Дополненная реальность реферат по информатике

Обновлено: 17.05.2024

Технология дополненной реальности (дословный перевод фразы augmented reality (или аббревиатура AR) - называют симбиоз нашей реальности, и виртуальной, создаваемый специальным программным обеспечением и компьютером. Чаще всего, дополненная реальность - это визуальное дополнение реального мира, путем проецирования и введения каких-либо виртуальных, мнимых объектов на настоящее пространство (на экране, компьютере, планшете, смартфоне и подобных устройств) с помощью веб-камеры.

В России происходят масштабные изменения в образовании, которые привносят в него новые характеристики: непрерывность, повсеместность, человеко-ориентированность, надпредметность. Трансформация образования идет в направлении создания и распространения умной среды, когда любой объект в физическом пространстве может присутствовать в сети. Система образования ориентируется на обучение на основе симуляций реальности и когнитивных технологий. Все вышеперечисленные тенденции вступают в противоречие с тем, что имеет на сегодняшний день школа: статичные изображения, в лучшем случае макеты, которые не способствуют эффективному пониманию учащимися предмета изучения.

Перспективно применение технологий дополненной реальности и в образовании: ученик открывает учебник истории, наводит смартфон на одну из страниц, и у него на телефоне проигрывается ролик, например, про то, как сражались гладиаторы. А, скажем, инженеру демонстрируется трехмерная копия новой детали.

Это новая технология, неизвестная детям, поэтому они воспринимают, как чудо, мистику. Интересно наблюдать, как ученики раскрывают тайну.

Первое знакомство началось с демонстрации 3D модели кампуса Российского Международного Олимпийского Университета в г. Сочи, в котором будут жить и учиться студенты, и возможно было увидеть будущие интерьеры Университета.

Эта технология в данный момент запускается не только на персональных компьютерах, но уже для платформ Apple iPhone, Google Android, а также новейших версий Symbian OS и Windows Mobile существуют приложения, реализующие возможности дополненной реальности. Во втором ролике показывалась игра в баскетбол, с помощью сотового телефона.

У этой технологии очень хорошее будущее. Дополненная реальность пригодится людям очень многих профессий. Пожарные, подходящие к горящему дому, смогут получать схемы этажей с указанием положения жильцов и газовых труб. Докторам не придется отвлекаться на просмотр рентгеновских снимков: изображение будет просто накладываться на пациента. Кроме того, врачи смогут буквально заглядывать внутрь тела, благодаря чему значительно повысится точность диагностирования. Конечно, в таком случае серии "Доктора Хауса" станут менее интересными, но зато и врачебные ошибки будут происходить реже.

Главная идея занятия была в том, дать детям почву для раздумий – все ли технологии будут безопасны для человека, не превратится ли размышления режиссера первого фильма в настоящую реальность, когда человек будет рассматриваться как обыкновенная технология, биоробот.

Цель исследования: использование технологии дополненной реальности при создании электронных учебников.
Задачи исследования:
• Дать понятие технологии дополненной реальности
• Выяснить историю происхождения технологии дополненной реальности
• Выявить принцип действия и сферу использования технологии дополненной реальности

Содержание работы

Введение 2
Глава I Технология дополненной реальности 4
1.1 Понятие дополненной реальности 4
1.2 История создания технологии дополненной реальности 7
1.3 Технология дополненной реальности 11
Глава II Использование технологии дополненной реальности при разработке электронного учебника 15
2.1 Основы электронного учебника 15
2.2 Способы использования дополненной реальности при создании электронного учебника 19
2.3 Пример использования технологии дополненной реальности в электронном учебнике 22
Заключение 30
Список литературы 31

Файлы: 1 файл

Курсовая.docx

Глава I Технология дополненной реальности 4

1.1 Понятие дополненной реальности 4

1.2 История создания технологии дополненной реальности 7

1.3 Технология дополненной реальности 11

Глава II Использование технологии дополненной реальности при разработке электронного учебника 15

2.1 Основы электронного учебника 15

2.2 Способы использования дополненной реальности при создании электронного учебника 19

2.3 Пример использования технологии дополненной реальности в электронном учебнике 22

Список литературы 31

Введение

Основная технология сегодня - это получать изображение с камеры, обрабатывать его алгоритмами распознания образов, с дальнейшим наложением изображения. Дополненная реальность - это технологии будущего, которое уже наступило. AR может использоваться где угодно - виртуальная примерочная, навигационный путь, игры.

В некоторой степени дополненная реальность – это всего лишь новый способ получения доступа к данным, однако влияние этой технологии на общество может оказаться сравнимым с эффектом от появления Интернета. Глобальная сеть сделала информацию более контекстно-зависимой, то есть определяемой окружающими условиями. Сегодня уже не обязательно рыться в библиотечных карточках – поиск стал быстрым и удобным, а нужные сведения можно получить мгновенно.

Дополненная реальность - лишь только новый метод получения доступа к информации и данным, хотя влияние данной технологии на общество может быть сравнимым с эффектом от возникновения Интернета. Поиск стал очень удобным и быстрым, а все необходимые сведения возможно получить моментально.

Предмет исследования: дополненная реальность.

Цель исследования: использование технологии дополненной реальности при создании электронных учебников.

Дать понятие технологии дополненной реальности
Выяснить историю происхождения технологии дополненной реальности
Выявить принцип действия и сферу использования технологии дополненной реальности
Вычленить основополагающую структуру электронного учебника, дидактические особенности
Выделить способы использования технологии дополненной реальности при создании электронного учебника
Воплотить технологию дополненной реальности на примере страницы учебника

Анализ
Индукция
Классификация
Обобщение

Практическая значимость: Данные, полученные в исследовании, могут быть использованы при создании учебников по информатике с использованием 3D-объектов дополненной реальности. При использовании данной технологии повышается информативность учебного материала, что позволяет ученику обучаться плодотворно и с интересом.

Глава I Технология дополненной реальности

1.1 Понятие дополненной реальности

Также верно еще одно определение: дополненная реальность — добавление к поступающим из реального мира ощущениям мнимых объектов, обычно вспомогательно-информативного свойства. В западном научном сообществе данное направление получило четкую устоявшуюся терминологию — Augmented Reality (AR).

В современных боевых самолетах и вертолетах часто используется нашлемная система индикации. Она позволяет пилоту получать наиболее важную информацию прямо на фоне наблюдаемой им обстановки, не отвлекаясь на основную приборную панель. Это позволяет сэкономить драгоценные секунды, например, во время маневренного воздушного боя. Также многие подобные системы позволяют производить целеуказание путем поворота головы или движений глазных яблок.

Более серьёзные исследования включают использование отслеживания движения объектов, распознавание координатных меток при помощи машинного зрения и конструирование управляемого окружения состоящего из произвольного количества сенсоров и силовых приводов.

Не следует путать дополненную реальность с виртуальной реальностью. Их коренное различие в том, что дополненная реальность вносит отдельные искусственные элементы в восприятие реального мира, а виртуальная конструирует новый искусственный мир. Изначально термин AR был введён в противовес виртуальной реальности: вместо погружения пользователя в синтезированное, полностью информационное окружение, задачей AR является дополнение реального мира возможностями по обработке дополнительной информации. Другие же исследователи понимают виртуальную реальность как специальный случай дополненной реальности. Дополненная реальность сама по себе представляет специальный случай более общей концепции опосредованной реальности (med-R), в том смысле, что опосредованная реальность позволяет сознательно дополнять или сокращать, а также иным образом модифицировать реальность.

Все чаще подобные метки дополненной реальности применяются и в печатных изданиях. Многие компании в последнее время проводят среди своих потенциальных потребителей различные игры и конкурсы с применением технологий дополненной реальности — например, производители автомобилей предлагают скачать специальное приложение, которое поможет найти в городе спрятанные виртуальные изображения новой машины.

Впрочем, участники рынка отмечают, что столь высоким интерес к дополненной реальности в рекламе будет не всегда.

1.2 История создания технологии дополненной реальности

Рональд Азума определяет AR как систему, которая:

• совмещает виртуальное и реальное;

• взаимодействует в реальном времени;

Большое положительное и стимулирующие влияние на развитие технологий дополненной реальности оказала система отслеживания положения HiBall. Она была разработана сотрудниками университета Северной Каролины в рамках проекта, финансируемого агентством DARPA. Несмотря на то, что система способна работать только с предварительно подготовленными закрытыми помещениями, достигнутая в ходе экспериментов точность и минимальная латентность были рекордными. HiBall с частотой 1500 Гц регистрирует любые линейные перемещения начиная с 0,2 мм и вращения на углы от 0,03°.

Датчик, которым снабжается отслеживаемый предмет или человек, состоит из шести фотодиодов и шести объективов. Каждый сенсор получает изображения со всех объективов, что в сумме дает 36 независимых видов. Фотодиоды фиксируют сигналы от снабженных матрицей светодиодов панелей подвесного потолка.

Венцом усилий ученых стала коммерческая эксплуатация системы — компания 3rdTech продает HiBall-3000 Tracker. Одним из вариантов пользовательского устройства-датчика является трехмерный дигитайзер, которым можно оцифровывать объемные предметы.

Датчики Code-Phase GPS не останавливаются на кодовой синхронизации и, после того как последовательности совпали на цифровом уровне, начинают добиваться совпадения несущих частот внутреннего тактового генератора и спутникового сигнала. Частота передачи спутников GPS равна 1,57 ГГц, и если перевести данное значение на язык расстояний, то максимальная точность измерений для фазовой синхронизации составляет около 3 мм.

На сегодняшний день существуют следующие иностранные разработки:

• Проект Semapedia. Члены проекта Semapedia располагают на объектах реального мира штрихкодовые ярлычки с дополнительной текстовой информацией, а также ссылками на интернет-страницы с подробностями. Это, конечно, не так зрелищно, как в голливудских фильмах, но очень информативно и полезно, и к тому же доступно всем желающим уже сейчас.[4]

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

Номинация: Прикладная информатика.

Ученица 3 класса, МОУ Гимназия № 45

Ученица 2 класса, МОУ Гимназия № 45

Ученик 4 класса, МОУ СОШ №23

Ученица 4 класса, МОУ Гимназия № 45

ПДО МБОУ ДО Кванториум

Живой учебник как принцип создания дополненной реальности 5

Преимущества учебника с дополненной реальностью перед классическим

Но все это уже остается в прошлом, ведь использование учебников с дополненной реальности AR ( augmentedreality ) позволяют не только визуализировать учебный материал, но и совмещать виртуальную реальность с физическим окружением, соприкоснуться с миром 3 D , а значит сделать его более ярким, насыщенным, запоминающимся и даже более близким современным ученикам.

Несмотря на то, что технология дополненной реальности действительно является актуальной и обладает рядом преимуществ перед традиционным обучением, возникает ряд проблем ее внедрения в образование. Главными проблемами внедрения AR -технологии в образовании является недостаточное количество готовых разработанных русскоязычных мультимедийных пособий и учебников.

Исходя из актуальности проблемы, была определена тема проекта:

Объект исследования– технология дополненной реальности ( AR ).

Предмет исследования – учебник окружающего мира с дополненной реальностью.

Для достижения цели решались следующие задачи:

Провести сравнительный анализ и привести примеры готовых учебников с дополненной реальностью, а также описать необходимость внедрения данной технологии в образовательный процесс.

Изучить концепцию дополненной реальности, и возможности реализации ее с помощью интегрированной среды разработки Unity .

В ходе написания работы использовалась следующая методология: логический метод – анализ, обработка и сравнение различных данных и источников; моделирование и практический подход.

Научная новизна работы заключается в том, что на сегодняшний день тема использования дополненной реальности в образовании малоизученна, и нуждается в практическом внедрении ее в образование.

Практическая значимость работы заключается в том, что предложенную разработку можно апробировать на различных уроках для повышения мотивации учащихся к образованию.

Работа состоит из введения, двух глав, заключения и перечня используемых источников информации.

Живой учебник как принцип создания дополненной реальности

1.1 Преимущества учебника с дополненной реальностью перед

классическим

Дополненная реальность очень эффективно влияет на образовательный процесс человека. Дело в том, что AR создает эффект присутствия, очень ясно отображает связь между реальным и виртуальным миром. 3 D - изображение погружает человека в другую, виртуальную реальность, а движущиеся в нем объекты психологически и эмоционально привлекают человека, при этом активируя его внимание и восприимчивость к информационной составляющей. Вне зависимости от изучаемого предмета дополненная реальность привлекает к обучению учеников любого возраста своей простотой, наглядностью, красочностью и, самое главное, понятностью. AR -технологии создают привычную и удобную атмосферу для большинства школьников и повышают мотивацию к получению новых знаний.

Пользуясь приложениями с дополненной реальностью, ученики могут управлять объектами AR : перемещать их, поворачивать, изменять масштаб, рассматривать с разных сторон — другими словами, взаимодействовать с различными интерактивными элементами. Это дает большой импульс к развитию пространственного мышления, повышает качество получаемой информации и её усвоения, делает изучаемый предмет более привлекательным, способствует увеличению уровня познания. Благодаря синхронному объединению визуальной и аудильной информации, которая происходит в реальности, создается полное погружение в информационную среду и активизируется интерес к ее восприятию. Ученики могут с равной степенью достоверности восприятия увидеть во всех подробностях известные музейные экспонаты, увидеть опасные физические и химические явления, провести экпериментально-практические работы на виртуальном оборудовании, которые в реальных условиях проблематично осуществить.

Обучение с использованием дополненной реальности имеет также и материальные плюсы: исчезнет потребность в приобретении стендов, громоздких плакатов, досок и прочих наглядных пособий, сократятся расходы на печать бумажных учебников. Размещенный перед камерой двумерный маркер, с которого считывается и анализируется вся информация,

— вот и все, что необходимо для получения эффекта дополненной реальности.

Проанализировав современную ситуацию с внедрением дополненной реальности в российскую систему образования, можно сделать вывод о том, что сейчас, к сожалению, нет четкого движения в этом направлении, так как отсутствуют конкурентно-способные учебники с дополненной реальностью и мобильные приложения, позволяющие внедрять AR -технологии на местах обучения.

Использование дополненной реальности открывает много новых возможностей в обучении и образовании, которые слишком сложны, затратны по времени или дороги при традиционных подходах, если не всё одновременно. Можно выделить несколько основных достоинств применения AR технологий в образовании.

Наглядность. Используя 3 D -графику, можно подробно показать химические процессы вплоть до атомного уровня. Причем ничто не запрещает углубиться еще дальше и показать, как внутри самого атома происходит деление ядра перед ядерным взрывом. Дополненной реальность способна не только дать сведения о самом явлении, но и продемонстрировать его с любой степенью детализации.

Безопасность. При изучении явлений угрожающих жизни и здоровью обучающихся на помощь приходят учебники с дополненной реальностью.

Вовлечение. Дополненная реальность позволяет менять сценарии, влиять на ход эксперимента или решать математическую задачу в игровой и доступной для понимания форме. Во время дополненного урока можно

Виртуальные уроки. Вид от первого лица и ощущение своего присутствия в нарисованном мире — одна из главных особенностей дополненной реальности.

Традиционный урок в своём виде остается, как и прежде, но дополненная реальность позволяет модернизировать урок, вовлечь учеников в учебный процесс, наглядно иллюстрировать и закрепить материал.

Однако помимо всего, данная технология имеет ряд недостатков.

Объем. Любая дисциплина довольно объемна, что требует больших ресурсов для создания контента на каждую тему урока — в виде полного курса или десятков и сотен небольших приложений. Компании, которые будут создавать такие материалы, должны быть готовы заниматься разработкой довольно продолжительное время без возможности ее окупить до выхода полноценных наборов уроков.

Функциональность. Дополненная реальность, как и любая технология, требует использования своего, специфического языка. Важно найти верные инструменты для того, чтобы сделать контент наглядным и вовлекающим. К сожалению, многие попытки создания обучающих AR -приложений не используют все возможности виртуальной реальности и, как следствие, не выполняют своей функции.

Проанализировав текущую ситуацию в образовании, мы пришли к выводу, что на современном этапе наилучший вариант — это книги с дополненной реальностью ( ARB , Augmented Reality Book ). Они обладают следующими очень существенными преимуществами: Не требуется кардинальное изменение методики преподавания. Мы не ликвидируем бумажные учебники, к которым за много веков привыкли и педагоги, и обучаемые, а расширяем возможности учебника. Это эволюционный, а не революционный путь.

реальностью

С чего начать разработку приложения дополненной реальности для учебника по информатике? Начать надо с того, чтобы скачать и установить на компьютер кроссплатформенный инструмент для разработки компьютерных игр - unity . Для разработки приложения дополненной реальности для учебника по информатике был взят unity версией 5.4.0 .

Android studio — это интегрированная среда разработки ( IDE ) для работы с платформой Android . она была разработана в мае 2013 года, но первая стабильная версия была выпущена в декабре 2014 года. Программа написана на языке C ++ и предоставляет самые быстрые инструменты для создания приложений на всех устройствах Android .

Что такое java ? Java представляет собой язык программирования и платформу вычислений, которая впервые была выпущена в 1995 году компанией Sun Microsystems . Java отличается быстротой, высоким уровнем защиты и надежностью. Сейчас существуют такие сайты, которые не будут работать, если на компьютере не установлена java .

Android NDK ( nativedevelopmentkit ) – это набор инструментов, которые позволяют реализовать часть приложения используя такие языки как С/С++. NDK используется только в редчайших случаях.

Как сделать так, что бы изображение из учебника заменилось другим изображением или 3 d моделью? Нужно загрузить изображение из базы данных, которая была импортирована в Unity , и наложить на неё нужное изображение или 3 d модель. Первым делом требуется сохранить текущую сцену. Это пригодится во время компиляции приложения. Зайдем в раздел

Работа с камерой закончена, теперь переходим к объектам.

При создании приложения, чего и стоило ожидать, возникли некоторые ошибки и проблемы:

При компиляции Unity выдавал ошибку о том, что не нашел SDK и JDK .

Unity завершал компиляцию во время проверки установленных платформ и выдавал ошибку.

Unity выдавал ошибку при создании APK -файла и советовал смотреть консоль для подробностей.

В чем же заключалась суть этих ошибок и как их решить? Первая ошибка бала устранена очень быстро. Unity сообщал, что он не может найти SDK и JDK . Это было написано в консоли и, данная проблема была быстро устранена с небольшой помощью интернета.

Вторая проблема - самая загадочная. На её решение потребовалась неделя. В течение недели были перепробованы все варианты, связанные с платформой Android : скачаны все платформы Android , переустановлен Android SDK , перепробованы все настройки компиляции рабочей среды –

ничто не помогало. На форуме многие люди сталкивались с данной

проблемой, но никто не мог предложить четкого и внятного ответа. Но один программист предложил достаточно корректное и вполне вероятное решение проблемы. Все дело было в SDK . Нужно было заменить папку Platform - tools папкой, которую предлагалось скачать. После замены проблема была успешно устранена. Программист объяснял это тем, что папка Platform - tools была устаревшей, и предлагал свою обновлённую версию.

Третья ошибка была устранена, созданием ключа и хранилища ключей. Решение данной проблемы не заняло много времени и достаточно подробно описывается на всевозможных форумах. После решения вышеописанных проблем, приложение было успешно скомпилировано, установлено и протестировано.

Первоначально, самой главной проблемой было, подобрать коллекцию статических и динамических изображений для использования их в дополненной реальности к учебнику. Так как качественных готовых изображений по информатике относящихся к учебной цели на просторах Интернета достаточно мало, то было принято решение об использовании создать объекты в программе трёхмерного моделирования.

В процессе создания дополненной реальности к учебнику были использованы метки в виде изображений на страницах бумажного носителя, так как они более стабильны и мобильное приложение достаточно легко их распознает.

В дальнейшем планируется разнообразить учебник дополненной реальностью 3 d -объектами, так как они позволяют рассмотреть объект под различными углами и заглянуть вовнутрь изучаемого объекта

По нашему мнению, использование данной технологии дополненной реальности в учебниках имеет ряд преимуществ и одно из самых главных – это то, что нет привязки к интернету, и есть возможность использовать данное приложение в независимости от месторасположения и удаленности объекта. Также технология будет отлично вписываться в технологию дистанционного обучения, так как она мотивирует к изучению учебного материала, способствует привлечению внимания к содержанию темы, обобщает и систематизирует изученный материал в виде опорных конспектов.

К недостаткам можно отнести такие факторы, как при установке приложения на телефон, может понадобиться увеличение пространства памяти. Поскольку данное мобильное приложение пока только еще создается и постоянно трансформируется, то точно определить его размер пока не представляется возможным. Но вследствие того, каким контентом его наполним, объем памяти однозначно будет расти, поэтому, скорее всего, в будущем возникнет необходимость по оптимизации данного приложения по расходу занимаемой памяти.

Еще одним существенным недостатком может быть то, что в телефоне необходима достаточно хорошая встроенная цифровая камера для лучшего воспроизведения дополненной реальности. При тестировании созданного приложения мобильной версии, камера с разрешением 3Мегапикселя достаточно неплохо откликалась на маркеры в виде изображений, а вот

текстовые маркеры не всегда проходили тестирование, хотя при более

долгом наведении на текст, дополненная реальность появлялась, но при резком скачке или дрожании объектива исчезала.

На данном этапе приложение проходит тестирование, о результатах которого будет представлен краткий отчет, который станет технической характеристикой для системных требований для смартфонов и планшетов.

Технические характеристики для установки мобильного приложения projectinformatika ( v 2.2). apk : версия операционной системы мобильного устройства Android 5.1, встроенная камера 5Мп, APK -файл 50 Мб.

По нашему мнению, кроссплатформенный движок Unity не отвечает всем требованиям, которые требуются для создания полноценного мобильного приложения с дополненной реальностью. Так как в бесплатной версии имеются ограничения по размещению файлов расширением: gif , sfv , mp 4 и других анимационных текстур. Но на данный момент, несмотря на все выявленные недостатки программы Unity занимает лидирующие место среди других программ для самостоятельного создания с нуля мобильных приложений.

Также изучение программы Unity вызывает большие временные затраты, подбор необходимого материала и структурированию его по разделам. Но в будущем если все качественно подобрать и структурировать весь материал, то создание самого мобильного приложения будет не таким утомительным и долгосрочным.

Проведя анализ отечественного рынка книгопечатной индустрии, можно сделать вывод, что данная ниша мало заполнена. Набор учебников с дополненной реальностью практически отсутствуют, а те немногочисленные приложения, которые существуют в сети Интернет, не обладают нужными характеристиками. Всё больше возникает необходимость в создании

В ходе написания работы выявились, как положительные, так и отрицательные тенденции внедрения AR -технологии в образование. К положительным можно отнести наглядность, воспроизводимость, интегрированность, мультимедийность, а главным недостатком внедрения AR -технологий в образование является высокая стоимость и здоровье сбережение.

Считаем, что поставленная нами цель достигнута в полном объёме, и в качестве перспективы на будущее, имеется возможность развития данной идеи в качестве оживления всего учебника по окружающему миру.

ЗайцеваА.О. Разработка мобильного приложения для захвата и визуализации стереоизображений [Текст]. — Межвузовская научно- техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов им. Е.В.Арменского. Материалы конференции. - М.: МИЭМ НИУВШЭ, 2016

Кириллов Д.Ю., Ильина Л.А. Создание 3 D -панорам // В сборнике: Информатика и вычислительная техника сборник научных трудов. Чебоксары, 2016. С. 96-97.

ЛежебоковА.А., КравченкоЮ.А., ПащенкоС.В., Особенности использования технологии дополненной реальности для поддержки образовательных процессов, Открытое образование. 2014 № 3 (104). С. 38– 54.

Лисовицкий А. Оживление искусства с дополненной реальностью. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: URL : htt p :// arnext . ru / articles / ozhivlenie - iskusstva - s - dopolnennoy - realnostyu -3611

Лямов Ю.О. Технология дополненной реальности

Мытников А.Н., Мытникова Е.А., Кузнецова Л.Н., Солин С.Ю. Технологии разработки мобильных приложений // Теория и практика современной науки. — 2016. — № 4 (10). — С. 504-507.

Попов Д.И. Информационные технологии. Базы данных /Д.И. Попов, Е.Д. Попова. – М.: МГУП, 2009 – 117 с.

Юрьева Б.В. Виртуальная реальность в образовании, науке, инженерии: примеры применения и преимущества [Текст] // Юрьева Б.В. Сборник материалов Всероссийской научно-методической конференции

Гипотеза: технологии AR/VR займут важную роль в жизни современного человека.

Актуальность. Развитие интерактивных цифровых технологий существенно меняет список востребованных сегодня компетенций и навыков, создавая новые профессии – профессии будущего. В итоге растет спрос на работников, обладающих максимальной гибкостью мышления и высокой креативностью, большим творческим потенциалом, готовых как к самостоятельным действиям, так и к командной работе.

Одной из таких компетенций является умение работать с технологиями виртуальной (VR) и дополненной (AR) реальности. В одном из недавних докладов, посвященному Атласу новых профессий, было сказано, что через несколько лет навык работы с AR и VR станет таким же востребованным, как навык письма и чтения. Так что же они собой представляют, эти технологии?

Объект исследования: технологии виртуальной ( VR ) и дополненной реальности (AR).

Цель работы: изучить возможности виртуальной /дополненной реальности и сферы их применения.

Задачи исследования:

1. Познакомиться с технологией AR и VR , выяснить различия.

2. Изучить влияние технологии AR и VR на человека и общество в целом.

3. Изучить энциклопедию в дополненной реальности с помощью мобильного приложения.

4. Выяснить, можно ли самостоятельно создать объект дополненной реальности, и создать его по возможности.

Из истории VR и АR

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 .

Технологии VR и AR

Дополненная реальность

Чтобы расширить реальность дополнительной информацией, вам потребуется смартфон и соответствующие приложения. Приложениям будет нужен доступ к камере телефона, чтобы распознавать окружающие вас предметы.

С помощью дополненной реальности вы не только получаете полезную информацию о реальном мире, но и сможете поразвлечься. Настоящим хитом некоторое время была игра Pokemon Go . И вы, наверняка, видели на улицах людей, которые играют в Ingress (путешествуют по чужим дворам и захватывают территории).

Виртуальная реальность

В трехмерной окружающей действительности, которую генерирует компьютер, вы можете свободно осмотреться и даже начать с ней взаимодействие. Часто смартфон выполняет функцию компьютера (в этом случае телефон просто вставляется в очки).

Датчики в очках отслеживают движения пользователя: если вы поворачиваете голову, то картинка в виртуальной реальности дополняется соответствующей новой. Виртуальная реальность в режиме реального времени подстраивается под ваши движения, создавая так называемый круговой обзор.

AR и VR в современной жизни

Новые технологии зачастую активно проникают во многие сферы нашей жизни. То же самое сегодня происходит и с AR / VR. Приведем лишь несколько примеров:

Игры – мобильные игровые приложения, игры и игрушки в дополненной реальности (раскраски, кубики, паззлы, книги и пр.), тренинги персонала, бизнес-игры и симуляции, AR квесты и др.

И, конечно же, такие технологии не могли обойти сферу образования, в которой они могут найти широчайшее применение.

Первое, что приходит в голову, – это использование уже готовых образовательных технологий. Таких, как, например, интерактивные обучающие пособия, AR-эксперименты, а также гиды в дополненной реальности, интерактивные инсталляции в музеях и многое другое.

Несколько примеров того, как используют виртуальную и дополненную реальность в современном мире, в известных компаниях, рассмотрены в Приложении 2.

Дополненная реальность очень эффективно влияет на образовательный процесс человека. По данных специалистов в области лингвистики и психологии, самые благоприятные условия для усвоения новых знаний — в детском и юношеском возрасте. Но отсутствие интереса, рассредоточенность и неумение концентрироваться на непростых вещах не позволяют нам эффективно получать образование в любом возрасте. А современная система образования конкурирует с развлекательной сферой и нуждается в механизмах восприятия, которые позволят вовлечь учеников в процесс усвоения новых знаний. Ведь эффективным обучением движет интерес, который нужно сначала сформировать, а затем поддержать. Для решения этой проблемы в отдельных зарубежных государственных и частных школах нашли решение — применение дополненной и виртуальной реальности.

AR создает эффект присутствия, очень ясно отображает связь между реальным и виртуальным миром. 3 D -изображение погружает человека в другую, виртуальную реальность, а движущиеся в нем объекты психологически и эмоционально привлекают человека, при этом активируя его внимание и восприимчивость к информационной составляющей. Вне зависимости от изучаемого предмета дополненная реальность привлекает к обучению учеников любого возраста своей простотой, наглядностью, красочностью и, самое главное, понятностью. AR -технологии создают привычную и удобную атмосферу для большинства школьников и повышают мотивацию к получению новых знаний.

Пользуясь приложениями с дополненной реальностью, ученики могут управлять объектами AR : перемещать их, поворачивать, изменять масштаб, рассматривать с разных сторон — другими словами, взаимодействовать с различными интерактивными элементами. Это дает большой импульс к развитию пространственного мышления, повышает качество получаемой информации и её усвоения, делает изучаемый предмет более привлекательным, способствует увеличению уровня познания. Благодаря синхронному объединению визуальной и аудиальной информации, которая происходит в реальности, создается полное погружение в информационную среду и активизируется интерес к ее восприятию. Ученики могут с равной степенью достоверности восприятия увидеть во всех подробностях известные музейные экспонаты, увидеть опасные физические и химические явления, провести экпериментально-практические работы на виртуальном оборудовании, которые в реальных условиях проблематично осуществить.

Современное образование не знает возрастных границ и рамок. Кроме того, виртуальная и дополненная реальность становятся доступнее, ведь в настоящий период для их использования необходимо иметь только современный смартфон. Буквально за несколько лет магазины мобильных приложений наполнились тысячами программ с поддержкой VR и AR .

Можно выделить несколько основных достоинств применения AR технологий в образовании .

Наглядность. Используя 3 D -графику, можно подробно показать химические процессы вплоть до атомного уровня. Причем ничто не запрещает углубиться еще дальше и показать, как внутри самого атома происходит деление ядра перед ядерным взрывом. Дополненной реальность способна не только дать сведения о самом явлении, но и продемонстрировать его с любой степенью детализации.

Безопасность. При изучении явлений угрожающих жизни и здоровью обучающихся на помощь приходят учебники с дополненной реальностью.

Вовлечение. Дополненная реальность позволяет менять сценарии, влиять на ход эксперимента или решать математическую задачу в игровой и доступной для понимания форме. Во время дополненного урока можно

Виртуальные уроки. Вид от первого лица и ощущение своего присутствия в нарисованном мире — одна из главных особенностей дополненной реальности.

Однако помимо всего, данная технология имеет ряд недостатков .

Объем. Любая дисциплина довольно объемна, что требует больших ресурсов для создания контента на каждую тему урока — в виде полного курса или десятков и сотен небольших приложений. Компании, которые будут создавать такие материалы, должны быть готовы заниматься разработкой довольно продолжительное время без возможности ее окупить до выхода полноценных наборов уроков.

Функциональность. Дополненная реальность, как и любая технология, требует использования своего, специфического языка. Важно найти верные инструменты для того, чтобы сделать контент наглядным и вовлекающим. К сожалению, многие попытки создания обучающих AR -приложений не используют все возможности виртуальной реальности и, как следствие, не выполняют своей функции.

Главным недостатком внедрения AR-технологий в образование является высокая стоимость и здоровьесбережение.

На современном этапе одним из лучших вариантов — это книги с дополненной реальностью ( ARB , Augmented Reality Book ). Они обладают следующими очень существенными преимуществами:

Не требуется кардинальное изменение методики преподавания.

Мы не ликвидируем бумажные учебники, к которым за много веков привыкли и педагоги, и обучаемые, а расширяем возможности учебника.

Это эволюционный, а не революционный путь.

Для начального знакомства с AR и VR технологиями такие готовые решения подходят идеально. Чаще всего встречаются приложения для таких предметов, как химия, биология (анатомия), геометрия, астрономия, но есть и достаточно редкие, например, которые могут научить вас рисовать.

Несколько Приложений дополненной реальности для Android рассмотрены в Приложении 1.

Специалисты заявляют, что наряду с BigData, облачными технологиями, искусственным интеллектом технологии дополненной и виртуальной реальности станут ключевыми технологиями четвертой промышленной революции, могут стать ключевым фактором вычислительной платформы следующего поколения. Переломный момент в развитии данных технологий ожидается в 2020 году [Future Reality, 2016].

Согласно прогнозам, технология виртуальной реальности будет внедрена приблизительно через 2–5 лет, дополненная реальность – через 5–10 лет.

Технологии виртуальной и дополненной реальности находят все большее практическое применение на предприятиях.

Контент и программное обеспечение можно также разделить на два типа:

• ориентированные на потребителя, призванные создать впечатления, эмоциональные переживания или обеспечить прямое информирование: реклама, игры и развлечения, демонстрация продукта и его характеристик;

• ориентированные на сотрудников, с тем чтобы те могли решать прикладные задачи и повысить экономическую эффективность:

обучение и формирование навыков;

прототипирование и визуализация;

помощь в эксплуатации оборудования;

Специалисты пришли к выводу, что, помимо сферы развлечений, в ближайшем будущем технологии виртуальной и дополненной реальности получат широкое распространение не только в сфере развлечений, но и в сферах недвижимости, коммерции и здравоохранения.

Значительный прирост в области технологий дополненной реальности, преобладание технологий дополненной реальности над технологиями виртуальной реальности обусловлены в первую очередь растущим спросом на устройства дополненной реальности в сфере здравоохранения, прогнозируется значительный спрос на системы индикации, выводимые на лобовые стекла, готовые программные решения с дополненной реальностью для сферы продаж и рост объемов инвестиций в создание устройств дополненной реальности.

Кроме того, популярность именно дополненной реальности можно объяснить следующими факторами:

более широкие возможности для применения;
простота разработки, более низкие технические требования;
широкий спектр устройств, в частности мобильных,
более низкая их стоимость.

В России наблюдаются во многом те же тенденции, что и в других странах. Более того, анализ развития событий на российском рынке виртуальной реальности в 2017 году позволяет сделать прогноз, что российские компании могут претендовать на заметное место на мировом рынке технологий виртуальной реальности.

Массовому распространению технологий виртуальной и дополненной реальности препятствует ряд факторов, связанных в основном с недостатками технологического характера, но можно ожидать, что к 2020 году существенные недостатки будут устранены.

Таким образом, прогноз развития для технологий VR / AR благоприятный.

З аключение

В результате своей работы я поняла, что применение и использование технологий VR / AR помогут подготовить учащегося к компетенциям и навыкам, как человека, отвечающего современным требованиям, помогут максимально развивать мышление и развивать творческий потенциал. Ведь в процессе работы над созданием AR и VR приложений учащийся как раз занимается творческой продуктивной деятельностью, результатом которой является проект – творческий продукт, обладающий новизной.

Следующий этап моей работы – научиться использовать некоторые приложения для создания объектов дополненной реальности.

Создание собственных разработок и приложений в настоящий момент дорого, долго, проблематично и требует специализированных знаний по программированию. Проекты дополненной реальности сложны и дороги в реализации, так как их могут создавать только специалисты узкого профиля. Кроме того, применение технологии дополненной реальности требует наличие достаточно дорогих современных портативных мобильных устройств (айфонов, смартфонов последних моделей работающих с приложениями для Андройд и IOS).

Несмотря на все трудности и проблемы, тем не менее, данная технология, представляющая синтез двух миров – реального и виртуального, имеет огромные перспективы в системе образования нового поколения.

Источники информации

Приложение 1. Приложения дополненной и виртуальной реальности для Android

Приложения дополненной реальности для Android

Star Walk 2

Google Переводчик

Одно из лучших мобильных приложений для путешественников. Среди всех его возможностей одна заслуживает особого внимания: вы можете навести камеру на дорожный знак, меню в кафе или какой-нибудь другой текст и тут же получить перевод. Функция работает на 38 языках. При этом вы можете загружать языковые пакеты, чтобы использовать приложение без доступа к Сети.

Если вы давно хотите научиться рисовать, но многочисленные самоучители не помогают, попробуйте SketchAR . Приложение использует в качестве наставника дополненную реальность. Возьмите чистый лист, выберите картинку или загрузите свою, и программа спроецирует на бумагу виртуальную копию изображения. Останется только обвести то, что вы видите на экране смартфона.

Wikitude

Приложения виртуальной реальности для Android :

Google Cardboard

Пожалуй, самое лучшее VR -приложения от компании Google для новичков. Оно является одной из must - have программ для владельцев таких очков, как Google Cardboard и им подобным. Программа поставляется со встроенными сервисами компании, вроде Google Earth , видеоплеером, фотосферой и демо-версиями некоторых 3 D объектов. Также Google Cardboard имеет каталог VR приложений и игр, что позволяет найти новый контент намного проще.

Видеопроигрыватель AAA VR Cinema

Приложение AAA VR Cinema является видеоплеером на Android , который позволяет воспроизводить локально хранящийся VR -контент на вашем смартфоне/планшете. Он довольно таки простой в использовании. Вы загружаете панорамное видео на ваш смартфон, а затем смотрите его через этот плеер в любом месте. Он имеет поддержку 180º и 360-градусных видео и отслеживание положение головы для более качественной картинки. Если вы хотите испытать приложение — оно абсолютно бесплатное для скачивания из Google Play .

Fulldive VR

Это приложение бесплатное для скачивания из Goolge Play и является обязательным к установке, если вы настоящий фанат виртуальной реальности.

Мы уверены, что это приложение уже стоит на ваших смартфонах. Однако VR -очки или шлем открывают в нем новые возможности просмотра видео контента. Это одна из первых платформ с 360-градусным видео, предназначенным для просмотра в шлемах виртуальной реальности.

Приложение 2. Как используют виртуальную и дополненную реальность в современном мире?

ClassVR

Это проект , получивший особое распространение в Европе. Его суть — использование очков дополненной и виртуальной реальности для обучения детей в обычных школах. Сервис предлагает одновременный запуск урока на всех очках учеников, паузы и индивидуальное обучение, более 500 разных ресурсов. Ученики могут не просто слушать преподавателя, а видеть все то, о чем он рассказывает.

Medical Realities

Нишевые решения — что используют в разных компаниях

KFC

Компания использует технологию виртуальной реальности, чтобы научить сотрудников правильно вести погрузочно-разгрузочные работы. Для этого используют шлемы виртуальной реальности и специальные манипуляторы. С помощью шлема можно отработать навыки или смоделировать аварийную ситуацию. А ещё весь процесс записывается на видео, чтобы сотрудники компании могли увидеть ошибки и не допустить их в реальной работе.

Уникальность этой энциклопедий в том, что ребёнок не просто листает книгу с красочными картинками, усваивая информацию. С помощью специального мобильного приложения эта книга оживает! Планеты двигаются вокруг Солнца, слон шевелит большими ушами и пускает фонтан из хобота, извергаются вулканы. Ребёнок сможет сам собрать настоящий автомобиль и покормить древнего динозавра.

Читайте также: