виртуальная реальность что это такое кратко
Виртуальная реальность (VR) — как создается и зачем нужна
Опубликовано admin в 4 мая, 2021 4 мая, 2021
Выражение «виртуальная реальность» состоит из определений этих двух слов. «Виртуальный» можно идентифицировать как близко, а «реальность» — это то, что мы переживаем как люди. Таким образом, термин «виртуальная реальность» или VR (Virtual Reality) в основном означает «почти натуральность». Это, конечно, может означать и что угодно, но обычно относится к определенному типу эмуляции действительности.
Мы познаем мир через наши чувства и системы восприятия. Нас учили, что у человека есть пять чувств:
Однако это только самые очевидные. На самом деле у людей их гораздо больше, например, чувство равновесия. Эти и другие сенсорные входы, а также специальная обработка сенсорной информации мозгом гарантирует, что у нас будет богатый поток данных из окружающей среды в наш разум.
Все, что мы знаем о нашей реальности, приходит через чувства. Другими словами, весь наш опыт существования — просто комбинация рецепторов и мозговых механизмов формирования этой информации.
Само собой разумеется, что, если вы сможете предоставить что-то новое своим органам чувств с помощью выдуманной информации, то и ваше восприятие реалий также изменится в ответ на нее. Будет представлена новая версия реальности, которой на самом деле нет, но с вашей точки зрения она будет воспринята как настоящая. Это и есть виртуальная реальность.
Следовательно, VR влечет за собой представление нашим органам чувств виртуальной среды, созданной компьютером, которую мы можем каким-то образом исследовать.
Что такое VR — техническая точка зрения
С технической точки зрения ответить на вопрос — «что это такое?» просто. VR — это термин, используемый для описания трехмерной компьютерной среды, которую можно исследовать и с которой можно взаимодействовать. Мы становимся частью виртуального мира или погружается в эту среду и, находясь там, можем манипулировать объектами или выполнять ряд действий.
Как создается виртуальная реальность?
Сегодня технология VR обычно реализуется с использованием компьютерного моделирования. Для этой цели используется ряд систем, таких как:
Они используются, чтобы стимулировать наши чувства вместе, создать иллюзию правдоподобности.
Специальные очки для VR
Это сложнее чем кажется, поскольку наши чувства и мозг эволюционировали, чтобы предоставить нам точно синхронизированный и опосредованный опыт. Если что-то не так, мозг дает об этом знать. Эти проблемы, отделяющие убедительный или приятный опыт виртуальной реальности от резкого или неприятного, по большей части являются техническими.
Технологии VR должны учитывать нашу физиологию. Например, поле зрения человека не похоже на видеокадр. У нас есть (более или менее) 180 градусов зрения, и, хотя вы не всегда осознаёте свое периферическое зрение, если бы оно исчезло, вы бы заметили. Точно так же, когда, то, что ваши глаза и вестибулярная система говорят вам, находится в противоречии, вызывает укачивание. Именно это происходит с некоторыми людьми на лодках или в машине.
Если при реализации трехмерной обстановки удастся добиться правильного сочетания аппаратного, программного обеспечения и сенсорной синхронности, то будет достигнуто нечто, известное как ощущение присутствия. Где субъект действительно чувствует, что он присутствует в этой среде.
Зачем нужна виртуальная реальность?
Может показаться, что VR требует больших усилий, и это действительно так!
Что делает разработку стоящей?
Потенциальная ценность развлечения очевидна. Фильмы и видеоигры, создающие эффект погружения, являются хорошим примером. В конце концов, индустрия развлечений — это многомиллиардный бизнес. Но у виртуальной реальности есть много других, более серьезных применений, в том числе:
VR может привести к новым и захватывающим открытиям в этих областях, которые влияют на нашу повседневную жизнь.
Если что-то делать в реальности слишком опасно, дорого или непрактично, виртуальная реальность — это ответ. Она позволяет нам идти на виртуальный риск, чтобы получить реальный опыт, — от стажеров-пилотов истребителей до начинающих хирургов.
По мере того, как стоимость VR снижается и она становится все более популярной, мы можем ожидать, что на первый план выйдут более серьезные применения, такие как приложения для обучения или повышения производительности.
Виртуальная реальность и ее родственник, дополненная реальность, могут существенно изменить способ взаимодействия с цифровыми технологиями. Сделать их более приближенными к людям.
Особенности систем симуляции
Существует много различных типов систем виртуальной реальности, но все они обладают одинаковыми характеристиками, такими как способность позволять человеку просматривать трехмерные изображения. Эти изображения кажутся в натуральную величину.
Кроме того, они меняются по мере того, как человек перемещается по окружающей среде, что соответствует изменению поля его зрения. Цель состоит в том, чтобы добиться плавного соединения движений головы и глаз и соответствующей реакции, например изменение восприятия. Это гарантирует, что виртуальная среда будет одновременно реалистичной и приятной.
Виртуальная среда должна обеспечивать соответствующие отклики — в реальном времени — по мере того, как человек исследует свое окружение. Проблемы возникают, когда есть задержка между действиями и реакцией системы или задержка, мешающая их восприятию. Человек осознает, что находится в искусственных условиях, и соответствующим образом корректирует свое поведение, что приводит к неестественной, механической форме взаимодействия.
Цель состоит в том, чтобы создать естественную, плавную форму коммуникаций, которая приведет к незабываемым впечатлениям.
Резюме
Виртуальная реальность — это создание виртуальной среды, представленной нашим чувствам таким образом, что мы воспринимаем ее так, как если бы мы действительно были там. Для достижения результата используется множество технологий (к ним можно отнести 5G сеть) и представляет собой технически сложный процесс, который должен учитывать наше восприятие и познание.
Технология VR становится все более дешевой и распространенной. Мы можем ожидать намного больше инновационных применений в будущем и, возможно, фундаментального способа общения и работы благодаря возможностям виртуальной реальности.
Как работает VR? Разбор
У VR есть такая особенность. Все, кто попробовал нормальный VR обязательно хотят подсадить на эту тему всех своих друзей и близких. Всё дело в том, что VR — это потрясающие ощущения, о которых невозможно рассказать. Это обязательно надо пробовать самому.
Но VR — это не только крутой опыт. Это еще и крутые технологи, которые какие-то 10 лет назад назвали бы фантастикой, а теперь они доступны нам в домашних условиях.
Сегодня мы расскажем вам про все крутые технологические фишки в современных VR-девайсах. А поможет мне в этом первая в мире модульная VR система — HTC Vive Cosmos Elite.
Трекинг
Как понимаете, подменить нашу реальность на виртуальную — задача непростая. Поэтому в мире VR применяются очень хитрые технологии. И первый интересный набор технологий, который используется в VR шлемах — это трекинг.
К трекингу в современных VR шлемах есть два кардинально разных подхода. Первый называется inside-out tracking или внутренний трекинг. Он работает незамысловато.
На шлеме размещаются несколько камер с широким углом обзора, которые отслеживают ваши контроллеры и положение шлема относительно предметов окружающей среды. А чтобы контроллеры точно были видны — они подсвечиваются. Плюс такого подхода, в том что он дешевый и простой в настройке и использовании.
Такая система трекинга используется в Oculus Rift S и Quest, а также у младшего HTC Vive Cosmos.
Другая система называется Lighthouse, что переводится на русский как маяк. Но проще всего систему назвать внешний трекинг. В ней маяки или базовые станции ставятся друг напротив друга очерчивая вашу игровую зону и поехали.
Сначала первая базовая станция мигает инфракрасным светом. Сразу за ним испускается широкий падающий лазерный луч. Каждое ИК-мигание это начало отсчета. И так 60 раз в секунду.
С момента получения первого мигания шлем и контроллеры начинают отсчет 1,2,3 и так далее. Затем их датчики улавливают лазерный луч. Но из-за смещения датчиков в пространстве один датчик уловит луч на отсчете 3, другой на 5, третий, например, на 11. И как раз базируясь на этой задержке в отсчете от датчиков и рассчитывается положение шлема и контроллеров в пространстве.
Внешний треккинг куда более точный и надежный. Но в начале немного времени придется потратить на установку маяков — я их поставил на штативы, но можно положить на полку или прикрепить к стене.
Такая система используется в Oculus Rift, Valve Index, HTC Vive первой волны, и в текущем HTC Vive Cosmos Elite. Но конкретно с Vive Cosmos есть нюансы.
В самом начале я вам сказал, что Vive Cosmos — это целая модульная экосистема. Которая состоит на данный момент состоит из двух предложений:
В обеих версиях используется один и тот же шлем, но в них используются разные модули. Так в базовой комплектации в шлеме установлена передняя панель с внутренним трекингом. На ней целых шесть камер с широким обзором на 310 градусов. Также в комплекте нет маяков и контроллеры соответственно там для внутреннего трекинга — светящиеся.
А в Elite в комплекте идут все модули для внешнего трекинга. Но весь прикол в том, что меняя модули одну модель можно превратить в другую.
Например, можно проапгрейдиться с младшей модели на старшую. А можно пойти дальше и подключить к старшей модели самые продвинутые контроллеры с трекингом всех пальцев Knuckles от Valve Index. Представляете, они прекрасно будут работать, если вы конечно где-то их найдёте.
Экраны
Следующая важная технология — это экраны. Критичным для экрана в VR является время задержки отображения. OLED-экраны самые быстрые, поэтому с них и началось освоение. Но с ними возникла другая проблема.
Дело в том, что когда вы используете VR шлем, ваши глаза находятся очень близко к дисплеям и крайне важно иметь очень высокое разрешение и плотность пикселей. Поэтому OLED-дисплеи для VR сегодня — не лучший выбор. В OLED диоды находятся на почтенном расстоянии друг от друга и используется PenTile-раскладка. Поэтому такие дисплеи выглядят зернистыми и появляется эффект москитной сетки. В будущем эти проблемы скорее всего решит microLED.
А пока лучший выбор для VR — это именно Super-Fast LCD. По сути, это тот же IPS только быстрый. Именно такой стоит в HTC Vive Cosmos Elite.
Второй важный параметр — это частота обновления она должна быть минимум 80 Гц, а лучше 90 или выше. Сейчас самая высокая частота у шлема Valve Index — 144 Гц, но на практике вряд ли вы найдет компьютер, который может выдавать такой FPS, ведь в VR нужно рендерить две разные картинки одновременно, для левого и правого глаза.
Что мы имеем в Vive Cosmos Elite? Те самые Super-Fast LCD дисплеи, частота обновления 90 Гц и самое высокое на потребительском рынке разрешение 1440 × 1700 пикселей для каждого дисплея, в итоге получается 2880 x 1700 пикселей.
В Valve Index и HTC Vive Pro разрешение немногим меньше — 1440 × 1600, то есть разница всего 100 пикселей в высоту. И кажется что это немного, но в VR-шлеме эта разница ощущается и в том числе играет в пользу угла обзора.
Это третий важный параметр в VR. Тут он 110 градусов благодаря линзам, которые наложены на экран для придания изображению сферической картины, привычной нашему глазу.
Чем больше угол обзора, тем меньше выражается эффект «экранного окна» и мы больше приближаемся к полному охвату человеческого зрения. Более того в HTC Vive Pro был OLED-экран, поэтому переход на IPS (Super Fast LCD) и увеличение разрешения тут очень заметны.
Еще одна крутая технология, о которой хотелось бы рассказать, сейчас есть в профессиональных решениях от HTC. Это система трекинга глаз — Vive Pro Eye и она позволяет реализовать технологию фовеального рендеринга.
Дело в том, что наш глаз видит четко только ту область куда он сфокусирован, все что вокруг он воспринимает чуть размыто. Зная, куда направлен взгляд в тот или иной момент, можно отображать эту область с максимально возможным качеством. А остальную область на экране можно не рендерить в полном качестве. В итоге такой лайфхак дает серьезное улучшение картинки при одинаковом железе. Это очень крутая технология. Сейчас даже научились отслеживать саккады.
Беспроводные технологии
Окей идём, дальше. Как вы считаете, что больше всего мешает погружению в виртуальную реальность. Думаете невысокое разрешение? Нет, это не так. Самое большое ограничение сегодня — провода!
И вот у HTC есть огромный козырь в рукаве. Существует беспроводной набор — VIVE Cosmos Wireless Adapter Attachment Kit. Эта штука работает на особенном стандарте Wi-Fi — 802.11ad. Это не Wi-Fi 6 и не Wi-Fi 5. Стандарт называется WiGig и работает он на частоте 60 ГГц, поэтому скорость фантастическая и нет задержек.
Но самая главная VR-технология — это игры! Поэтому подрубаем всё и играем!
Один из Мифов VR, что не во что играть, а это вообще не так. У HTC есть свой сервис подписки Viveport. Cейчас там 1168 тайтлов, совместимых с Cosmos Elite. При этом 2 месяца подписки вам сразу дают в подарок. Но если сразу с головой пустить в VR, то это безусловно Half Life Alyx!
Поверьте мне, только ради этого одного стоит попробовать VR. Когда я впервые включил Alyx, я минут сорок стоял в первой локации на балконе кидал вниз банки разглядывал все вокруг и просто восторгался.
Многих волнует вопрос укачивания в шлемах виртуальной реальности. Проблема может возникать от нескольких параметров — низкая точность трекинга или например высокая задержка — тут с этим проблем нет. В играх, где вы стоите на месте, например, в том же Beat Saber, я сразу чувствовал себя комфортно!
Но при этом, если вы хотите чувствовать себя как рыба в воде в любом VR мире, вестибулярку придется подучить. Это больше касается моментов, когда ваш персонаж в игре перемещается, а вы стоите или сидите на месте. Именно от этого и возникает конфликт: мозг не понимает, как такое может быть. Поэтому для плавного погружения лучше выбирать режим перемещения «телепорт», а потом плавно пробовать полное перемещение, мне хватило недели, играя час в день, чтобы весь дискомфорт прошел. Потом остается только кайфовать — и это того стоит!
Half Life Alyx отлично подходит для такого обучения — но это всего один проект, который при этом безусловно лучший. Я уверен, что будут появляться проекты еще круче, они уже в разработке.
Другой отличный пример Walking Dead: Sins and Sinners. Но этот проект я не рекомендую людям со слабыми нервами. Ещё есть вирусный Beat Saber, в котором я провел немало часов. В общем и целом, игр хватит не на один месяц игры.
Кстати, чего не хватает во многих шлемах, это связи с внешним миром. В HTC Vive Cosmos можно «открыть забрало» — откинуть экран и посмотреть, что происходит вокруг.
Будущее VR
Но давайте заглянем, куда же будет двигаться в VR в ближайшие годы. Естественно, мы хотим полного погружения в виртуальные миры как в фильме Get Ready Player One или в русском переводе «Первому игроку приготовиться». Поэтому уже сейчас начали появляться VR-костюмы с отдачей, либо их можно собрать самому.
Экосистема Vive Cosmos подразумевает подключение дополнительных модулей, которые можно закрепить на ногах или других частях тела. Это даст вашему аватару еще больше живости. Уже сейчас некоторые энтузиасты используют такие модули для VR-чата и в других социальных VR-платформах. История с Covid только подталкивает это развитие вперед.
Лично я уже посетил несколько VR-ивентов, презентаций, концертов, даже ходил в кино с друзьями. Это целый мир, который появляется и быстро развивается при нас. Мир с безграничными возможностями не только в играх.
Кроме общения вы можете творить в VR, создавая 3D-модели, как скульпторы, архитекторы, аниматоры.
Говоря о кино, Джон Фавро при съемках Маугли активно использовал VR для погружения актеров в мир будущего фильма. И с каждым днем появляется все больше профессионального софта для разных областей. Уверен, что скоро появятся профессии, которые будут существовать только в VR.
Понятно что сейчас VR — это дорогое удовольствие. Шлем HTC Vive Cosmos Elite в России стоит 100 тысяч рублей. При этом можно докупить беспроводной адаптер. Не стоит забывать, что для игр в VR понадобится и еще и мощный ПК.
Порог входа — высокий, но за билет в будущее иногда стоит заплатить, особенно когда хочется попасть туда раньше остальных.
Виртуальная реальность: все, что вам нужно знать
Сегодня прогресс достиг действительно небывалых высот, а новое поколение способно использовать такие возможности, о которых еще 10-15 лет назад люди лишь мечтали. То, что было мистикой и волшебством, сегодня стало техническим прогрессом. Один из таких моментов – это виртуальная реальность. Сегодня мы поговорим о том, что такое VR и как ее используют в различных сферах.
Определение виртуальной реальности
Виртуальная реальность – это созданный с помощью технического и программного обеспечения виртуальный мир, передающийся человеку через осязание, слух, а также зрение и, в некоторых случаях, обоняние. Именно объединение всех этих воздействий на чувства человека в сумме носит название интерактивного мира
Она, VR, способна с высокой точностью имитировать воздействия окружающей виртуальной действительности на человека, но для того, чтобы создать действительно правдоподобный компьютерный синтез из реакций и свойств в рамках интерактивного мира, все процессы синтеза просчитываются, анализируются и выводятся в качестве поведения в реальном времени.
Использование виртуальной реальности многогранно: в 99 процентах случаев одушевленным и неодушевленным предметам, созданным при помощи такой технологии, присущи точно такие свойства, поведение и движение, какие есть у их настоящих прототипов. При этом пользователь в состоянии оказывать на все одушевленные и неодушевленные объекты влияние согласно реальным законам физики (если игровым процессом не предусмотрены другие законы физики, что случается крайне редко).
Принцип работы
Многим интересно, как именно действует технология. Вот три главных компонента, которые используются практически при любом взаимодействии с виртуальной средой:
Эффект полного присутствия
Уже по термину полного присутствия понятно, о чем именно идет речь: мир – это виртуальная реальность. Это значит, что пользователь будет ощущать себя именно там, где находится игра, и он может взаимодействовать с ней. Пользователь поворачивает голову – персонаж тоже поворачивает голову, человек шагает в своей комнате – игрок движется в интерактивной реальности. До сих пор идут споры – возможно ли полное погружение в виртуальную реальность?
The Leap – отслеживание пальцев и кистей
Эффект от полного присутствия достигается за счет устройства The Leap. Это устройство, использующее сложную систему отслеживания каждого движения, все еще остается частью очень дорогих и ТОПовых шлемов. Однако алгоритм работы достаточно прост, и он присутствует в немного измененном виде в другом устройстве, а именно в шлеме HTC Vive.
Как контроллер, так и шлем в HTC Vive, оснащены множеством фотодиодов – небольших приборов, преобразовывающих световую энергию в электрическую.
Важный момент! Вообще человек ежедневно сталкивается с фотодиодами и их работой. Как пример, это фотодиод, отвечающий за освещение смартфона. Фотодиод определяет, сколько именно освещения падает на него, и, на основе этих данных, регулирует уровень яркости
Такой же принцип полного присутствия используется и в шлеме. В комплекте со стандартным ВР-шлемом идут две станции, которые через временные интервалы пускают пару лучей – это горизонтальный и вертикальный лучи. Они пронизывают комнату и добираются до фотодиодов на устройстве шлема и контроллера. После этого фотодиоды начинают свою работу, и за несколько секунд происходит обмен информационными данными, в ходе которого датчики передают положение контроллеров и шлема.
В этом заключается алгоритм создания полного присутствия.
Какие существует разновидности VR
Официально сейчас существует три разновидности виртуальной реальности:
VR шлемы
Стартом интерактивной реальности можно считать создание трех шлемов:
Главная разница между этими тремя гаджетами заключается лишь в компаниях-производителях. В остальном же они похожи. Все три шлема отличаются портативностью и обеспечением полного погружения в игровой процесс.
Плюсы и минусы виртуальной реальности
Плюсы:
Минусы:
К минусам можно отнести следующие моменты:
Применение виртуальной реальности
VR можно использовать в таких сферах, как:
VR – вредно это или нет?
Пока что можно отметить, что никаких глобальных исследований в этой области не проводилось, однако первые выводы сделать уже можно. Так как VR еще только-только разрабатывается (и это действительно так), у многих могут появляться неприятные ощущения при продолжительном использовании этой технологии. В частности, человек будет ощущать головокружение и тошноту.
Пока что нет никаких доказательств того, что VR отрицательно действует на зрение. Отрицательный эффект, несомненно, есть, однако он не настолько велик, чтобы бить тревогу. Поэтому пока неизвестно, виртуальная реальность, что это такое – вред или польза.
VR – что ждет в будущем?
Сегодня виртуальная реальность не до конца доделана, поэтому могут появляться неприятные ощущения. В будущем же появится множество устройств, копий и аналогов, которые не будут отрицательно действовать на человеческий организм и психику.
Также устройства VR смогут решить проблемы с потреблением информационных данных, а сеансы станут такими же стандартными и обыденными, как и обычные игры на компьютере или приставках в наши дни.
Вывод
Виртуальная реальность – пока что бездонная пропасть для исследования и улучшения алгоритмов работы. Сегодня технологии продвигаются очень быстро, поэтому можно с уверенностью сказать, что в ближайшем будущем рыночная стоимость комплекта будет по карману человеку со средним достатком.
Что такое виртуальная и дополненная реальность? Принцип работы VR и AR технологий
Виртуальная реальность (VR) – это созданный с помощью технического и программного обеспечения виртуальный мир, передающийся человеку через осязание, слух, а также зрение и, в некоторых случаях, обоняние. Именно объединение всех этих воздействий на чувства человека в сумме носит название интерактивного мира.
Пространство в виртуальной реальности представляет собой мир смоделированный с помощью компьютерных технологий, в который пользователь может погрузиться с помощью специальных сенсорных устройств. Свойства VR весьма разнообразны, но полный набор встречается редко. Рассмотрим основные критерии, с помощью которых создается виртуальная реальность:
VR способна с высокой точностью имитировать воздействия окружающей виртуальной действительности на человека, но для того, чтобы создать действительно правдоподобный компьютерный синтез из реакций и свойств в рамках интерактивного мира, все процессы синтеза просчитываются, анализируются и выводятся в качестве поведения в реальном времени.
Навигация по материалу:
Принцип работы технологии виртуальной реальности
Виртуальная реальность — это генерируемая с помощью компьютера трехмерная среда, с которой пользователь может взаимодействовать, полностью или частично в неё погружаясь.
Многим интересно, как именно действует технология. Вот три главных компонента, которые используются практически при любом взаимодействии с виртуальной средой:
VR можно использовать в таких сферах, как :
Типы виртуальной реальности
VR можно разделить на несколько классификаций, отличающихся техническими и воспринимаемыми спецификациями.
VR с эффектом полного погружения
Этот тип подразумевает наличие трех факторов:
VR без погружения
Не каждому и не всегда необходимо полное погружение в альтернативную реальность. К типу «без погружения» относятся симуляции с качественным изображением, звуком и контроллерами, в идеале транслируемые на широкоформатный экран.
Также в эту категорию попадают такие проекты, как археологические 3D-реконструкции древних поселений или модели зданий, которые архитекторы создают для демонстрации своей работы клиенту.
Все перечисленные выше примеры не отвечают стандартам VR в полной мере, но позволяют прочувствовать моделируемый мир на несколько уровней глубже, чем другие средства мультимедиа, а потому причисляются к виртуальной реальности.
VR с совместной инфраструктурой
Сюда можно отнести «виртуальные миры» вроде Second Life и Minecraft. Единственное свойство из перечисленного выше, которого им не хватает для полного комплекта — создание эффекта присутствия: такие миры не обеспечивают полного погружения (в случае с Minecraft это касается только стандартного управления — у игры уже существует версия для виртуальной реальности, поддерживающая шлемы Oculus Rift и Gear VR). Тем не менее, в виртуальных мирах хорошо прописано взаимодействие с другими пользователями, чего часто не хватает продуктам «настоящей» виртуальной реальности.
Виртуальные миры используются не только в игровой индустрии: благодаря таким платформам, как 3D Immersive Collaboration и Open Cobalt можно организовывать рабочие и учебные 3D-пространства — это называется «совместная работа с эффектом присутствия».
Создание возможности одновременного взаимодействия в сообществе и полного погружения сейчас является одним из важных направлений развития VR (вспомним тот же Minecraft).
VR на базе интернет-технологий
Специалисты в области компьютерных наук разработали способ создания виртуальных миров в Интернете, используя технологию Virtual Reality Markup Language, аналогичную HTML. Она на какое-то время была обделена вниманием и сейчас считается устаревшей, но учитывая возрастающий интерес Facebook к VR, в будущем виртуальная реальность обещает основываться не только на взаимодействии, но и на интернет-технологиях.
AR дополненная реальность
AR (augmented reality) — это дополненная реальность. Например PokemonGo относится именно к этой категории, хотя и является несколько упрощенным примером. В отличие от VR, в которой мы намеренно отгораживаемся от окружающей среды, дополненная реальность позволяет создать наложение виртуального мира на реальный в поле восприятия пользователя. Таким образом мы можем одновременно получать информацию из двух источников.
Технически, AR — это не виртуальная реальность, но вопросы, возникающие при её создании сходны с теми, что возникают при создании VR (например, как заставить устройство вычислять своё точное расположение и подстраиваться под мельчайшие изменения, вносимые пользователем в реальном времени). Поэтому технологии AR и VR считают довольно тесно связанными.
Что такое дополненная реальность (AR)?
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.
Если VR – среда, исключительно созданная компьютерными программами, то в дополненной реальности ненастоящие объекты гармонично добавляются в реальный окружающий мир. 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
Как работают очки виртуальной реальности?
Самым распространённым средством погружения в виртуальную реальность, являются специализированные шлемы/очки, которые одеваются на голову человека.
Принцип работы такого шлема достаточно простой. На расположенный перед глазами дисплей выводится видео в формате 3D. Прикрепленные к корпусу гироскоп и акселерометр отслеживают повороты головы и передают данные в вычислительную систему, которая изменяет картинку на дисплее в зависимости от показаний датчиков.
В итоге, пользователь имеет возможность «оглядеться» внутри виртуальной реальности и чувствовать себя в ней, как в настоящем мире. Для того, чтобы изображение имело высокую четкость и всегда попадало в фокус, используются специальные пластиковые линзы.
Для более реалистичного погружения в мир виртуальной реальности, помимо датчиков, отслеживающих положение головы, в устройствах VR могут применяться различные трекинговые системы, такие как:
Источником 3D-картинки для устройства виртуальной реальности долгое время служил компьютер или пользовательская консоль (например, PlayStation VR). Однако пару лет назад на рынок вышли «бюджетные» устройства VR, в которых в качестве источника 3D-картинки стал использоваться смартфон. Более упрощенная конструкция позволила значительно уменьшить стоимость устройств виртуальной реальности, поскольку отпала необходимость оснащать очки перечисленными ранее техническими средствами, поскольку:
Виды VR-очков
Очки виртуальной реальности позволяют пользователю погрузиться в смоделированный мир. Объемная картинка VR-очков создает эффект полного погружения в сюжетную линию воспроизводимого видеоконтента.
Область использования очков виртуальной реальности неимоверно широка. VR-оптика используется для организации игровых развлечений, просмотра фильмов, видеоконференцсвязи, осуществления виртуальных экскурсий. Помимо этого, технологии виртуальной реальности используются в медицине (эффект дополненной или смешанной реальности), для организации учебных занятий, при ремонте всевозможной техники и т.д. Перспективы использования технологий виртуальной реальности практически безграничны.
Принцип работы простой. Внутри гаджета есть две линзы, которые транслируют изображение с ПК или смартфона. Соединение может быть проводным или беспроводным — по Wi-Fi или Bluetooth. Самые продвинутые модели полностью автономны. У них есть собственный процессор, оперативная система и емкий аккумулятор.
Мобильные
В мобильных системах основные функции на себя берет смартфон, который устанавливается в фирменную гарнитуру, то есть шлем получается многокомпонентным. Они удобны, понятны в использовании, прогнозируемы с точки зрения разработки. С одной стороны, это возможность попробовать VR недорого. Но с другой, такие коробочки — это пробники, а серьезных решений на них не сделать.
Виртуальные очки Daydream от Google :
Виртуальные очки Gear VR от Samsung :
Standalone
Standalone VR-шлемы включают в себя все необходимые технические компоненты в едином корпусе ЦПУ (центрального процессорного устройства) и графический процессор, дисплеи и, иногда, даже стереодинамики. Они полностью автономны, смартфон не нужен, вся «начинка» уже встроена внутрь. Эти шлемы получили большую популярность, так как довольно дешевые и простые в использовании.
Очки виртуальной реальности Oculus Go :
Стационарные
Система виртуальной реальности (шлем, система трекинга) подключается к персональному компьютеру. Вы можете делать довольно мощную процедурную графику. У шлемов есть пространственные джойстики, они — продолжение рук пользователя.
Шлем виртуальной реальности HTC Vive :
История создания концепции виртуальной реальности
Концепция виртуальной реальности возникала в течение многих десятилетий. Однако широкой общественности стало известно об этой удивительной технологии лишь в начале 1990-х годов.
В середине 1950-х годов кинематографист по имени Мортон Хейлиг предположил театральный опыт, который будет стимулировать чувства всех зрителей. Он создал единственную консоль в 1960 году и назвал её Sensorama — она включала в себя стереоскопический дисплей, вентиляторы, эмитенты ароматов, стереоспикеры и движущиеся стулья. Он также изобрёл свой эдакий шлем виртуальной реальности, только человек не полностью погружался в киберпространство, а мог просто смотреть телевизор в формате 3D.
Инженеры Philco Corporation разработали первый в мире шлем виртуальной реальности («одеваемый на голову дисплей», Head-Mounted Display, HMD). Продукт получил название «Headsight».
Шлем состоял из экрана и системы слежения, которая была связана с закрытой системой камер инженеров. Они предназначены в HMD для использования в опасных ситуациях — пользователь может наблюдать реальную среду дистанционно, регулируя угол камеры просто поворачивая голову. Лаборатория Bell Laboratories использовала подобную систему HMD для пилотов вертолётов. Работа шлемов была интегрирована с инфракрасными камерами, прикреплёнными к нижней части вертолётов, что позволяло пилотам иметь чёткое поле зрения по время полёта в темноте.
В 1965 году учёный по имени Иван Сазерленд изобрёл то, что он назвал «Ultimate Display». С помощью этого дисплея человек мог заглянуть в виртуальный мир, который выглядел как реальный, физический мир. Это видение исходило из практически всех разработок в области виртуальной реальности.
Концепция Сазерленда состоит из :
В следующем 1966 году Сазерленд создал шлем виртуальной реальности, который был привязан к компьютерной системе. Компьютер предоставлял все графики для дисплея (до этого момента работа шлемов VR могла быть интегрирована только с камерами). Он использовал специальную систему подвеса и провёл её к HMD, так как сама конструкция слишком тяжела для комфортного пользования человеком.
HMD мог отображать изображения с эффектом стерео, создавая иллюзию глубины, и также отслеживались движения головы пользователя, поэтому поле зрения менялось соответствующим образом.
Перспективы развития и использования VR технологий
По прогнозам технических экспертов, в ближайшие 5 лет устройства виртуальной реальности станут столь же массовыми и популярными, как сейчас смартфоны. Если на данный момент в мире продается около 14 миллионов шлемов, то уже к 2021 году эта цифра вырастет до 70 миллионов.
Технологии виртуальной реальности достигнут такого уровня развития, что обеспечат качество изображения в 4000 × 4000 точек на каждый глаз при 90 fps. Это позволит применять их в самых разнообразных сферах. Конечно, основной упор будет сделан на индустрию развлечений. Шлемы VR обеспечат полное погружение в игровой процесс с максимальным уровнем реалистичности.
Уже сейчас c помощью VR можно, не вставая с дивана, посетить художественные музеи по всему миру, например, лондонскую галерею Курто или Музей Сальвадора Дали в американском Сент-Питерсбурге.
В скором времени точно так же пользователь сможет побывать на концерте любимой группы или посмотреть спортивный матч в прямом эфире. Фильмы и сериалы, снятые панорамными камерами, позволят зрителям буквально попасть в сюжет.
К 2021 году несколько крупных компаний по продаже недвижимости собираются разработать виртуальные каталоги объектов. Вы сможете зайти в дом, который находится в тысячах километров от вас, оценить интерьеры и убранство комнат.
Мониторы, клавиатуры, мыши, джойстики – все это заменят виртуальные элементы управления. Виртуальная реальность позволит создать новые методики образования, расширит возможности медицинского обслуживания, промышленных разработок, общения и взаимодействия пользователей.
Сферы применения VR и AR
Проекты виртуальной (VR) и дополненной (AR) реальности могут не только создавать концептуально новые рынки, но и расширять уже имеющиеся. Мы рассмотрим самые популярные сферы применения данной технологии на сегодняшний день.
Видеоигры
VR полностью погружает пользователя в игровой мир, в отличие от дополненной, которая лишь вносит некоторые изменения в настоящий мир. Сфера видеоигр для технологий виртуальной реальности в приоритете, этому способствует постоянное техническое и программное развитие разработки игровых проектов. Сообщество игроков с нетерпением ждет появления VR-технологий на массовом рынке.
Согласно данным Goldman Sachs, в мире примерно 230 млн консолей и 150 млн игроков на ПК. В список учтенных консолей входят Xbox, PlayStation и Nintendo Wii. Специалисты уверены, что VR будут использовать в основном геймеры, которые проводят за играми более 15 часов в неделю, — это 30% владельцев игровых приставок.
Поскольку на обработку VR требуется значительно больше ресурсов, чем для запуска «классических» видеоигр, VR-игры на данный момент уступают в визуальном плане. Однако они предлагают новый опыт, погружение, которого можно достичь лишь с использованием этой технологии.
Немецкая студия Crytek разработала The Climb — симулятор скалолазания:
Под HTC Vive доступна игра Job Simulator, предлагающая войти в роль офисного работника и заняться рутинными делами. Несмотря на отталкивающее описание, Job Simulator продалась тиражом около 150 тыс. копий.
Собственные VR-версии имеют и знаменитые игры, изначально не имеющие отношения к виртуальной реальности. К ним относятся серии Doom и Fallout.
Социальные сети
В апреле 2017 года Марк Цукерберг объявил о начале бета-тестирования Facebook Spaces — версии соцсети в VR. Вероятно, именно этим проектом занималась команда Oculus Rift после вхождения в состав Facebook.
Маркетинг
Компании часто используют виртуальную реальность как экзотичную технологию для привлечения внимания. Так, в Швеции McDonaldʼs дал своим покупателям возможность собрать из коробки Happy Meal VR-очки, с помощью которых можно было играть в игру, развивающую внимание. Заработанные в игре очки можно было преобразовать в скидку при следующем заказе.
Но нередки и случаи, когда внедрение виртуальной реальности способно улучшить качество предлагаемого компаниями сервиса. Например, IKEA, совместно с агентством Demodern, создали VR-шоурум, где можно поэкспериментировать с интерьером комнаты.
Образование
Использование виртуальной реальности позволяет разнообразить образовательный процесс, сделать обучение более интерактивным и увлекательным. Исследование, проведенное в Китае, показало, что использование VR в обучении повышает успеваемость на 15-25%.
Чешский разработчик Томас Марчианчик создал World of Comenius — образовательную VR-среду, названную в честь знаменитого чешского педагога Яна Амоса Коменского. World of Comenius помогает школьникам освоить учебный материал — от скелета человека до устройства клетки.
Московский центр качества образования (МЦКО) работает над внедрением виртуальной реальности для обучения школьников астрономии. С помощью VR школьники смогут перемещаться между планетами и орбитами, изучая их устройство.
VR технологии виртуальной реальности применяет также Корпоративный университет Сбербанка — в рамках обучения публичным выступлениям VR используется для симуляции различных нестандартных ситуаций.
Медицина
VR-тренажеры широко используются для обучения врачей во многих университетах и клиниках по всему миру. Тренировки в виртуальной реальности не только сокращают затраты, но и приводят к снижению количества врачебных ошибок.
VR успешно применяют для реабилитации больных после инсультов, ожогов и травм: платформа MindMaze предлагает пациентам задания, стимулирующие восстановление мозгом нарушенных нейронных связей. При этом движения пациента отслеживаются и отображаются на дисплее.
Компания Firsthand Technology создает VR-решения для ускорения восстановления пациентов. Их расслабляющая VR-игра SnowWorld справляется с задачей эффективнее, чем стандартные кинофильмы и видеоигры. При этом SnowWorld несет меньше побочных эффектов по сравнению с медицинскими обезболивающими препаратами, которые со временем теряют эффективность и вызывают привыкание.
Промышленность
В промышленности 3D-моделирование объектов в VR может существенно помочь компаниям на стадии разработки. Инженеры смогут лучше ознакомиться с определенным объектом и, возможно, увидеть в нем критические ошибки.
Базирующийся в Великобритании стартап Virtalis помогает промышленным компаниям внедрять VR для прототипирования производства различных продуктов. В том числе компания создала «коллективное виртуальное пространство», внутри которого различные участники проекта могут взаимодействовать друг с другом.
Среди клиентов Virtalis, успешно внедривших решения компании, Rolls Royce, Leyland Trucks и оборонная BAE. VR также используется компанией Balfour Beatty Rail, работающей в железнодорожной инфраструктуре. Виртуальное пространство применяется практически на всех этапах работы компании, от планирования и прототипирования до реализации проекта.
Немецкий концерн Siemens использует VR для обучения будущих сотрудников. Для этого моделируется пространство (например, нефтяная платформа), на котором отрабатываются ежедневные процедуры и устранение ошибок.
Недвижимость
Российская компания GEO CV оцифровывает продающиеся или сдающиеся в аренду помещения. Полученные 3D-модели затем используются для проведения «виртуальных туров» с потенциальными клиентами.
Команда Unreal Estate для своего виртуального шоурума смоделировала целый микрорайон:
Основные проблемы развития
На данный момент главное, что тормозит развитие технологий в области развлечений, — это отсутствие у разработчиков необходимых инструментов и клиентской базы. Пользователи, в свою очередь, не до конца доверяют разработчикам программного обеспечения для виртуальной реальности из-за того, что нет громких проектов. В итоге получается своеобразный замкнутый круг — как любят говорить на Западе, Уловка-22.
Эту проблему пытаются разрешить многие крупные компании: Google, Facebook, Sony и Microsoft. Компания Google распространила в общей сложности несколько миллионов устройств Cardboard (один миллион из них — бесплатно, с помощью New York Times). По мнению большинства специалистов, самым популярным VR-устройством для ПК станет Oculus Rift.
Представители YouTube и Facebook не остались в стороне: они уже запустили полную поддержку своих онлайн-сервисов для виртуальной реальности. Компания Oculus Story Studio, производящая развлекательный контент, а именно игры и видеоролики, планирует в 2016 году выпустить 20 игровых проектов для Oculus. За весь 2016 год планируется выпуск 100 игр.
Какие риски несут технологии виртуальной реальности?
Виртуальная реальность еще находится на ранних стадиях своего развития. Пока мы немного слышим о рисках информационной безопасности, которые связаны с этой технологией. Однако нам следует все же знать о том, что VR, как и любая другая инновация, несет в себе новые угрозы, а также и ряд старых угроз, которые могут быть видоизменены в рамках новой технологии.
Кража персональных данных
Мы часто слышим (и беспокоимся об этом) о массовых случаях кражи персональной информации и регистрационных данных, от которых в результате кибер-атак все чаще страдают те или иные компании, но в виртуальной реальности дела могут обстоять еще хуже. Преступники смогут получить в свои руки не только имена пользователей и их пароли, но также и завладеть самой личностью пользователя (генерация гиперреалистичного аватара после сканирования его собственного тела).
Обладая всеми этим биометрическими параметрами, преступники легко могут выдавать себя за реального человека. Поэтому компании, которые обеспечивают безопасность такой информации, в результате этого могут столкнуться с более серьезными рисками, чем те, которые нам уже известны.
Изменение реальности
Кибер-преступники могут узнать, как модифицировать код приложения, чтобы манипулировать (виртуальной) реальностью, как им заблагорассудится. Количество сценариев бесконечно.
Например, можно взломать виртуальный офис компании, которая работает удаленно, изменить в нем информацию таким образом, чтобы нанести вред ее репутации, вызвав негативные отзывы пользователей. Существует целый мир потенциальных рисков, которые ждут своей минуты, когда человечество о них узнает – и это принесет новые вызовы для экспертов по информационной безопасности.
Безопасность гарнитур
По сути, таким же образом, как вредоносные программы могут негативно повлиять на компьютеры и мобильные устройства, они могут сказаться и на VR-гарнитурах. Кибер-преступники могут атаковать эти гарнитуры с различными намерениями (и явно не самыми лучшими).
Например, кейлоггер, который сможет отслеживать активность пользователя, или шифровальщик, который блокирует доступ к определенному виртуальному миру до тех пор, пока пользователь не заплатит выкуп за восстановление доступа к нему.
Виртуальная кража
Представьте, что в виртуальной реальности вы участвуете в каком-то конкурсе, который обещает Вам дом Вашей мечты, если Вам удастся построить его за 100 часов, используя блоки Lego. Вы стараетесь и строите дом, который будет отвечать Вашим требованиям, и в конце концов Вам удается добиться успеха: организаторы конкурса предоставляют Вам в собственность жилую площадь, которая Вас так завораживает. Однако, злоумышленники поджидают Вас уже «за углом». Они пробираются на серверы приложения и меняют права собственности на недвижимость.
Конечно, физически Вы не теряете ничего, но Вы потеряли драгоценное время, а все Ваши усилия оказались тщетны. Разработчик приложения также имеет серьезные потери. По крайней мере, они теряют Ваше доверие, как и доверие остальных пользователей.
Психическое воздействие
Еще один из возможных страшных сценариев виртуальной реальности: негативное психическое воздействие на человека. Допустим, кибер-преступники взломали VR-приложение. С помощью различных техник (25 кадр, инфранизкие или ультравысокие частоты акустических волн, определенное сочетание цветов с требуемой частотой мерцания и пр., не говоря уже о гипнозе) можно осуществить требуемое психическое воздействие вплоть до зомбирования или серьезного нарушения психики.
Заключение
Виртуальная реальность — один из главных технологических трендов последнего времени. Goldman Sachs в своем тематическом исследовании описывает перспективы этой технологии следующим образом:
«Существует множество примеров того, как VR и AR могут изменить наши жизни — от покупки дома до посещения врача и просмотра футбольного матча.
В то время как технология совершенствуется и становится более доступной, а на рынке появляется множество разнонаправленных приложений, мы уверены, что у VR/AR есть потенциал создать многомиллиардную индустрию и привнести изменения, сравнимые с появлением персональных компьютеров».
VR пророчили подобный прорыв еще в 1980-х. Однако тогда не существовало технологий, которые позволили бы массово внедрить VR. В результате о VR забыли более чем на пятнадцать лет. Сейчас мы наблюдаем вторую волну популярности виртуальной реальности, которая уже затронула больше людей, чем в конце прошлого века.
Исследование востребованности технологий виртуальной реальности (VR) в российской экономике, в ходе которого были опрошены руководители и специалисты более 200 компаний из всех ключевых отраслей экономики, показало, что российские компании хорошо осведомлены о виртуальной реальности. 65% опрошенных знали о возможности применения VR и AR на предприятиях, а 24% планируют или уже внедрили VR-технологии.
Подобная поддержка со стороны бизнеса позволяет предполагать, что в этот раз VR сможет совершить прорыв — в первую волну популярности VR технология все же рассматривалась преимущественно как детище индустрии развлечений.
Похоже, что технологии достигли уровня, необходимого для создания реалистичных виртуальных миров. В таком случае успех VR будет зависеть от того, удастся ли сделать технологию доступной и привлекательной для массового пользователя.
Поделитесь этим материалом в социальных сетях и оставьте свое мнение в комментариях ниже.