Технологии виртуальной и дополненной реальности

Введение

В данном реферате нам потребуется рассмотреть основные термины, этапы и стадии становления, связанные с виртуальной и дополненной реальностью, а также изучить ситуацию на территории России и ознакомиться с мировым опытом. Данный вопрос изучается на протяжении нескольких десятков лет, а первые попытки создания устройств, позволяющих имитировать или дополнять реальность датируются еще XX веком.
При помощи собранной информации мы подробнее изучим виртуальную и дополненную реальность как новую ступень человеческого развития, что позволит нам открыть новые возможности, решить насущные проблемы человечества, упростить жизнь общества, а также гармонизировать мировую обстановку.
Кроме того, развитие таких цифровых технологий виртуальной и дополненной реальности коренным образом меняет список актуальных профессий, а также востребованных компетенций и навыков. Поэтому необходимо изучить как сферы применения данных технологий, так и тенденции развития VR и AR.
1. ЧТО ТАКОЕ ТЕХНОЛОГИИ VR И AR: СХОДСТВА И РАЗЛИЧИЯ
ВИРТУАЛЬНАЯ РЕАЛЬНОСТЬ («VIRTUAL REALITY»)- это искусственная компьютерная симуляция реальности посредствам технологий изменения трёхмерного поля восприятия человека через его ощущения: слух, обоняние, зрение, осязание. При этом информация воспринимается как элемент реальной жизни, но не имеет с действительностью ничего общего. Виртуальная реальность может воспроизводить как само воздействие на человека, так и его реакции на это воздействие.
Во время погружения в виртуальный мир, человек практически перестает воспринимать физическую реальность. Однако, может столкнуться с какими-либо предметами в реальном мире, заигравшись в виртуальных очках (в виртуальном мире перед вами совсем другие предметы).
Вход в виртуальную реальность возможен с помощью специальных VR-очков, которые полностью закрывают глаза — реальная действительность визуально уже не воспринимается и остается за пределами виртуального мира.
Датчики в очках отслеживают движения пользователя: если вы поворачиваете голову, то изображение в виртуальной реальности также поворачивается, образуя картинку 360 градусов, т.е виртуальная реальность в режиме реального времени подстраивается под ваши движения, создавая так называемый круговой обзор.
ТЕХНОЛОГИЯ ДОПОЛНЕННОЙ РЕАЛЬНОСТИ (AUGMENTED REALITY, AR) – это технология расширенного изображения действительности, с помощью добавления, внедрения в поле восприятия, в реальную жизнь человека сенсорных данных, виртуальной информации, которая будет восприниматься как элементы реальной жизни, главной целью которой является дополнение информации об окружении человека и улучшения восприятия им информации.
Реальный мир в дополненной реальности будет воспринимается по-прежнему, образуя так называемый скелет для нового изображения реальности. С помощью технических компьютерных средств на этот скелет реальной действительности накладывается новый, дополнительный, искусственно создаваемый слой. Соответственно, физическая реальность дополняется программно- смоделированными объектами.
Кроме того, эти технологии могут как добавлять в реальный мир виртуальный данные, так и устранять из него объекты.
Для входа в дополненную реальность потребуется смартфон и соответствующие приложения, функционально настроенные на возможность добавления новых предметов в полученное изображение реальности. Приложениям будет нужен доступ к камере телефона, чтобы распознавать окружающие вас предметы и отобразить на экране.
Другой способ использования AR ­– это «очки дополненной реальности». Которые могут, например, создавать голографические предметы в любом помещении и на улице.
Таким образом, принципиальным отличием виртуальной реальности от дополненной является то, что:
VR- блокирует физическую реальность и погружает пользователя в интерактивный совершенно другой нереальный мир. Например, вы надеваете очки виртуальной реальности и за секунду оказываетесь уже не в своей гостиной, а на поле боя в 1945 году.
AR же, в свою очередь, не блокирует реальность, а просто дополняет ее цифровыми элементами. Например, вы идете по улице, и через смартфон видете как на дороге появляется дракон.
МОДЕЛЬ СМЕШАННОЙ (ГИБРИДНОЙ) РЕАЛЬНОСТИ представляет собой некую систему, состоящую из объектов виртуального и реального миров, вступающих во взаимодействие друг с другом, что осуществляется в рамках виртуальной совокупности. При этом, в роли связующего звена выступают такие элементы, как дополненная виртуальность и дополненная реальность (рис.1)
Рисунок 1- Модель смешанной реальности
Ниже представим основные элементы модели:
• Полная реальность – физический мир, то есть, все то, что нас окружает;
• Виртуальная реальность - созданная инновационными компьютерными технологиями цифровая реальность,;
• Дополненная реальность – тот же физический мир, но «дополненный» виртуальными объектами и сенсорной информацией;
• Дополненная виртуальность – цифровой мир, «дополненный» физическими элементами реального мира.
2

. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ VR И AR
В конце 1960-х годов Майрон Крюгер ввел понятие «искусственная реальность».
Первым применением технологий в реальном мире было создание шлемов дополненной реальности Headsight. Они были выпущены в 1961 году корпорацией Philco Corporation для военных целей.
«Маска телесферы» является первой системой виртуальной реальности, она была запатентована М. Хелингом в 1962 г., в то время, когда им был представлен первый в мире мультисенсорный симулятор под названием «Сенсорама». Поэтому принято считать, что М.Хейлинг является основоположником технологий виртуальной реальности.
«Сенсорама» представляло собой довольно- таки огромное устройство (Приложение 1). В чем заключалась основная функция данного устройства, она погружала зрителя в виртуальную реальность с помощью просмотра короткого фильма, в процессе которого человек мог получить дополнительные ощущения за счет ветра, записанных треков в наушниках, запахов.
«Дамоклов меч», который представлял собой первую систему виртуальной реальности на основе головного дисплея, был создан в 1968 году. Его изобретателями являются А.Сазерленд, профессор Гарварда, и его студент Б.Спраулл. VR-шлем подключался к компьютеру, а очки крепились к потолку (Приложение 2). Несмотря на столь массивное изобретение, им заинтересовались ЦРУ и НАСА.
Следующим этапом развития виртуальной технологии можно считать 1974 год, когда специалист в компьютерной сфере М.Крюгер создал лабораторию искусственной реальности Videoplace (Приложение 3). Лаборатория выглядела как несколько связанных комнат, причем в каждой из таких комнат находился большой экран и видеопроектор, расположенный позади экрана. При входе человека в комнату, он видел на экране своё изображение в виде тени или силуэта, а также другие силуэты людей в связанных комнатах. У всех силуэтов можно было менять размер, цвет и добавлять различные оптические объекты.
В 1980-е года Джарон Ланье, основатель компании VPL Research, разработал очки EyePhone (Приложение 4) и перчатку DataGlove (Приложение 5) в более современном формате оборудования для виртуальной реальности.
Соединение телевиденья с виртуальной реальностью было осуществлено Дж. Мартином из Австралии. Разрабатывать игровые платформы с помощью технологий виртуальной реальности начали уже с 1990-х годов. Компания Sega разработала консоль Genesis в 1993 году (Приложение 7 ). Однако данное изобретения не увенчалось особым успехом из-за «побочных эффектов» в виде головокружения и головной боли у пользователей.
С 1990 года дополненная реальность (АR) выделилась из понятия виртуальной реальности и обособилась. Термин был введен учёным Томом Коделлом и оно означало дополнение физической реальности
Первая функционирующая система дополненной реальности была разработана в 1992 году Л.Розенбергом для военно-воздушных сил США. Экзоскелет давал возможность виртуально управлять военными машинами, находясь вдали от них.
Первую дополненная реальность была создана в 1994 году Жюли Мартином в театре «Танцы в киберпространстве». Акробаты в этой постановке танцевали и исполняли трюки в виртуальном мире.
Начинающий стартап Oculus 1августа 2012 года на онлайн-платформе Kickstarter собирал средства для производства нового, уникального шлема виртуальной реальности. Путем применения дисплеев с высоким разрешением для каждого глаза достигался «эффект полного погружения», в чем и заключалась его уникальность. Поэтому 2012 год считался периодом настоящего бума.
За несколько часов ему удалось собрать 250 тысяч долларов. И с 6 января 2015 год уже началась продажа первых шлемов массового производства виртуальной реальности Oculus Rift CV1 (Приложение 9). Всего за 14 минут всю партию шлемов распродали.
Этот период и считается бумом VR-технологий и интенсивного роста инвестиций в технологическую отрасль, именно поэтому, начиная с 2015 года технологии виртуальной реальности представили новый технологический прорыв.
3. СОВРЕМЕННЫЙ МИРОВОЙ И РОССИЙСКЙ ОПЫТ VR И AR
В настоящее время новые технологии активно проникают во все сферы общественной жизни. Соответственно AR / VR также становятся частью технологического прогресса. Приведу несколько примеров распространения данных технологий:
«AR-ассистент» – помощь в проектировании сложных и производственных процессов, изучении технологических механизмов (в таких отраслях как строительство, нефтегазовая отрасль проектирование комплексных технологических объектов и сооружений и других);
Лечение фобий - психиатры для лечения и профилактики различных фобий могут использовать технологии виртуальной и дополненной реальности. Например, Э.Гартен утверждает, что постепенное внедрение в стандартное лечение практики использования подобных технологий поможет пациентам побороть свои страхи