Сообщение на тему дополненная реальность как форма представления информации 7 класс

Обновлено: 02.07.2024

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.

Классификация AR-систем

визуальные – в таких системах источником информации для человека является изображение;
аудио – такие системы подают человеку информацию в виде звука;
аудиовизуальные – системы, которые соединили в себе два предыдущих типа.

геопозиционные – такие системы ориентируются, прежде всего, на сигналы систем позиционирования GPS или ГЛОНАСС, также могут использовать дополнительно компас и акселерометр для определения угла поворота относительно вертикали и азимута;
оптические – для подобных систем изображение, полученное с камеры, является источником информации.

стационарные – системы этого типа нельзя перемещать, так как это приведет к сбою работы;
мобильные – такие системы можно без труда перемещать. (Привести примеры, где применяются и пр.)

автономные – системы, задача которых заключается в том, чтобы предоставить пользователю нужную информацию;
интерактивные – происходит активное взаимодействие с пользователем, который на свои действия получает ответ от системы.

Современный этап исследований начался в 1990 году, когда исследователи фирмы Boeing решили использовать наголовные стереодисплеи при сборке и обслуживании самолётов, накладывая интерактивную графику на изображения реального мира.

Впервые объединить виртуальные объекты и изображение с камеры удалось Хироказу Като, который создал специальную библиотеку программного обеспечения. Сейчас же ведутся разработки, как по созданию программного обеспечения дополненной реальности, так и по изобретению портативных устройств на подобии Google Glass, которые были представлены в 2012 году.

Дополненная реальность (AR) позволяет обогащать мир новейшими технологиями, порождая уникальный комбинированный интерактивный опыт. Хотя в образовании дополненная реальность пока применяется довольно редко, но всё больше учителей, исследователей и разработчиков начинают двигаться в сторону более интерактивных обучающих методик. Многие такие методики вырастают в действительно интересные и творческие проекты. Здесь мы собрали несколько особенно интересных проектов такого рода, хотя конечно, на самом деле их гораздо больше. Примеры исспользования дополненной реальности в образовании.

В военной промышленности, медицине, образовании разработки приложений дополненной реальности идут медленнее, ведь в этих областях требуются более совершенные устройства. Несмотря на это первые шаги по внедрению технологии AR в подобные сферы жизни сделаны. Военные разных стран уже тестируют шлемы и очки, позволяющие им видеть данные о текущем местоположении, расположении собственных войск и передавать данные в штаб или авиационным силам.

Хирурги проводят операции в очках Google Glass, которые позволяют врачам вести видеоконференции с коллегами и вызывать с помощью голоса результаты различных анализов.

А вот приложение от Phobious позволит избавиться, например, от арахнофобии или от боязни уколов. Дополненная реальность станет отличным помощником при изучении школьных предметов или получении новых навыков.

Проект Chostman позволяет пользователям повторять действия, которые он видит поверх своих рук. Сейчас даже простые учебники становятся интереснее с технологией дополненной реальности. Ученики могут наглядно с помощью приложений рассмотреть то, о чем они читают.

Разработчикам приложений дополненной реальности и новых аппаратных средств есть, к чему стремиться. Исследования и разработки ведутся в разных направлениях. Например, гиганты Apple, Samsung и другие ведут разработки носимых устройств, управление которыми будет осуществляться с помощью голоса. А в будущем возможным станет и управление с помощью глаз. Важным вопросом является внедрение дополненной реальности в медицину, образование и военную промышленность.

Для работы с приложениями дополненной реальности чаще всего используют портативные устройства: новейшие мобильные телефоны, смартфоны, планшеты и пр.

дисплей,
устройство ввода,
устройство отслеживани,
процессор.

Head mounted displays (HMD), которые могут быть видео-прозрачным или оптико-прозрачным. Это устройство, которое не нужно держать в руках, потому что оно закрепляется на голове пользователя. Примером подобных устройств являются Google Glass, немецкие Talking Places, Smart Glasses от Vuzix;

В данный момент существует несколько типов устройства ввода для работы с дополненной реальностью. В случае смартфонов, телефон сам по себе может быть использован в качестве указательного устройства.

Наши гаджеты оснащены цифровыми камерами, GPS, акселерометрами, магнитометрами, гироскопами, которые и являются устройствами отслеживания. От данных, получаемых с этих устройств, зависит результат работы приложения AR.

Система дополненной реальности должна обладать мощным процессором и иметь достаточный объем оперативной и видео памяти для обработки изображений с камеры. В наше время вопрос мощности не столь актуален, так как современные устройства являются достаточно мощными, чтобы удовлетворить большую часть пользовательских запросов.

OpenCV – библиотека алгоритмов компьютерного зрения, обработки изображений и численных алгоритмов общего назначения с открытым кодом;
Vuforia SDK – это программное обеспечение для мобильных устройств, которое позволяет создавать приложения дополненной реальности. Оно использует технологию компьютерного зрения для того, чтобы распознавать и отслеживать плоские изображений и простые 3D-объекты в режиме реального времени;
ARToolkit – это библиотека компьютерного слежения для создания приложений с дополненной реальностью Для этого ПО использует возможности видео слежения, расчет реального положения и ориентации камеры по отношению к квадратному физическому маркеру в режиме реального времени;
Metaio SDK – готовая библиотека для создания мобильных приложений дополненной реальности;
String – библиотека для создания мобильных приложений ориентирована на iOS устройства;

В виртуальной реальности окружающий реальный мир полностью заменяется виртуальностью, пользователь не наблюдает реальные объекты. Дополненная реальность отличается тем, что позволяет человеку видеть и реальный мир, и виртуальные объекты.

Уже сегодня дополненная реальность применяется во многих отраслях человеческой деятельности. Благодаря активному развития мобильных и портативных устройств сфера применения дополненной реальности будет только расширяться.

Платформа SpaceAR позволяет создавать реалистичные виртуальные миры и объекты. Преимуществом платформы является то, что, в отличие от систем виртуальной реальности, в качестве базы она использует реальный мир, добавля виртуальные объекты, которые подчиняются законам физики и реалистично взаимодействуют с аудиторией, реагируя на их жесты, прикосновения, слова и даже эмоции.

П роект LearnAR показывает как можно использовать augment reality в школе, давая ответы с помощью меток, а также для визуального отображения каких-либо реальных объектов, как то - кости человека или его внутренние органы в биологии, или минералы в геологии.

Можно сделать вывод о том, что под термином "Дополненная реальность" понимается совмещение материальных и виртуальных объектов в реальном времени и пространстве. Нами были рассмотрены сферы применения данной технологии, затронуты реализованные и развивающиеся проекты. Основные проблемы реализации технологии "дополненной реальности" это малое количество специалистов в этой области и большие суммы на организации проекта. Из этого следует, что бы применить эту технологию уже сейчас нужно найти альтернативный вариант - более экономичный и не требующий больших знаний программирования. Этим вариантом является применение технологии кодирования QR-код.

Что такое дополненная реальность и каково ее место в образовании?

Характеристики AR-системы:

Совмещение реального и виртуального.

Взаимодействие в реальном времени.

Расположение в трехмерном пространстве.

AR строится на основе координат пользователя или маркера. Маркер — это объект в пространстве, считываемый специальным программным обеспечением для отрисовки на его месте виртуального объекта. Часто в качестве маркера используется простая одноцветная картинка.

AR произошла от VR — виртуальной реальности, цифровой имитируемой среды. Иногда встречается гибридная реальность, которая объединяет эти два подхода.

Отправной точкой истории развития технологии дополненной реальности можно назвать 1957 год, когда изобретатель Мортон Хейлиг создал Сенсораму — первый в мире виртуальный симулятор. Уже тогда технология была ориентирована на образование. В документах на получение патента Мортон Хейлиг привел следующее обоснование своего изобретения:

Сегодня существуют различные библиотеки AR с открытым API для мобильных разработчиков, системы и программы для трехмерного моделирования. Рассмотрим, как в школе можно использовать межплатформенную среду разработки компьютерных игр Unity и частично бесплатную библиотеку Vuforia.

1. Скачайте бесплатную версию Unity и установите на компьютер. Доустанавите прямо из Unity программы для создания проектов на Android: Android Studio (SDK), Android NDK, Java (JDK).

2. Зарегистрируйтесь на сайте Vuforia для создания базы меток. Каждой базе присваивается свой лицензионный ключ.

6. Теперь, при наведении камеры на распечатанный лист чертежа, можно увидеть 3D-модель чертежа.

7. С помощью Unity скомпилируйте приложение для установки его на смартфон.

Проблемы AR и VR в сфере образования

Неправильная оценка и отсутствие понимания возможностей использования виртуальной реальности в образовании;
Неверное представление об эргономических характеристиках современных аппаратных средств виртуальной и дополненной реальности в образовании;
Слабая проработанность психологопедагогической базы проектирования, реализации и применения средств обучения с использованием виртуальной и дополненной реальности;
Использования VR и AR может привести к неопределенности восприятия, превращение реальности в обыденность и эскапизм;
Высокая стоимость электронных устройств с AR;
Сбор и хранение информации, необходимой для реализации AR, требует много времени и усилий;
Требуется высокая скорость обработки данных.

Однако уже в ближайшем будущем образование высокого уровня станет немыслимым без технологий дополненной реальности и виртуальной реальности. AR и VR позволяют развивать пространственное мышление, открывают новые возможности для дифференциации обучения, во много раз усиливают наглядность пособий и помогают познавать мир через личный опыт.

Что же такое дополненная реальность? Первое, что придёт в голову любому человеку - это всем известные мечты о виртуальности, полном погружении, будь то кино или компьютерная игра. Однако, это далеко не так.

Знакомство

Дополненная реальность - это целая методика, позволяющая дополнять реальный мир новой информацией с помощью цифровых технологий.

Другое определение - смешанная реальность воспринимаемая с помощью добавленных компьютером элементов в текущем времени.

Ученый Рональз Азума определил в 1997 году, что технология дополненной реальности - это система, совмещающая виртуальное и настоящее, взаимодействующая в текущем времени и работающая в 3D.

Как вы можете видеть, понятие виртуальной реальности является лишь частью чего-то намного большего, чем просто аксессуара для развлечений.

Первые шаги

Для того чтобы разобраться, что такое дополненная реальность, не обязательно понимать процессы, протекающие в компьютере. Люди, для которых слова о виртуальности ничего не говорят и не разъясняют, могут вспомнить примеры из детства.

У вас в юности был принтер или компьютер? Это сейчас люди не могут представить себе жизнь без цифровых технологий, а в далёких 90-х дети писали сочинения и рефераты от руки. Кажется, где тут можно найти дополненную реальность? Рефераты в школах писались на альбомных листах А4. Кто поумней, чтобы выходило ровно, разлиновывал лист с помощью карандаша и линейки, а вот некоторым везло больше. В семьях частенько можно было встретить трафарет - лист бумаги с четко и ярко нанесёнными черными линиями. Если на него сверху положить альбомный лист, то эти линии будут видны насквозь, и человек сможет писать как по линейке. Трафарет дополнял альбомный лист строками.

А может кто-то помнит трафареты в инженерных и конструкторских бюро. Прозрачные плёнки, на которые наносятся варианты схем и чертежей, для того чтобы можно было наложить на оригинал.

В российской армии до сих пор используются стеклянные столы с двойной поверхностью и подсветкой. Между двумя плоскостями кладётся карта местности, а на верхнем прозрачном покрытии рисуются планы боевых действий. Таким образом создаётся прообраз рабочего виртуального места.

Инновации Microsoft

Разработка современных приложений не стоит на месте. У многих на слуху сейчас сведения о том, что различные компании разрабатывают очки дополненной реальности. Примером этой технологии можно назвать Microsoft HoloLens. Это современный гаджет, выполненный в виде очков, предназначенных для создания дополненной реальности. Устройство контролируется с помощью жестов или голосовых команд и позволяет управлять виртуальными объектами, создаваемыми поверх реальных, которые видны сквозь прозрачные линзы.

Во время презентации этого гаджета был устроен просмотр 3D видео, а также продемонстрирована возможность создавать трёхмерные объекты. Более того, создатели заверяют, что модели, созданные в их устройстве, можно сразу отправлять на 3D-принтер и печать.

Механизм работы этих очков не использует голограмм, а просто создаёт изображение на поверхности линз таким образом, чтобы можно было отслеживать движения глаз. По сути, вся виртуальная картинка остаётся исключительно в вашей голове. Для работы этих очков не требуются какие-либо камеры, датчики или подключение к компьютеру.

Первооткрыватели Google

Несмотря на очевидный прогресс в создании очков дополненной реальности у Майкрософт, первыми, кто создал работающий прототип, стали специалисты из Google X. Так называемые google glass были презентованы в 2012 году и должны были совмещать в себе видеодневник, дополненную реальность, мобильную связь и интернет.

Гаджет крепится на голову, он снабжен маленьким дисплеем и камерой. Управление происходит голосом по ключевому слову. Идея была реализована для людей, носящих корректирующие зрение очки дополненной реальности, таким образом, чтобы можно было заменять линзы под каждого индивидуально.

Играем в жизнь

Как ни странно, игры дополненной реальности вошли в нашу жизнь относительно давно. Разумеется, относительно создания очков. Интересный факт - индустрия развлечений всегда на шаг впереди серьёзных проектов. К сожалению, а может быть и к счастью, они не приобрели формат массового увлечения. Скорее всего, для того чтобы это произошло, необходим массовый переворот в сознании. Хотя есть вероятность, что человечество просто боится в итоге перепутать реальность и виртуальность. Приведём пару игр, использующих технологию дополненной реальности.

Real strike - это даже не игра, а просто приложение. В ней используется камера вашего смартфона. При запуске включается камера, и на картинку накладывается модель оружия. Противников нет. Так что пользователь со спокойной душой может "отстреливать" докучающих соседей, хамов на дороге, доставшего начальника. Неплохое приложение для разрядки нервов.
Одним из популярных жанров компьютерных игр является так называемый Tower Defense. Толпы озлобленных монстров, пытающихся разрушить вашу башню. Действие игры дополненной реальности AR Defender 2 происходит у вас в комнате, кабинете или классе. Точно так же, как и в предыдущем варианте, камера гаджета считывает информацию об окружающем пространстве и уже на него выводит изображение. Продвинутый движок приложения абсолютно четко воспринимает неровности поверхности, что обеспечивает еще более высокий уровень погружения.
Хороший способ провести перерыв на работе - это сыграть в виртуальный баскетбол. Приложение AR Basketball, позволяет создавать образ баскетбольной корзины на том месте, куда прикреплён специальный QR код. Вы можете распечатать его и поместить на любую поверхность, хоть просто на стену, хоть на кружку с кофе.

Не до игр

Если вы являетесь серьёзным человеком, считающим, что играм не место в нашей жизни вообще, то существуют приложения дополненной реальности для служебной деятельности. Тысячи программ и утилит, позволяющих сделать хороший маркетинговый ход.

Как вам идея установить в магазине одежды в примерочных системы дополненной реальности так, чтобы посетители не брали вещи с вешалок, а просто примеряли их на компьютере?
Или проходившая акция канала National Geographic, приобщавшая людей к миру дикой природы без выезда за пределы города.
Возможность создавать в приложении 3D проект здания, с переносом с места на место без особых проблем.
Если вы заядлый турист, то браузеры дополненной реальности помогут вам отыскать любую необходимую информацию по месту, где вы находитесь, или найти дорогу, если заблудились.

Своими руками

Если вы практикующий программист и вас интересует дополненная реальность, как сделать её самому, подскажет Swarp SDK. Разработанный российскими программистами продукт служит для создания приложения дополненной реальности в "домашних" условиях. Поскольку программирование является сложным творческим процессом, вникать в тонкости сего действия не будем, а просто опишем общий интерфейс программного обеспечения.

Bin - директория, в которой находятся все библиотеки Swarp SDK, а также движок управления Mogre.
Docs - тут хранится вся документация, лицензионное соглашение, а также FAQ пользователя.
Examples - тут собраны примеры, созданные разработчиками Swarp SDK.
Trackable - здесь есть несколько готовых маркеров, необходимых для размещения виртуального объекта в реальности.
Utilites - существует 3 встроенных утилиты, две из которых служат для просмотра лицензии и общих сведений о приложении, а вот третья создаёт маркеры для объектов дополненной реальности.

С помощью этого программного обеспечения создаётся дополненная реальность, программы, её использующие, а также коды, необходимые для реализации виртуальности в реальной жизни.

Примеры

Дополненная реальность уже прочно вошла в повседневность многих людей. Если не считать компьютерные технологии и гаджеты, то человечество использует ее для решения самых разных задач.

В современных боевых самолётах и вертолётах с помощью систем дополненной реальности реализуется индикаторная панель, режим прицеливания, в общем всё, что можно просто и быстро посмотреть, не отвлекаясь на остальную приборную доску.

В полиграфии дополненная реальность используется также в достаточно больших объёмах. В различных журналах, газетах, путеводителях или картах помещаются специальные коды, которые необходимо считывать особыми браузерами, предназначенными для их просмотра. В таких отметках может находиться абсолютно любой цифровой контент - текст, видео, изображения или даже музыка.

Дополненная реальность на андроид-платформе реализуется в виде игровых и развлекательных приложений.

В медицине также используется эта технология. Например, для локализации опухоли в каком-либо органе проводят сканирование, а затем накладывают результат на модель пораженного органа, таким образом сохранив больше здоровой ткани. Дополненная реальность уже сейчас спасает тысячи жизней. Даже несмотря на то, что находится ещё в зачаточном состоянии.

Будущее

Технология дополненной реальности всё глубже проникает в нашу жизнь. Уровень распространения кибертехнологий и их интеграции в сферу жизнедеятельности человечества настолько высок, что в скором времени нам могут не потребоваться многие привычные сейчас вещи. Несмотря на то, что приложения дополненной реальности сейчас не очень популярны, возможно, из-за того, что требуют от человека хоть каких-то действий - выйти на улицу, пошевелиться. Сложно сказать, что станет с человечеством в ближайшее время благодаря этим технологиям. Мы можем либо полностью атрофироваться, сидя за компьютерами, либо шагнуть в новый мир, полный интереснейших событий, технологий, аттракционов. то есть заиграться, полностью погрузившись в виртуальность.

Читайте также: