Лови мои прикосновения: Файлы HCTI с лёгкостью передают тактильные ощущения через интернет

Следующий этап эволюции интернета подразумевает цифровую передачу тактильных ощущений. Новый стандарт кодеков, используемых для онлайн-осязания, может произвести революцию в телемедицине и онлайн-играх, уверены его авторы.


Исследователи разработали стандарт «Осязательных кодеков для тактильного интернета» (HCTI). Он позволяет передавать соответствующую информацию в обе стороны по сети с помощью небольших по объёму пакетов данных, которые не требуют большой пропускной способности.

Пока что для передачи тактильной обратной связи по удалённому соединению — например, при управлении роботизированным манипулятором — требуется, чтобы пакеты данных отправлялись в обе стороны 4000 раз в секунду. Да, это позволяет обеспечить реалистичную обратную связь и надёжную передачу данных, зато предъявляет очень высокие требования к сети. Об этом рассказал ведущий автор статьи Экехард Штайнбах, профессор Мюнхенского технического университета (TUM).

Чтобы преодолеть проблему с медленным интернетом, стандарт HCTI использует сжатие и снижает тактовую частоту до 100 раз в секунду, что, по словам Штайнбаха, «близко к порогу человеческого восприятия».

Стандарт HCTI оптимизирует связь между отправителем и получателем наряду со сжатием информации аналогично тому, как это происходит при отправке аудио- или графических файлов через интернет, но в двустороннем формате.

Новый кодек представляет собой что-то вроде JPEG или MPEG, только для тактильных ощущений, пояснил Штайнбах. И добавил, что в случае с JPEG, MP3 и MPEG многие приложения (ПО) появились после того, как стандарты были обнародованы, поэтому он ожидает того же для новых тактильных кодеков.

Кодеки сжимают информацию, передаваемую через интернет, вырезая данные вне пределов человеческого восприятия. В файлах JPEG и MP3 это означает удаление визуальных и звуковых элементов, которые люди вряд ли заметят. Технология приводит к потере высокой точности воспроизведения, скажем, цветов или высокочастотных звуков, но значительно сокращает объём передаваемых данных.

Причём в случае с картинками и звуком обычно процесс является односторонней передачей. Учитывая, что тактильная обратная связь требует двусторонней связи и высокой точности для эффективного удалённого взаимодействия, для этого необходимы соединения с высокой пропускной способностью и низкой задержкой. При дистанционном управлении роботами такая требовательность может создавать проблемы.

Хотя информация передаётся по оптоволоконным сетям со скоростью света, она по-прежнему проходит максимум 300 километров за одну миллисекунду (мс). С точки зрения чистого времени передачи это означает, что пакету тактильных данных потребуется 30 мс, чтобы добраться из Германии в Японию, не считая задержек в передаче, вызванных принимающим устройством. Но этого недостаточно для эффективной дистанционной тактильной обратной связи, объяснили разработчики HCTI.

Сжатие пакета данных при сохранении объёма информации, достаточного для эффективного осязательного взаимодействия, позволяет передавать тактильную обратную связь без задержки, заметной для людей. Единственным недостатком, добавили исследователи, является то, что усилия, прилагаемые роботом, слегка гасятся при обратной передаче на контроллер — это означает, например, что твёрдые поверхности могут казаться мягче.

В будущем стандарт HCTI может найти множество применений, особенно в медицине, заявили учёные. В частности, технология пригодна для телехирургии, где роботом может дистанционно управлять опытный хирург хоть на другом континенте. Врач также может провести дистанционное ультразвуковое исследование пациента в машине неотложки, тем самым ускорив процесс оказания помощи.

Тактильная обратная связь также может улучшить игровой и развлекательный опыт благодаря повышению реалистичности в онлайн-играх или в так называемых 4D-кинотеатрах. Проще говоря, с помощью HCTI можно передавать, например, физическое ощущение рукопожатия между двумя игроками. Ещё вариант применения — гарнитуры виртуальной реальности (VR) и дополненной реальности (AR) для наилучшего погружения в искусственные миры.