитие компьютерной техники и бытовых электронных устройств неразрывно связано с совершенствованием технологий, используемых в устройствах отображения информации. Например, во многом благодаря появлению ЖК-дисплеев стало возможным создание полноценных ноутбуков. Что уж говорить об индустрии компактных электронных устройств (мобильных телефонов, цифровых медиаплееров, GPS-навигаторов и т.д.), одним из ключевых компонентов которых являются миниатюрные дисплейные панели.

Однако трудно не согласиться с тем, что даже самые лучшие модели современных дисплеев пока что далеки от идеала. Мониторы ПК и экраны ноутбуков хорошо адаптированы для просмотра видео, однако при работе со статичной графикой и даже с обычными текстовыми документами их недостатки становятся в буквальном смысле очевидны. Одна из причин — недостаточно высокая разрешающая способность. У лучших моделей ЖК-дисплеев этот параметр составляет 96-120 ppi, в то время как недорогой сублимационный фотопринтер обеспечивает возможность получения полноцветного изображения на бумаге с разрешающей способностью 300 ppi. А если говорить о выводе текста, то сейчас даже младшие модели монохромных лазерных принтеров позволяют печатать с разрешением 600 dpi.

Проблема низкой разрешающей способности усугубляется и тем, что в силу ряда технологических особенностей у жидкокристаллических и плазменных дисплейных панелей эффективная площадь пиксела (то есть та, через которую проходит свет) всегда меньше его полной площади. Непрозрачные «рамки», окружающие каждый из пикселов экрана, не только снижают общую эффективность дисплейной панели, но и усиливают эффект пикселизации изображения.

Еще одна серьезная проблема — довольно высокая стоимость современных дисплейных панелей. По этой причине цена многих электронных устройств во многом определяется затратами на изготовление установленного в них дисплея. Один из факторов, препятствующих дальнейшему снижению себестоимости производства дисплейных панелей, — использование дорогостоящего литографического процесса для обработки подложек и нанесения компонентов.

Сотрудники лаборатории НР, расположенной в Бристоле (Великобритания), в рамках программы по созданию дисплеев будущего занимаются изучением широкого спектра различных технологий. Целью данной программы является создание технологии производства тонких, легких и недорогих дисплейных панелей, изображение на экране которых по основным параметрам (разрешающей способности, контрасту, цветовому охвату и т.д.) будет сопоставимо с отпечатками, сделанными на бумаге. Видимо, именно поэтому разработчики называют такие дисплеи «бумагоподобными» (paper-like display).

Хороший потенциал для создания подобных дисплеев заложен в ЖК-технологии. Конечно, по своей конструкции новые дисплеи будут существенно отличаться от современных ЖК-панелей.

Одно из перспективных направлений развития ЖК-дисплеев — отказ от использования распространенной сегодня активно-матричной архитектуры в пользу миниатюрных бистабильных структур. Конструкция ячеек таких дисплеев позволяет без постоянной подачи электропитания удерживать жидкий кристалл в одном из двух устойчивых положений, а управляющие импульсы необходимы лишь для переключения субпикселов из одного состояния в другое.

Использование бистабильных структур уже на нынешнем уровне развития технологии позволяет увеличить разрешающую способность дисплеев до уровня 200-400 ppi. Благодаря свойствам бистабильных структур построенные на их основе дисплеи обладают очень низким уровнем энергопотребления и способны сохранять изображение на экране даже при отключении питания. В перспективе это позволит создать совершенно новые типы устройств — например электронную рамку для фотографии с возможностью обновления изображения или даже дисплей-картину, позволяющий загружать различные репродукции.

Помимо работы по улучшению технических характеристик дисплеев ученые активно занимаются поиском решений, которые позволили бы значительно снизить затраты на производство дисплейных панелей. Одним из возможных способов реализации данной цели может стать отказ от использования литографического процесса, широко применяемого в настоящее время при производстве дисплейных панелей. В качестве альтернативного решения рассматривается возможность изготовления дисплейных панелей на пластиковых подложках с применением совершенно иных технологий нанесения компонентов — в частности тиснения, напыления, припрессовки и промышленной струйной печати. Это позволит не только серьезно снизить себестоимость дисплеев, но и наладить выпуск качественно новых продуктов — таких как гибкие дисплейные панели.

Значительное снижение стоимости электронных дисплеев откроет широкие перспективы по их применению в торговле, на транспорте и в сфере обслуживания — то есть там, где в настоящее время для представления периодически обновляемой информации зачастую используются печатные носители. Появление недорогих дисплейных панелей обеспечит возможность создания динамически обновляемых с центрального сервера ценников, информационных табло и т.п. Кроме того, недорогие дисплеи высокого разрешения позволят получить доступные устройства для чтения электронных изданий — книг, газет, журналов и т.д.

 

При подготовке статьи были использованы материалы, предоставленные компанией Нewlett-Рackard.

КомпьютерПресс 8'2005