Виртуальная и дополненная реальность - VR/AR

Сегодня мы поговорим о виртуальной и дополненной реальности VR/AR. Эти технологии все чаще используются в компьютерных играх для максимального погружения в процесс. Именно по этой причине целесообразно рассмотреть их появление, принципы различия и немножко заглянуть в будущее.

Виртуальная и дополненная реальность - технологии, за которыми стоит будущее

Виртуальная реальность и дополненная реальность (VR и AR) – технологии, за которыми стоит будущее. Принято считать что они имеют сугубо развлекательную цель, повсеместно используются для создания компьютерных игр и погружения пользователей в вымышленный мир. Но так ли это на самом деле? В чем секрет популярности VR/AR, что они могут предложить искушенному современному пользователю, и по какому вектору будут развиваться в дальнейшем?

История развития VR/AR

Казалось бы, виртуальная реальность это что-то абсолютно новое, вошедшее в нашу жизнь лишь каких-то 5-10 лет назад и только сегодня получившее развитие. На самом же деле, начало этому направлению было положено более полувека назад, в 1961 году. Хронология событий выглядела следующим образом:

1961 год – первое применение технологии виртуальной реальности в жизни, реализованное в шлемах Headsight компанией Philco Corporation.

1962 – был запатентован первый в мире симулятор «Сенсорама», разработанный Мортоном Хейлингом. Именно этот изобретатель считается отцом виртуальной реальности. Но поскольку в те времена технология не вызывала особого доверия, инвестиции в должном объеме не поступали и дальнейшие разработки были свернуты.

Спустя несколько лет миру был представлен «Дамоклов меч» созданный на базе головного дисплея. Принцип работы выглядел достаточно просто: к потолку крепились очки, картинка на которые поступала через компьютер. Его разработчиками стали студент Гарварда Боб Спраулл и профессор Айван Сазерленд, технологией заинтересовались NASA и ЦРУ.

80-е годы – появление очков виртуальной реальности EyePhone и перчатки DataGlove от компании VPL Research под руководством Джарона Ланье. Этим же изобретателем и был введен широко известный сегодня термин «виртуальная реальность».

До начала 90-х годов термины «виртуальная реальность» и «дополненная реальность» не разделялись. Последний был предложен ученым Томом Коделлом, а ее реализацию мир увидел в 1992 году. Это была система Экзоскелет, разработанная Льюисом Розенбергом и позволяющая военным удаленно управлять машинами.

Другими интересными воплощениями дополненной реальности стали:

• «Танцы в киберпространстве» - постановка, в которой акробаты танцевали в виртуальном пространстве – 1994 год, автор Жюли Мартин.
• Игровая консоль Genesis от компании Sega – 1993 год.
• Quake – игра с технологиями AR, позволяющая пользователям прямо на улицах своего города ловить чудовищ – 2000 год.

Виртуальная и дополненная реальность начали активно развиваться в 2012 году. В это время стартап Oculus представил шлем виртуальной реальности и запустил кампанию по сбору средств на его производство. Первый серийный выпуск приходится на начало 2015 года.

VR и AR – схожести и различия

AR (сокращенно от Augmented reality)- технологии, которые сочетают в себе элементы действительности и компьютерной графики. Компоненты реальности дополняются компьютерными фрагментами или вовсе маскируются. При этом пользователь видит трехмерное изображение на экранах шлема, смартфона или в очках. В качестве примера можно привести игры дополненной реальности, когда экран смартфона наводится на карточку или книгу и картинка буквально оживает.

VR (Virtual reality) – виртуальная реальность, погружающая пользователя в абсолютно вымышленный, смоделированный мир. Он может быть похож на реальный, а может кардинально от него отличаться. Так, технология позволяет из любого помещения переместится в космос, на море, в джунгли, компьютерную игру и т.д. В мире вымышленном человек может взаимодействовать с объектами, влиять на происходящее. В данном случае для «переноса» используются очки, шлем, наушники, специальные перчатки, контроллеры и т.д. Сегодня даже существуют специальные костюмы виртуальной реальности и VR-комнаты для максимального погружения в атмосферу.

Подытожив сказанное выше можно сделать выводы относительно разницы между VR и AR:

• Виртуальная реальность подразумевает перенос пользователя с мира реального в мир цифровой. Иными словами, человек находится в комнате, надевает шлем и переносится в тропические леса южной Америки. Это и есть VR.
• AR – технология, которая лишь дополняет мир действительный, а не заменяет его полностью. Здесь в качестве примера можно вспомнить нашумевшую игру Pokemon GO, когда люди со всего мира гуляли по реальным улицам и собирали вымышленных цифровых персонажей. Это и есть дополненная реальность.

Что касается VR, то здесь технологии несколько различаются по воспринимаемым пользователем спецификациям и по техническим возможностям. Условно можно представить следующую классификацию:

• VR с эффектом полного погружения. Здесь обязательно должно выполняться три условия: высокая детализация транслируемого мира; наличие высокопроизводительного компьютера, способного реагировать на действия в режиме реального времени; специальное оборудование для «полного погружения».
• Виртуальная реальность без погружения. Здесь достаточно широкоформатного экрана, качественного изображения и звука. Пример: 3D реконструкции объектов.
• Виртуальная реальность с совместной инфраструктурой.

Применение технологий виртуальной и дополненной реальностей в жизни

Казалось бы, VR и AR со всеми шлемами, очками, целыми комнатами в торговых центрах, имеют сугубо развлекательную цель. Тем не менее, сфера применения технология намного шире и затрагивает не только игры, но и:

• кино;
• образование;
• торговлю;
• медицину;
• маркетинг;
• промышленность;
• спорт.

Виртуальная реальность в жизни

Медицина

Изначально технология дополненная реальность VR применялась в военных целях, сегодня же она широко известны и в других областях. Например, в медицине. Так, специалисты Гарвардского университета рассматривают технологию виртуальной реальности как эффективный метод лечения всевозможных психологических заболеваний, фобий, тревожных неврозов, депрессии и т.д. Практическое применение разработки получили и в обучающих тренажерах. Сегодня студенты медицинских факультетов могут оттачивать свое мастерство на реалистичных виртуальных симуляторах, а не на трупах.

Другие проекты VR в медицине:

• MindMaze – платформа для пациентов, перенесших инсульт. Она предлагает ряд специальный заданий, выполнение которых стимулирует процесс восстановления мозгом нейронных связей.
• VR-игра SnowWorld от Firsthand Technology. Этот проект призван ускорить процесс восстановления пациентов. Согласно результатам исследования, она имеет на порядок меньше побочных эффектов, чем медицинские препараты, вызывающие привыкание.
• MindContine – стартап для желающих бросить курить. В данном случае курильщик курить только в мире виртуальном, в то время как в реальном у него те же ощущения, но без пагубного влияния никотина.

Маркетинг

Дополненная и виртуальная реальность присутствует и в маркетинге. Ведь именно очки или даже смартфоны позволяют буквально «попробовать» предлагаемый продукт и точно решить, что его нужно приобрести. И если c VR в данной сфере все достаточно сложно (дорогое оборудование, недоступность для среднестатистического потребителя и прочее), то AR уже применяется повсеместно.

Образование

Исследования, проводимые в Китае, доказали что эффективность образовательного процесса возрастает на 15-25% при использовании в нем технологий виртуальной реальности. На сегодняшний день создана целая образовательная VR-среда под названием «World of Comenius». Она помогает школьникам лучше воспринимать учебный материал и соответственно демонстрировать лучший результат.

Видеоигры

Одна из самых популярных сфер применения VR технологий. Сегодня активно совершенствуется программное и техническое развитие таких проектов, но на массовый рынок они еще не вышли, в отличие от AR.

Социальные сети

Всего несколько лет назад создатель Facebook объявил о том, что совсем скоро активно будет внедряться Facebook Spaces. Это версия социальной сети в виртуальном пространстве. По некоторым данным, проект разрабатывался совместно с командой Oculus Rift.

Промышленность

Уже сейчас VR технологии активно используются инженерами для 3D-моделирования объектов. Это позволяет лучше ознакомиться с ними на стадии разработки, понять изъяны и исправить. Другое направление использования – прототипирование производства всевозможных продуктов. В качестве примера можно назвать проект Virtalis.

Не так давно немецкий концерн Siemens стал использовать виртуальную нефтяную платформу для обучения своих сотрудников. На таком тренажере работники платформы выполняют ежедневные рутинные процедуры, оттачивают принцип действия в критических ситуациях и исправляют ошибки.

AR: какая реальность дополняется?

Сферы применения технологий дополненной реальности практически такие же, как и в случае с VR:

• Образование: наглядная демонстрация изучаемых событий, например исторических. Сегодня часто уже в учебниках используют QR коды, позволяющие посредством смартфона оживить персонажа или историю.
• Медицина: начиная от трехмерных учебных пособий и заканчивая разработками для людей с нарушениями зрения.
• Военная сфера: приложения, позволяющие получать картинку с камеры ночного видения.

Устройства дополненной реальности менее габаритны и затратны. Ожидается что эти технологии совсем скоро плотно войдут в повседневную жизнь человека во все ее сферы.

Устройства, позволяющие погрузится в виртуальную реальность

Перенестись из мира реального в мир вымышленный – задача не из легких. Для таких целей используются следующие устройства и предметы:

• очки виртуальной реальности;
• специальные перчатки;
• VR очки;
• костюм VR;
• комната виртуальной реальности.

На каждом из них следует остановиться подробнее, чтобы понять принцип действия.

Костюм

Костюм виртуальной реальности позволяет полностью изолировать человека от внешнего мира. Как правило, он включает в себя многоканальную акустическую систему, видеоэкран, транслирующий пользователю мир иной и всевозможные электронные устройства, которые вызывают тактильные иллюзии путем воздействия на нервные окончания.

В последнее время костюмы виртуальной реальности постепенно сходят на нет, поскольку из цена велика и ее инвестирование неоправданно. Шлем, очки, перчатки куда дешевле, а со своей задачей справляются не хуже.

Шлем и очки

Шлем и очки – те предметы, которые используются как в VR, так и в AR. В первом случае, человек надевая очки, видит только вымышленный мир, в последнем – мир реальный с отдельными элементами вымышленного.

Сегодня на рынке очки VR представлены от многих крупных корпораций. Наиболее «ходовыми» моделями являются: Sony HMZ-T1, Silico MicroDisplay ST1080, Gear VR от Samsung, Oculus Rift и Vive от HTC.

Принцип работы их достаточно прост: на экран, который представлен перед глазами подается видео в формате 3D. Эффект полного погружения создается посредством гироскопа, прикрепленного к корпусу, и акселерометра, который отслеживает повороты головы. Данные, считываемые такими устройствами передаются в компьютер и картинка меняется в зависимости от датчиков.

Современные очки используют и более продвинутые трекинговые системы:

• Системы айтрекинга: отслеживают движения зрачков.
• Моушн-трекинг: позволяют отслеживать все движения человека и транслировать их в виртуальный мир.
• Системы с обратной связью: здесь связь идет в двустороннем порядке. Не только движения человека передаются в виртуальную действительность, но и события там транслируются на человека. Это могут быть вибрирующие джойстики или вращающиеся кресла и т.д.
• 3D-контроллеры: традиционные джойстики заменяются манипуляторами, работающими в трехмерном пространстве.

Перчатки

Этот гаджет наиболее популярен именно у геймеров. Все движения руками они четко передают на экран и позволяют совершать практически любые действия в виртуальном мире. Средняя стоимость варьируется от 200 до 500 долларов США, а наиболее популярными моделями выступают:

• Dexmo – перчатки, которые обеспечивают максимальное взаимодействие человека с виртуальным объектом.
• Oculus;
• Manus VR;

Самые последние разработки настолько прогрессивны, что сжаты в виртуальном мире камень, не позволит руке сомкнуться в мире реальном.

Комната виртуальной реальности

Комната виртуальной реальности – это максимальное погружение в вымышленный мир. Здесь низкая задержка трекинга, высокое разрешение экрана, трекинг головы или даже всего тела. Человек не только видит виртуальный мир, но и чувствует его, взаимодействует с ним.

Сегодня попробовать такой «аттракцион» можно в развлекательных центрах крупных городов. Как правило, это 60 минутное погружение для нескольких человек.

Прогнозы относительно развития технологий VR и AR реальности

Изначально виртуальная и дополненная реальность VR/AR разрабатывалась для военных целей, после взяли курс на развлекательную сферу. Закономерно возникает вопрос, что же будет дальше? Прогнозы несколько отличаются друг от друга.

Так, научный сотрудник Oculus, Майкл Арбаш заявляет о том, что следует хорошо проработать визуальные качества виртуальной реальности. Например, современные шлемы предлагают 100 градусов поля обзора, в то время как человек имеет поле зрения в 220 градусов. Планируется что в ближайшие несколько лет возможности виртуальных очков и шлемов возрастут.

Другим новшеством, по словам разработчика, станет комбинация элементов виртуального и реального миров. Последние, посредством сканирования пространства очками или шлемом будут добавляться в виртуальные миры, что добавит больше реалистичности в вымышленное.

Многие ученые делают ставку на «телепортацию». Это когда человек сможет из одного места переноситься в другое, реальное в реальном времени. То есть, находясь в Москве можно будет погулять по улицам Рима и т.д.

Менее оптимистичные и красочные прогнозы дает Джесси Шелл, генеральный директор Schell Games. Он утверждает, что последующее развитие VR и AR технологий невозможно без совершенствования технологий, отвечающих за тактильные ощущения человека. Уже сегодня тактильное взаимодействие вызывает куда больший интерес, нежели просто имитация движений рук.

Что касается AR технологий, то по мнению Шелла нужно совершенствовать устройства трансляторы. Сейчас они массивные и не удобные.

Проблемы развития и риски

Отсутствие клиентской базы и необходимых инструментов – ключевое препятствие на пути стремительного развития VR и AR технологий. Отсутствие же громких проектов и неизвестность пугают потенциальных потребителей и инвесторов, что создает замкнутый круг.

В то же время имеют место быть и определенные риски, связанные с внедрением виртуальности в повседневную жизнь:

• Кража персональных данных. Например, попадание в свободный доступ информации о модифицировании кода приложения VR позволяет манипулировать виртуальной реальностью под свои цели. Достаточно взломать виртуальный офис и на кон будет поставлена репутация и деятельность компании в целом.
• Побочные эффекты. Уже сегодня часто приходится слышать жалобы на плохое самочувствие от людей, которые провели определенное время в шлемах и очках VR. Они указывают на шум в ушах, помутнение сознания, головокружение и другие недомогания. Сейчас ведутся активные работы по устранению таких побочек, но пока они имеют место быть и вызывают немалые опасения.
• Негативное психическое воздействие. VR реальность способна воздействовать на психическое состояние человека – это факт. Очевидно, что безопасные переносы в виртуальные джунгли, безобидную игру или в обучающую платформу не нанесут вреда.

Подытоживая все сказанное выше, можно с уверенностью сказать что за технологиями VR и AR стоит будущее. Пройдет всего несколько лет и технологии будут повсеместно, а не только в пилотных, единичных проектах и в качестве диковинных стартапов. Тем не менее, несут они и достаточно много угроз, которые так или иначе должны быть хорошо проработаны пока виртуальная реальность не захватила мир реальный.