Хотя свободные капиталы позволяют «Диснею» приобретать инновационные компании (как это случилось с анимационной студией Pixar, с империей Джорджа Лукаса, компанией Marvel), в последнее время корпорация всё больше времени уделяет собственным разработкам. Причём подходит к этому дело с максимальной, академической серьёзностью — организовав сеть научно-технических лабораторий Disney Research. Начало этой сети было положено в 2008 году сотрудничеством The Walt Disney Compan с учёными и инженерами Университета Карнеги-Меллон и Швейцарской высшей технической школы города Цюрих.
В данный момент Disney Research официально объединяет шесть лабораторий по всему миру, которые находятся рядом с научными центрами или подразделениями корпорации Диснея. В частности, исследовательские пункты сети развёрнуты около всё тех же Университета Карнеги-Меллон и Швейцарской высшей технической школы, рядом со всемирно известным Массачусетским техническим институтом, в сердце диснеевской анимации — студии Pixar и, конечно, в Калифорнии, родной земле американского кинематографа.
Большая часть разработок Disney Research носят специализированный характер. Однако некоторые исследований могут быть интересны абсолютно всем. О семи таких инновациях мы и расскажем.
Воды роботам!
Давно уже прошли те времена, когда для увеселения ребятишек в Диснейленде на его территорию достаточно было выпустить сотню артистов в ростовых куклах Микки Мауса или Гуфи. Современные аттракционы парков развлечений корпорации Диснея – это настоящий сплав лучших решений электроники, роботехники и аниматроники. Состоящие из сотен и тысяч сопряжённых друг с другом механизмов, они, конечно, чисто статистически представляют собой определённую опасность для посетителей.
Не секрет, что наибольшую опасность в работе электромеханических систем представляют моторы. Именно их поломка часто становится причиной неприятностей.
Альтернатива электродвигателям и сервоприводам есть — моторы с гидравлической трансмиссией. Конструкции, где за движение отвечает перепад давления газа или жидкости, известны давно. Некоторое время назад их научились использовать при создании роботов. Помимо большей безопасности, пневмодвигатели легче, проще и дешевле своих электромеханических собратьев.
Однако у гидравлики хватает своих недостатков. Среди них — инерционность системы, необходимость постоянного контроля герметичности, низкая эффективность из-за избыточного трения. Кроме того, конструкция пневматической трансмиссии хоть и проще, в ней тоже есть «безусловные» элементы — трубки и насос.
Именно над задачей уменьшить количество минусов пневматической трансмиссии с точки зрения использования её в роботах и аниматронных куклах и работали инженеры Disney Research Джон Уитни и Тяняо Чен.
Им удалось создать два сопряжённых между собой гидравликой робота-манипулятора, которые полностью повторяют движения друг друга. Система использует давление в 7–10 атмосфер, которое легко достигается накачиванием в неё воздуха или воды простым велонасосом. При этом, уникальность конструкции состоит в том, что поршни, отвечающие за движение, практически не испытывают трения. А значит — нет задержек в реакции передачи импульса.
В будущем изобретение Disney Research может помочь в создании очень простых по конструкции, дешёвых и полностью безопасных роботов-манипуляторов. Пока же им наверняка найдётся место при постройке очередного аттракциона типа «Пиратов Карибского моря».
Сто авторов одного шедевра
Будучи корпорацией, корни которой лежат в сфере кино и телевидения, The Walt Disney Company активно развивает визуальные технологии. Большая часть разработок, конечно, ориентирована на создание свербюджетных блокбастеров и эпохальных мультфильмов, однако, и для обычной жизни тут кое-что делается.
Так, лаборатория Disney Research Pittsburgh придумала полезный для кинематографистов-любителей алгоритм, помогающий собрать из разрозненных роликов с одного события вполне приятный для просмотра фильм.
Проект с длинным названием Automatic Editing of Footage from Multiple Social Cameras представляет собой программу-редактор, которая автоматически обрабатывает видео с различных камкодеров, которые были в руках у участником мероприятия (или на головах — если речь идёт о камерах типа GoPro). В основе алгоритмов программы лежит следующие принципы:
Первый: программа определяет пути следования камер по трёхмерному пространству сцены с учётом их точек зрения.
Второй: программа вычленяет точку внимания максимального количества камер.
Третий: программа находит наилучший ракурс на снимаемый объект среди предложенных.
Дальнейшая работа автоматики редактора сводится к тому, чтобы из набранных фрагментов создать единое полотно с плавными переходами, расставив их в соответствии с общими законами кинематографа.
Проверку своих идей, положенных в основу редактора, в Disney Research Pittsburgh проводили самым тщательным образом.
На первом этапе они сравнивали свою работу с уже коммерчески доступным конкурентом — автоматическим видеоредактором Vyclone. Выяснилось, что разработка Disney Research лучше справляется с выбором ракурсов и плавностью переходов от одной камеры к другой.
На втором этапе в Disney Research Pittsburgh пригласили профессионального видео-монтажёра и предложили собрать из тестовых фрагментов единый ролик. С этим роликом сравнили полученный от автоматического редактора материал, который оказался практически идентичного качества с точки зрения зрелищности и плавности переходов.
Виртуальность может быть шершавой
Если о карьере в кинематографе (пусть и домашнего любительского разлива) мечтают лишь некоторые, то следующее изобретение Disney Research заинтересует практически любого современного человека.
Проект за авторством Сюнг-Чен Кима, Али Ирара и Ивана Пупырёва из питтсбургской лаборатории позволяет любому экрану не только демонстрировать визуальные образы, но и делать их тактильно ощутимыми при прикосновении с его поверхности.
Основой для тактильных ощущений служат рельефные карты, привязанные ко всем объектам на экране. Карты представляют собой двухмерный градиент, данные которого заставляют подложку экрана генерировать слабые токи. Эти токи воспринимаются кончиками пальцев как вибрация. Сливаясь,эффекты вибрации создают ощущение реалистичного рельефа.
Алгоритмы, созданные в Disney Research, позволяют наделить «осязаемостью» любой экран, даже сенсорный, что особенно ценно для полноценного взаимодействия человека с виртуальной средой. Интерактивность достигается тем, что рельефные карты объектов представляют собой не записанную заранее библиотеку данных, а генерируются на лету.
Нет ничего невозможного для 3D-принтера
Являясь в определённой мере производственной компаний и имея в своём составе подразделения по выпуску различных игрушек, аксессуаров и фирменных безделушек, The Walt Disney Company очень внимательно присматривается к новой тенденции в этой области — развитию технологий так называемой 3D-печати.
Все, наверное, знают, что возможности «печати» предметов на 3D-принтерах безграничны. С помощью этой технологии энтузиасты-одиночки уже делали протезы, пистолеты, автомобили и даже дома.
В корпорации Диснея 3D-принтеры, судя по всему, ценят за возможность создавать предметы любой формы — исследования именно на такие темы чаще всего встречаются в лабораториях Disney Research.
К примеру, в питтсбургской лаборатории уже более двух лет назад создан уникальный способ объединения микроэлектронных компонентов (датчиков, светодиодов, миниатюрных дисплеев) с печатными слоями.
Конечно, никакой магии в процессе создания подобных вещей нет — электронные компоненты вставляются путём прерывания и возобновления процесса печати.
Однако такой симбиоз позволяет создавать совершенно удивительные вещи. Например, «живые» игрушки со светящимися глазами, шахматные фигуры, основание которых высвечивает позицию на доске, интересные брелоки с необычными свойствами, связанными со внутренним преломлением света, и так далее.
Ещё один пример объединения 3D-печати и электроники — это разработанный Disney Research метод создания вещей-динамиков совершенно произвольной формы. Естественно, поскольку речь идёт о The Walt Disney Company, в качестве базовых примеров инженеры использовали игрушки.
Секрет этого изобретения Disney Research таков: 3D-принтер создаёт пустотелую объёмную или плоскую игрушку, контур который состоит из двух слоёв. Внешний слой играет роль мембраны, а внутренний — электрода. Подавая на последний напряжение, мы генерируем электромагнитное поле, заставляющее мембрану вибрировать.
Игрушки-динамики, напечатанные по методу Disney Research, не очень хорошо справляются с низкими частотами, зато верхний диапазон удаётся им превосходно. Именно данное свойство позволяет использовать их совместно с датчиками ультразвука и компьютерами. Например, в качестве дополнений к развивающим и игровым программам.
Наконец, нельзя не упомянуть об алгоритме авторства Disney Research, который позволяет делать игрушки-волчки совершенно любой формы.
Что важно: полноценно этот алгоритм может работать только совместно с технологией 3D-печати, поскольку именно она позволяет контролировать расположение всех, условно говоря, молекул объекта в пространстве.
Суть новшества учёных корпорации такова. В 3D-редакторе создаётся волчок желаемой формы с обозначением оси вращения. Компьютер эмулирует процесс верчения и оценивает расположение центра тяжести и баланс действия разнонаправленных сил так, как если бы волчок был сделан цельнолитым.
Следующим шагом в полученную таким образом математическую модель вносятся коррективы для того, чтобы обеспечить объекту наибольшую устойчивость.
На последнем этапе алгоритм создаёт копию объекта, в которой полученные корректировки выражены в виде балансирующих волчок внутренних пустот.
Именно эта трёхмерная модель идёт в 3D-принтер на печать.
Поделиться
