Виртуальная и дополненная реальность кратко

Обновлено: 18.05.2024

В последнее время очень часто ведутся споры о том, чем отличается дополненная реальность от виртуальной. Обе технологии постоянно на слуху, о них говорят в СМИ, рассуждают в сети, пишут в книгах и показывают в фильмах. Так в чем разница между виртуальной реальностью и дополненной реальностью?

Что такое виртуальная реальность?

Понятие искусственной (виртуальной) реальности впервые ввел американский компьютерный художник Майрон Крюгер (Myron Krueger) в конце 60-х.

Виртуальная реальность (virtual reality, VR) — это компьютерная симуляция реальности или воспроизведение какой-то ситуации. Техническими средствами она воспроизводит мир (объекты и субъекты), передаваемый пользователю через его ощущения: зрение, слух, обоняние, осязание и т.д. Виртуальная реальность имитирует как воздействие, так и реакции на воздействие.

Виртуальная реальность создается с помощью языка кодирования, известного, как VRML (Virtual Reality Modeling Languagе). Его можно использовать для создания серии изображений, а также указать типы взаимодействий между ними.

Что такое дополненная реальность?

Дополненная реальность (augmented reality, AR) — это технология, накладывающая смоделированные компьютером слои улучшений на существующую реальность. Основная цель — сделать ее более выразительной, многогранной и яркой. Дополненная реальность разработана в приложениях и используется на мобильных устройствах.

Дополненная реальность vs виртуальная реальность

Дополненная реальность и виртуальная реальность — противоположное отображение одного в другом с тем, что каждая из технологий стремится предоставить пользователю. Виртуальная реальность предлагает цифровое воспроизведение реальной обстановки жизни, в то время как дополненная реальность обеспечивает виртуальные элементы в виде наложения слоев на реальный мир.

Сходство виртуальной реальность и дополненной реальности

Технология. Дополненная и виртуальная реальности задействуют одни и те же типы технологии, и каждая из них существует, чтобы служить на благо пользователям для обогащения и улучшения их жизненного опыта.

Развлечения. Обе технологии способны разнообразить досуг пользователей, делая его ярче и веселее. Еще совсем недавно эти технологии казались вымышленным плодом научной фантастики. Но сейчас новые искусственные миры оживают и раскрываются перед пользователями, которые могут их контролировать. Также становится достижимым и более глубокое взаимодействие с реальным миром. Ведущие магнаты в сфере технологий разрабатывают все новые адаптации, усовершенствования продуктов и приложений, поддерживающих технологии дополненной и виртуальной реальностей.

Наука и медицина. Виртуальная и дополненная реальности имеют большой потенциал в модернизации медицины. С их помощью становятся возможными не только осмотры и консультации, но и более серьезные вещи, вроде дистанционной хирургии. Эти технологии уже использовали для лечения посттравматического стрессового расстройства.

Различия виртуальной реальность и дополненной реальности

Цель. Дополненная реальность увеличивает опыт путем добавления виртуальных компонентов, таких как цифровые изображения, графика или ощущения, как новый слой взаимодействия с реальным миром. В отличие от нее, виртуальная реальность создает свою собственную реальность, которая полностью сгенерирована и управляется компьютером.

Способ передачи. Виртуальная реальность, как правило, подается пользователю через шлем или пульт. Данные оборудования соединяют человека с виртуальной реальностью, позволяют контролировать и управлять своими действиями в рассматриваемой среде, имитируя реальный мир. Дополненная реальность все больше и больше используется в мобильных устройствах, таких как ноутбуки, смартфоны и планшеты, чтобы изменить вид реального мира. Это — взаимодействия цифровых изображений и графики.

Виртуальная и дополненная реальность сейчас пользуются большим интересом. Разрабатывается все больше приспособлений и продуктов, следовательно, повышается и спрос к этим технологиям.

Оглавление:

Что такое виртуальная реальность?
Типы виртуальной реальности.
Сферы применения VR.
Что такое дополненная реальность?
Сферы применения AR.
Оборудование.
Действие этих технологий на эмоции и ощущения человека.
Приносит ли вред виртуальная или дополненная реальность?

Что такое виртуальная реальность?

Виртуальная реальность или VR – это цифровой, трехмерный мир, создаваемый компьютерами. Пользователь в какой-то степени способен взаимодействовать с окружающими предметами благодаря полному или частичному погружению.

Свойства VR весьма разнообразны, но полный набор встречается редко. Рассмотрим основные критерии, с помощью которых создается виртуальная реальность. Это:

Правдоподобность – пользователь не должен сомневаться в реальности происходящего вокруг;
Интерактивность – должна иметься возможность взаимодействовать с предметами;
Хорошее аппаратное обеспечение, гарантирующее работу без перебоев;
Возможность изучения – то есть, мир должен быть огромным и при этом детализированным;
Эффект присутствия – когда человек ощущает вовлеченность в события, и среда оказывает влияние на его органы чувств.

Типы виртуальной реальности

Имеется VR с эффектом полного погружения, то есть, окружающая среда детализирована по максимуму, учитываются все важные нюансы. Для этого используется передовая аппаратура, которая может анализировать действия пользователя и оперативно на них отвечать.

Еще есть VR без погружения. Сюда можно включить искусственные миры, имеющие проработанные изображения, звук и возможность использования контроллеров. Картинку транслируют на большие экраны. Под эту категорию попадают различные реалистичные реконструкции, которыми пользуются архитекторы для представления проектов. Благодаря этому типу виртуальной реальности можно ощутить созданную реальность достаточно глубоко, хоть и не полностью.

Виртуальная реальность с совместной инфраструктурой – это миры типа Minecraft. Здесь отсутствует эффект присутствия, хотя у названной игры уже имеется версия для виртуальной реальности (нужно использовать шлемы). В таких реальностях в должной степени осуществляется контакт с другими пользователями.

VR на базе интернет-технологий создается при помощи Virtual Reality Markup Language. Считается, что этот тип перспективен и имеет множество путей развития.

Сферы применения VR

Виртуальная реальность может быть использована в различных сферах. К примеру, в обучении с ее помощью организуют особую окружающую среду, имитирующую прыжок с парашютом, управление самолетом, хирургические операции и так далее.

В науке VR нужна для правильной организации и ускорения исследований молекул или атомов. Пользователь имеет возможность рассматривать названные структуры и вносить в них изменения.

Будущие врачи или врачи, повышающие квалификацию, используют виртуальную реальность для изучения различных процессов, проходящих в теле человека, осматривают модели систем органов и проводят манипуляции, используя роботов.

Конечно, ярче всего VR проявляет себя в сфере строительства и архитектуре. Это значительно экономит средства, ведь вместо дорогостоящих моделей зданий можно показать клиентам виртуальную. Технические характеристики при этом максимально близки к реальным.

Что такое дополненная реальность?

Дополненная реальность или AR – это многообещающая технология 21 века. Актуальна она в разных сферах – от игр до медицины. В качестве самого простого примера можно привести известную в свое время игру PokemonGo. Нередко дополненную реальность путают с виртуальной, но это разные понятия. Если VR – среда, исключительно созданная компьютерными программами, то в AR ненастоящие объекты гармонично добавляются в реальную окружающую среду. Иными словами, в дополненной реальности пользователь видит все то же помещение, только с добавочными объектами.

Эту технологию используют в приложениях по подбору причесок и одежды, что актуально для индустрии красоты. Пользуется спросом она и для начинающих автомобилистов, которые обучаются вождению транспортных средств. Многие бренды проводят эксперименты с дополненной реальностью, демонстрируя очень интересные результаты.

Икея добавила AR в свое приложение, благодаря чему клиенты могут узнать, как будет мебель смотреться в их комнате. Кондитерская марка Cadbury при помощи дополненной реальности улучшила календарь рождественских подарков. Интерес к этой технологии растет очень быстро, поскольку она дает много разных возможностей, больше всего наработок у компаний Google, Apple и Microsoft, имеющих самые большие финансовые возможности для развития проектов.

Сферы применения AR

Дополненная реальность может быть использована в образовании. Например, чтобы наглядно показать исторические события, позволить ученикам глубже осознать изучаемую тематику. К примеру, одно из японских приложений для учащихся под названием New Horizon, используя камеры мобильного телефона, показывает в учебных книгах персонажей.

Также дополненная реальность применяется и в медицине. Будущие доктора могут осматривать наглядную модель скелета, а особое приспособление VA-ST помогает людям с серьезными нарушениями зрения.

В военной сфере альтернативная реальность тоже нашла свое применение. Разработчики создали особый шлем, проецирующий картинку с камеры ночного видения и отслеживающий движения головы оператора.

Заявляется, что в дальнейшем дополненная реальность плотно войдет в повседневную жизнь человека. По словам Тима Кука, технология будет равнозначна регулярному приему пищи.

Оборудование

Для погружения в виртуальную атмосферу используются различные приспособления.

Шлемы и очки. Это пара маленьких экранов, находящихся напротив обеих глаз. Специальные шоры защищают от попадания света извне, а дополняют эффект погружения – стереонаушники. По большей мере шлемы очень громоздкие и неудобные, хотя сейчас это устройство стараются сделать более компактным. Поделить шлемы можно на такие виды:

Для компьютера;
Для мобильных устройств;
Независимые очки, которые функционируют самостоятельно под руководством специальных операционных систем.

Комнаты. Картинка показывается на стенах помещений. Специалисты считают, что в какой-то степени комнаты лучше шлемов, поскольку они передают изображения в прекрасном разрешении и не провоцируют укачивание. Более того, человек имеет возможность всегда осмотреть себя, это облегчает процесс самоидентификации.
Информационные перчатки. Это позволит пользователю прикоснуться руками к интересному объекту и ощутить его так, словно он реален. Техническое обеспечение здесь разное: кабели из оптоволокна, специальных датчиков или электромеханических приспособлений.
Джойстики. Устройства содержат датчики движения, кнопки и колесики. Они беспроводные, что повышает удобство использования.

Действие этих технологий на эмоции и ощущения человека

Известно, что виртуальная реальность вполне может избавить человека от фобии, которая мучила его долгие годы. Популярный метод лечения страхов – создание воображаемой ситуации, где человек представляет пугающий его предмет и производит с ними какие-то действия. Увы, не каждый пациент имеет достаточно яркое воображение, поэтому иногда данный метод не дает желаемых результатов.

А вот VR или AR-технологии позволяют смоделировать желаемую ситуацию для любого человека. Компьютер создает трехмерную проекцию, в которую пользователь погружается очень глубоко. Благодаря такому лечению можно избавиться от страха высоты, насекомых, открытых или замкнутых пространств и так далее. Подобные меры оказывают хороший эффект, доказанный опытом многих специалистов.

Исследование, проведенное на базе Корнеллского Университета США показало, что виртуальная реальность влияет и на восприятие вкуса. 50 человек проходили по набору локаций: простая будка, где они сидели без шлемов, и два виртуальных мира: скамейка в умиротворенном парке и коровник. Всем им предложили одинаковые сорта сыра, но подопытные об этом не знали, считая, что каждый раз пробуют разный сыр. По результатам удалось узнать, что если обстановка приятная (тихий парк), то вкус сыра значительно приятнее. Съеденные без шлемов кусочки не оставили никаких ярких впечатлений. Коровник же, что логично, вызвал наиболее неприятные чувства.

Приносит ли вред виртуальная или дополненная реальность?

Особого вреда от использования VR или AR нет. Особо выделить можно только так называемое киберукачивание. Оно вызвано тем, что мозг путается в том, что реально, а что создано программой. Можно, допустим, испугаться в нереальном мире, но ведь тело все же реально, оно воспринимает так, словно все происходит по правде.

Исследований о зависимости от искусственных миров пока нет. Вполне возможно, что со временем такие технологии вызовут привыкание у пользователей, но говорить об этом пока рано.

Сейчас дополненная и виртуальная реальность активно развиваются, поэтому в ближайшие годы вполне можно ожидать неожиданных и поразительных прорывов от разработчиков.

Виртуальная реальность — созданный техническими средствами мир, передаваемый человеку через его ощущения: зрение, слух, обоняние, осязание и другие. Виртуальная реальность имитирует как воздействие, так и реакции на воздействие.

Cтоит сразу прояснить разницу между AR и VR:

VR блокирует реальный мир и погружает пользователя в цифровую вселенную. Если вы надеваете гарнитуру и вместо гостиной вдруг оказываетесь в гуще схватки с зомби, то это VR.

AR добавляет элементы цифрового мира в реальный. Если вы идете по улице и вдруг на тротуаре перед вами появляется покемон Дрэгонайт, то это AR.

Пример дополненной реальности: игра Pokemon GO

История AR/VR

Принято считать, что развитие виртуальной реальности началось в 50-е годы прошлого века. В 1961 году компания Philco Corporation разработала первые шлемы виртуальной реальности Headsight для военных целей, и это стало первым применением технологии в реальной жизни. Но опираясь на сегодняшнюю классификацию, систему, скорее, отнесли бы к AR-технологиям.

В 90-х были и другие интересные открытия, например, австралийка Джули Мартин соединила виртуальную реальность с телевидением. Тогда же начались разработки игровых платформ с использованием технологий виртуальной реальности. В 1993 году компания Sega разработала консоль Genesis.

На демонстрациях и предварительных показах, однако, всё и закончилось. Игры с Sega VR сопровождали головные боли и тошнота и устройство никогда не вышло в продажу. Высокая стоимость девайсов, скудное техническое оснащение и побочные эффекты вынудили людей на время забыть о технологиях VR и АR.

В 2000 году благодаря дополнению с технологиями AR в игре Quake появилась возможность преследовать чудовищ по настоящим улицам. Правда, играть можно было лишь вооружившись виртуальным шлемом с датчиками и камерами, что не способствовало популярности игры, но стало предпосылкой для появления известной ныне Pokemon Go.

Необходимые 250 тысяч долларов были собраны уже за первые четыре часа. Спустя три с половиной года, 6 января 2015 года, начались предпродажи первого серийного потребительского шлема виртуальной реальности Oculus Rift CV1. Сказать, что релиз был ожидаемым — значит не сказать ничего. Вся первая партия шлемов была раскуплена за 14 минут.

Это стало символическим началом бума VR-технологий и взрывного роста инвестиций в эту отрасль. Именно с 2015 года технологии виртуальной реальности стали поистине новым технологическим Клондайком.

Что происходит на рынке виртуальной и дополненной реальности в мире

Хотя возможности виртуальной реальности ещё недоступны массовому потребителю, известные компании вовсю занимаются развитием этих технологий.

Владелец Universal Studios компания Comcast вложила $6,8 млн в небольшую VR-студию Felix&Paul в Монреале, которая успела поработать с Funny or Die и Белым домом.

В 2014 году Facebook приобрела компанию Oculus VR за $2 млрд, а в этом году ещё и запустила социальную сеть с 3D-аватарами и возможностями VR-взаимодействия.

В HTC тоже в тренде — в 2016 году компания выделила $100 млн на развитие своей платформы Vive. HTC разрабатывает линейки продуктов HTC RE и их шлем виртуальной реальности давно стал конкурентом Oculus Rift. HTC не только разрабатывает свои продукты, но и создаёт акселераторы для VR-стартапов. 21 июня в Сан-Франциско прошёл демо-день от их акселератора Vive X, в рамках которого 26 компаний продемонстрировали свои технологии.

Другие крупные участники рынка также внесли свой вклад – компания Sony в 2015 году приобрела разработчика систем распознавания пространственных жестов SoftKinetic Systems, а Samsung объявила об инвестировании $6 млн в американский стартап Baobab Studios, специализирующейся на анимированной виртуальной реальности.

Крупные компании выпускают собственные гарнитуры виртуальной реальности (HTC Vive, Oculus Rift, PlayStation VR), при этом разрабатывая эксклюзивные игры и программное обеспечение только под них. Но всё может измениться, если производители начнут взаимодействовать друг с другом, делиться опытом, популяризировать технологии виртуальной реальности. С этой целью крупными компаниями отрасли в конце 2016 года была образована Global Virtual Reality Association (GVRA), которая будет заниматься развитием и продвижением VR. В ассоциацию вошли Acer (Starbreeze), Google (Cardboard, Daydream), HTC (Vive), Facebook (Oculus Rift), Samsung (Gear VR) и Sony (PlayStation VR) и другие.

Если вы хотите ориентироваться в огромном потоке AR/VR-компаний, обратите внимание, что The Venture Reality Fund совместно с французским LucidWeb собрал полную индустриальную VR-экосистему, включающую в себя более 300 компаний. Посмотреть визуализацию можно здесь.

Подробнее о мировом рынке AR/VR читайте в материалах Rusbase:

Что происходит на рынке виртуальной и дополненной реальности в России

Если по части технологий лидерами чаще всего оказываются зарубежные страны, то по части коммуникаций Россия, пожалуй, обошла иностранных коллег. В июне 2015 года в России появилась Ассоциация дополненной и виртуальной реальности. Информации о деятельности ассоциации мало, но если у вас есть вопросы или вы хотите вступить в ассоциацию, проконсультироваться с экспертами можно на сайте.

Но не все компании хотят строить бизнес, отталкиваясь от разработок западных коллег. Так, российская компания Boxglass не только снимает видео в формате 360 и разрабатывает AR/VR-приложения, но и производит собственные очки виртуальной реальности.

Ещё круче работает компания VE Group — основанная около 10 лет назад, она называет себя системным интегратором в области 3D-визуализации и систем виртуальной реальности. Помимо разработки центров виртуальных исследований и комнат VR, компания делает VR-решения для нефтегазовой отрасли, образования и строительства.

Рынок виртуальной реальности в России также хорошо представлен стартапами, крупными и не очень. Из тех, у кого точно получилось, можно выделить стартап Fibrum, который в прошлом году заключил соглашение с немецкими ритейл-сетями Media Markt и Gravis о поставке своих шлемов виртуальной реальности. Еще один интересный проект — мотоциклетный шлем дополненной реальности LiveMap, финальная версия которого будет представлена на CES 2018.

Так выглядит VR-шлем от Fibrum

Подробнее о рынке AR/VR в России читайте в материалах Rusbase:

Инвесторы на рынке VR и AR

Как стартаперу легче всего найти средства для развития проекта? Конечно, привлечь инвестора.

Компания CB INSIGHTS в одной инфографике собрала фонды, которые активнее всего инвестируют в технологии VR и AR. В первой тройке, конечно, зарубежные компании:

В России объем инвестиций в AR/VR вырос в 3,5 раза за прошлый год — с $200 млн в 2015 году до более $700 млн за 2016 год. Карта рынка с основными игроками, подготовленная ассоциацией AVRA, также доступна по ссылке.

Если вы создали (или только хотите создать) VR-стартап и ищете инвесторов именно в России, то стоит обратить внимание на фонд VRTech, который основан в 2016 году и ориентирован на VR-проекты на начальной стадии из России, Америки, Европы и Азии.

Что инвесторы думают о AR/VR, читайте в материалах Rusbase:

Использование виртуальной и дополненной реальностей

Виртуальная реальность — та отрасль, в которой инфраструктура и технологии развиваются параллельно с развитием контента. Ведь если есть шлем или очки виртуальной реальности —должно быть то, что через них смотреть и делать.

Поэтому можно обозначить несколько основных направлений развития отрасли, в зависимости от контента и сферы применения:

кино; трансляции и шоу; ;
маркетинг
образование; ; и недвижимость; и ВПК.

Вот здесь есть детальный обзор рынка по каждому из этих пунктов. А ниже рассказываем о том, как конкретно технологии VR и AR применяются в разных отраслях.

Если вы внимательно читали часть, посвященную истории виртуальной реальности, то уже знаете, что разработки начались в первую очередь для применения их в военных целях. С тех пор разработки VR стали качественнее, а сейчас начинают применяться не только в военном деле, но и в других областях. Например, для лечения психических расстройств. Специалисты из Гарвардского университета опубликовали обзорную статью, в которой рассматривают эффективность современных методов VR для лечения психических заболеваний, а особенно — тревожных неврозов и фобий. А феврале прошлого года группа ученых из Великобритании и Испании разработала метод лечения депрессии с помощью виртуальной реальности и продемонстрировала его эффективность.

Пожалуй, самые полезные VR-разработки делаются в медицине. Студентам медицинских вузов больше не нужно оттачивать мастерство на трупах, вместо этого появились виртуальные симуляторы с тактильной обратной связью. Так выглядит тренажер для хирургов на основе виртуальной реальности:

Любопытные решения виртуальной и дополненной реальности есть и в маркетинге. И если вы думаете, что маркетинг и реклама – это всего лишь бесполезная трата времени и денег, посмотрите на проект Inside Impact фонда Билла Клинтона против бедности. Чтобы собрать деньги на развитие стран Восточной Африки, фонд создал фильм, снятый на 360-градусную камеру. При просмотре зрители попадают в Кению вместе с Биллом Клинтоном и его дочерью Челси. Поднимая темы ВИЧ/СПИДа, малярии, нехватки роддомов и перспектив солнечной энергии, зрителя практически за руку проводят по улицам, школам и другим учреждениям, вовлекая и подталкивая к эмпатии.

Если технологии VR достаточно специфичные и подойдут не любому бизнесу, то AR-технологии можно внедрить почти в каждой отрасли. Как это сделать, в колонке Rusbase, например, рассказала бизнес-аналитик Konica Minolta Business Solutions Russia Нина Колыхан.

Подробнее о вариантах использования AR/VR читайте и в других материалах Rusbase:

Самый большой список вариантов использования дополненной реальности
Как внедрить AR-технологии в ваш бизнес
Как компании могут использовать VR в рекламе
Застройщики используют AR/VR в бизнесе: 4 кейса
Есть ли будущее у виртуальной реальности в играх?
VR — будущее порноиндустрии?
Виртуальную реальность приспособили для лечения депрессии
Какую выгоду для бизнеса можно извлечь из совместного применения AR и VR

Предметы виртуальной реальности

К предметам VR мы относим все устройства, которые используем для погружения в виртуальный мир. Это могут быть:

Костюм виртуальной реальности
Очки VR
Перчатки
Комната VR

Костюм виртуальной реальности — устройство, позволяющее человеку погрузиться в мир виртуальной реальности. Это костюм, полностью изолирующий от внешнего мира, внутри которого находятся видеоэкран, многоканальная акустическая система и электронные устройства, воздействующие на нервные окончания кожи, вызывая иллюзию прикосновений или, например, дующего ветра.

Сейчас изготовление такого костюма нецелесообразно из-за его высокой стоимости, поэтому для частичного погружения в виртуальное пространство обычно используют шлем и перчатки виртуальной реальности.

Впрочем, вполне достоин звания костюма виртуальной реальности гаптический То есть включающий все виды кожной рецепции, за счет работы которых строится осязательный образ костюм от американского стартапа NullSpace VR. Устройство под названием Hardlight весит всего полтора килограмма и предназначено для верхней половины тела. К костюму прикреплены датчики и вибромоторы, которые отвечают за разные группы мышц. С помощью Hardlight пользователь может испытать ощущение осязания объектов в виртуальной реальности. Сейчас на сайте компании можно оформить предзаказ на устройство.

Более простой и дешевый способ ощутить всю прелесть новых технологий — очки и шлемы виртуальной реальности. После того как человек надевает на себя такой девайс, все, что он видит — это виртуальный мир. Это, например, главное отличие очков виртуальной реальности от очков дополненной реальности. Очки виртуальной реальности — это все равно, что наушники, но только для глаз.

В 2016 году, по данным Super Data, было куплено около 6,3 миллиона подобных VR-гарнитур. Среди них лидерами по продажам являются:

Oculus Rift
HTC Vive
Samsung Gear VR
Sony HMZ-T1
Silico MicroDisplay ST1080

Цена на такие устройства колеблется от 100$ до 900$.

Перчатки виртуальной реальности больше всего популярны у любителей виртуальных игр. Зачастую выглядят они как обыкновенные перчатки из Ашана, но умеют считывать движения рук и имитировать их на экране с помощью игрового движка. Стоимость пары перчаток — $200-500. К самым интересным девайсам можно отнести разработку китайской компании Dextra Robotics.

Перчатки Dexmo способны передавать физические ощущения от взаимодействия человека с виртуальными объектами. Они отслеживают 11 степеней свободы движения рук пользователя и воздействуют на каждый отдельный палец в момент прикосновения руки к виртуальному объекту. Удивительно, но если вы возьмёте в руку виртуальный камень, приводы пальцев не позволят вам сжать руку сильнее, чем если бы камень действительно был у вас в руках:

Перчатки Dexmo F2

Кроме Dextra Robotics, перчатки создают Oculus,Contact Ci, Manus VR, HTC и другие компании.

Цена такой комнаты, конечно, не $100, как у шлема, но снижается вслед за выходом более доступных 3D-проекторов.

Устанавливать VR-комнату в своей квартире неразумно, но попробовать, что это такое, уже можно в развлекательных точках. В Москве, например, игровой центр квестов ExitGames запустил первую в России комнату виртуальной реальности на основе технологий, разработанных HTC Vive. Игра длится 60 минут, одновременно участвовать могут 5 человек. Подобные комнаты в Москве есть и при МГУ. Правда, в них студенты не играют, а проводят научные эксперементы.

Будущее виртуальной реальности

Сначала виртуальную и дополненную реальности развивали для военных и медицинских нужд, со временем эти технологии стали прогрессировать в игровой индустрии. О том, что будет дальше, эксперты строят разные прогнозы.

Так, Майкл Абраш, главный научный сотрудник Oculus, на конференции Connect в ноябре 2016 года сделал несколько прогнозов о состоянии отрасли в ближайшие пять лет. Абраш считает, что важно улучшать визуальные качества виртуальной реальности. Человек от природы обладает полем зрения примерно в 220 градусов — около 120 пикселей на градус. Современные шлемы, такие как Rift и Vive, предлагают 100 градусов поля обзора и разрешение 1080×1200, что эквивалентно примерно 15 пикселям на градус. По его словам, через пять лет мы можем надеяться на удвоение количества пикселей на градус — до 30 — с расширением поля зрения до 140 градусов при разрешении около 4000×4000 на каждый глаз.

В июне 2017 на конференции Augmented World Expo Джесси Шелл, генеральный директор Schell Games и профессор Университета Карнеги-Меллон, также рассуждал о будущем VR и AR. И он был менее оптимистичен.

По словам Шелла, для развития VR нужно совершенствовать технологии, которые способствуют тактильным ощущениям. Шелл предсказывает особую популярность контроллеров для виртуальной реальности вроде Oculus Touch или тех, что используются для шлема HTC Vive. По его словам, такие контроллеры вызывают у пользователей чувство тактильного взаимодействия и потому показывают себя гораздо лучше, чем системы, отслеживающие движения руками.

Для AR же нужны новые технологии, и чем быстрее, тем лучше. По словам Шелла, современные устройства дополненной реальности слишком тяжелые и неудобные, и пройдет еще много лет, прежде чем технологии разовьются настолько, чтобы мы могли создать очки, которые бы не отличались от обычных. Но никто не хочет надевать на себя очки и выглядеть в них глупо.

Шелл считает, что очки дополненной реальности будут выглядеть глупо до тех пор, пока не произойдет существенного прорыва в технологиях. Возможно, это перспектива в несколько поколений.

Чем отличаются виртуальная и дополненная реальности?

Виртуальная реальность (Virtual reality, VR) — это созданный компьютером мир, доступ к которому можно получить с помощью иммерсивных устройств — шлемов, перчаток, наушников. Виртуальная среда полностью заменяет реальный мир, не реагируя на его изменения, при этом пользователь может воздействовать на нее, погружаясь, к примеру, в видеоигру.

Дополненная реальность (Augmented reality, AR) просто добавляет реальному миру слои. То есть люди могут по-прежнему взаимодействовать с физической средой, получая дополнительную информацию от своих устройств или приложений дополненной реальности.

Что мне сделать для погружения в VR и AR?

Правда, что VR и AR наиболее популярны в индустрии развлечений?

Видеоигры и фильмы — действительно, самые распространенные форматы, адаптированные для виртуальной реальности. Воспользовавшись иммерсивной гарнитурой, пользователь может оказаться, например, в Антарктиде или среди динозавров. Не так давно появились продвинутые интерактивные VR-развлечения — командные игры с полным погружением, свободой движения без ограничений в виде проводов. Дополненная реальность тоже используется в играх: например, известное приложение Pokemon GO работает как раз по принципу AR. Пользователь смотрит на окружающий мир через камеру и экран гаджета, а приложение накладывает на реальность дополнительные объекты — покемонов, которых надо ловить, а потом тренировать. С помощью дополненной реальности создают интерактивные книги, открытки, раскраски, разрабатывают приложения для музеев, экскурсий по городу и многое другое.

Это только для игр?

Виртуальную и дополненную реальности все больше внедряют в профессиональные сферы. VR активно используют в журналистике — в основном, зарубежной. Дизайнеры и архитекторы с помощью этой технологии представляют свои проекты (например, в IKEA). Виртуальная реальность нужна врачам — в качестве учебного пособия для студентов-медиков и подготовки пациентов к операции — им демонстрируют манипуляции, которые будут проделаны.

Медицинские стартапы с использованием VR помогают пациентам с болезнью Альцгеймера, раком, плохим зрением. Виртуальную реальность применяют при обучении солдат, пилотов и продавцов, инженеров и энергетиков. Например, нефтедобывающая компания Schlumberger на VR-тренажерах учит новичков работать на буровых вышках. Многие компании предлагают свои решения в области виртуальной и дополненной реальностей для образовательных целей.

Что ждет VR и AR?

Ключевые сферы использования этих технологий в ближайшем будущем: видеоигры, реальные события, VR-парки, здравоохранение, недвижимость, образование и вооруженные силы. В ближайшие годы VR/AR-проекты будут становиться более сложными, интересными и полезными. С развитием технологий устройства, способные поддерживать дополненную и виртуальную реальности, будут мощнее и смогут транслировать более качественные изображения. В промышленности VR и AR все чаще будут помогать контролировать качество процессов и готовой продукции, в ретейле — привлекать покупателей новым функционалом, автомобили также будут оснащать AR-технологиями.

С чего начать разработку приложений дополненной и виртуальной реальностей: устройства, платформы для написания кода, языки программирования, онлайн-уроки и курсы.

Дополненная реальность (англ. augmented reality) – это технология, которая расширяет физический мир, накладывая на него слои цифровой информации: звуки, видео, графику.

1.1. Виды AR

Обычно рассматривают четыре типа дополненной реальности:

на основе маркера (marker-based),
безмаркерная (markerless),
на основе проекции (projection-based),
на основе суперпозиции (superimposition-based).

В marker-based AR требуется конкретный шаблон, маркер, например, QR-код, поверх которого накладывается виртуальный объект.

Рис. 1. Маркерная AR

Как видно из названия, для разработки markerless приложения маркер не нужен. На окружающую среду накладывается сетка и обнаруживаются ключевые точки, к которым привязывается виртуальная модель.

Рис. 2. Безмаркерная AR

Projection-based AR разработан для того, чтобы сделать заводские предприятия умнее, безопаснее и эффективнее. Проектор устраняет необходимость в бумажных инструкциях, создавая цифровой слой практически на любой рабочей поверхности.

Superimposition-based AR частично или полностью заменяет исходное представление объекта дополненным представлением того же самого объекта.

1.2. Софт для AR

Чтобы создать приложение дополненной реальности, понадобится набор средств разработки (software development kit, SDK). Ниже мы рассмотрели наиболее популярные SDK.

ARKit

ARKit – это SDK для создания приложений дополненной реальности и игр для iPhone и iPad. Для него характерны следующие черты:

Надежное отслеживание лиц – легко применять эффекты для лица или создавать мимические выражения.
Отслеживание уровня освещенности среды для корректной постановки светового окружения виртуальных объектов.
Обнаружение 2D-объектов: горизонтальных, вертикальных и наклонных плоскостей. То есть, к примеру, столов и стен.

Интеграция с Unity и Unreal Engine.

Reality Composer – редактор для создания 3D-моделей.

RealityKit – рендеринг и анимация.

Поддерживаемые платформы: iOS 11.0 и выше.

Цена: бесплатно.

ARCore

На ARKit компания Google ответила своей разработкой – ARCore.

ARCore использует камеру телефона для определения функциональных точек и изменения их положения во времени. Визуальная информация комбинируется с данными, полученными от датчиков, для вычисления положения и ориентация телефона в пространстве.
Обнаружение плоских и наклонных поверхностей.
Автоматическая регулировка освещенности. Например, если вы находитесь в комнате с тусклым освещением, ARCore автоматически скорректирует изображение.
Привязка виртуальных объектов (котенок) к физическим объектам (стол). Если выйти из комнаты и вернуться, котенок останется на прежнем месте.
Интеграция с Unity и Unreal Engine.

Поддерживаемые платформы: Android 7.0 и выше, iOS 11 и выше.

Цена: бесплатно.

Vuforia

Поддерживаемые платформы: Android 4.4.4 и выше, iOS 11 и выше.

Цена: от 99$/мес.

EasyAR

Сканирование среды и генерация 3D-сетки в реальном времени.
Совместимость с Android смартфонами, которые ARCore не поддерживает.
Отслеживание 3D объектов.
Распознавание и отслеживание плоских изображений в режиме реального времени.
Запись экрана в форматах H.264/AAC/MP4.
Интеграция с Unity.

Поддерживаемые платформы: Android, iOS.

Цена: бесплатно.

Lens Studio

Поддерживаемые платформы: Snapchat.

Цена: бесплатно

Spark AR

Создание масок для Instagram.

Цветовые фильтры.

Трекинг лица, частей тела.

Поддерживаемые платформы: Instagram.

Цена: бесплатно

Виртуальная реальность (англ. virtual reality) – компьютерная симуляция альтернативной реальности.

2.1. Виды VR

Автономная VR работает сама по себе, без необходимости использования дополнительного внешнего оборудования (компьютер, консоль), например, Oculus Quest. Всё, что нужно, – это гарнитура и контроллеры VR.

VR на базе ПК – это любые гарнитуры, требующие постоянного подключения к ПК, такие как: PC Oculus Rift S, Valve Index, HTC Vive, Pimax и Windows Mixed Reality.

Когда говорят о VR для консоли, обычно имеют ввиду PlayStation VR для PlayStation 4.

Рис. 4. PlayStation VR

2.2. Типы отслеживания движения

Наиболее распространенный способ отслеживания движений – система Inside-Out с камерами, встроенными в гарнитуру. Такой подход реализован в Oculus Rift S, HTC Vive Cosmos и всех гарнитурах Windows Mixed Reality.

Существует также схема отслеживания Outside-In с размещением базовых станций в углах комнаты, помогающих гарнитуре и контроллерам отслеживать их точное местоположение (HTC Vive Cosmos Elite, Valve Index).

Рис. 5. Отслеживание Outside-In и Inside-Out

В продвинутых гарнитурах используют одновременную локализацию и построение карты (SLAM), отслеживающую особенности физической среды, окружающей человека.

2.3. Базовые термины и понятия

Поле зрения (FOV). В контексте гарнитур VR поле зрения относится ко всему, что вы можете видеть в виртуальном мире при использовании гарнитуры.

Рис. 6. Поле зрения (FOV)

Степени свободы (DoF). Чем больше степеней свободы, тем больше физических движений будет отслеживаться гарнитурой. 3DoF (3 степени свободы) отслеживает только перемещение головы: крен, тангаж, рыскание, но не положение в пространстве по координатам (x, y, z). В современных гарнитурах используется 6DoF, отслеживающий как движения головы, так и ее координаты.

Рис. 7. Степени свободы 3DoF и 6DoF

Frames Per Second (FPS) – количество кадров в секунду.

Screen Resolution – количество пикселей, отображаемых на экране.

Spatial Audio (3D аудио) – пространственное звучание (используется для создания звука, который исходит из определенной точки виртуального мира).

Рис. 8. Spatial Audio (3D аудио)

2.4. VR через веб-браузер

WebGL – кроссплатформенный API для 3D-графики в браузере. Исполняется как элемент HTML5 и поэтому является полноценной частью объектной модели документа (DOM API) браузера. Может использоваться с языками программирования, поддерживающими DOM API: JavaScript, Rust, Java, Kotlin и др.

Для упрощения работы с WebGL существуют различные фреймворки. Все они распространяются под свободной лицензией (MIT, Apache 2 или BSD), написаны на JavaScript и имеют сходный набор функций: работа с геометрией, материалом, светом, анимацией, камерами, шейдерами, текстом и 3D-аудио. Вот некоторые из них:

three.js – сайт, GitHub, MIT.

Babylon.js – сайт, GitHub, Apache 2.

A-Frame – сайт, GitHub, MIT.

PlayCanvas – сайт, GitHub, Apache 2.

React 360 – сайт, GitHub, BSD.

AR.js – GitHub, MIT.

2.5. Программное обеспечение

Blender

Blender – это профессиональное и свободное ПО, предназначенное для создания трехмерной компьютерной графики . Он включает в себя инструменты для моделирования, анимации и рендеринга.

Unity

Цена: бесплатно и не требует отчислений с прибыли.

Ограничение: объем привлеченных инвестиций не более 100 тыс. долл. за последние 12 мес.

Unreal Engine

Основной конкурент Unity – Unreal Engine. В нем можно писать на C++ и Blueprints (визуальное программирование). Поддерживаемые платформы: AR (Android, iOS), VR (Google VR, Oculus, Gear VR, SteamVR, Windows MR)

Цена: бесплатно.

Ограничение: 5% от выручки с продаж, если ежеквартальная выручка превышает 3 тыс. долл.

3.1. AR

3.2. VR

Читайте также: