Виртуальная реальность. Технологии виртуальной реальности для российской промышленности

Совсем недавно виртуальная реальность воспринималась как технология из далекого будущего. Но теперь она стала гораздо ближе к людям. Этот год и вовсе ударный в плане VR-очков и шлемов: Oculus Rift, HTC Vive, PlayStation VR готовятся к покорению планеты. Их цена вызывает вопросы, но уже есть более доступная альтернатива –мобильный VR. Для такой системы нужен только смартфон и специальные очки с линзами – корпус подойдет и самодельный из картона. Затраты минимальны, а виртуальная реальность уже доступна.

Отдельный всплеск интереса к VR исходит от игровой индустрии, но есть масса других областей, в которых виртуальная реальность вот-вот совершит революцию. Видеоигры перейдут на новую ступень реалистичности, обучение в ВУЗах, наконец, станет увлекательным, даже просмотр фильмов сильно преобразится…

Стоп, что такое VR и AR?

Это виртуальная (virtual) и дополненная (augmented) реальность соответственно. Разница следует прямо из названий. Виртуальная реальность убирает из поля зрения привычный мир, в то время как AR оставляет его на месте, но дополняет его полезной информацией. Самый яркий пример дополненной реальности – Microsoft Hololens. Это устройство добавляет в реальный мир трехмерные голографические объекты, с которыми можно взаимодействовать. По замыслу Microsoft устройство (которое называют, ни много ни мало, голографическим компьютером) понадобятся архитекторам, инженерам, программистам и медикам, автопроизводителям, агентам по недвижимости...

Microsoft Hololens

Виртуальная реальность же полностью заменяет реальный мир искусственно созданным. И в этой области уже сейчас есть ожесточенная конкуренция.

А какие вообще бывают устройства?

Устройства можно разделить на несколько категорий: аксессуары к смартфонам, шлемы и самостоятельные AR-очки. К первым относятся обыкновенные пластмассовые либо картонные шлемы с линзами. В конструкцию просто вставляется смартфон, и получаются очки виртуальной реальности.

Шлемы виртуальной реальности подключаются к компьютеру либо игровой приставке. Они годятся только для стационарного использования. Наконец, самостоятельное носимое устройство – это HoloLens. Пока что оно выглядит очень круто, но впечатляет ориентировочная цена в три тысячи долларов.

Да это же игрушки очередные. Зачем вообще это нужно?

Сфер применения VR/AR гораздо больше, чем может показаться. Студенты медицинских вузов перейдут от тренировки на лягушках к виртуальным учебным операциям, пилоты- и водители-курсанты получат реалистичные тренажеры, школьники на уроках географии отправятся в кругосветку, риелторы покажут вам планировку жилья и дизайн не на бумаге, а устроят полноценный осмотр в VR-очках.

Ладно, а еще что?

На новый уровень выйдет проектирование автомобилей, зданий, да и вообще любой техники. В военной сфере будет доступно обучение специалистов с минимальными затратами по сравнению с настоящими полевыми испытаниями. Кинематограф тоже получит новый скачок в плане реалистичности. И если фильмом в 3D давно никого не удивишь, и все это больше похоже не баловство, то VR сможет дать полноценный эффект присутствия.

Убедили, хочу поучаствовать. Но это же надо учиться долго?

Если вы совсем не знакомы с программированием – конечно, учиться придется многому. Но при наличии минимальных знаний в этой области можно без проблем перестроиться под создание приложений для виртуальной реальности. Производители очень заинтересованы в написании программ под VR/AR, ведь это только ускорит развитие индустрии.

К примеру, Microsoft выпустила бесплатные онлайн-курсы для разработчиков, они позволят каждому человеку, даже с минимальными знаниями программирования, создать приложение под технологию виртуальной реальности.

Так это ведь шлем покупать надо… Без него никак?

Совсем без шлема вы не сможете испытать приложение, которое сами создаете, а это все-таки жутко неудобно. Но есть бюджетный вариант. VR-очки можно получить почти бесплатно: просто вырезав из картона и вставив в них линзы, или купить заготовку и собрать своими руками. Получается практически даром, если у вас есть смартфон. А о том, какие бывают очки и как собрать свой экземпляр из подручных материалов, Microsoft расскажет в рамках лекций.

Что еще нужно знать?

Теперь уже можно браться за разработку. Для начала стоит скачать инструменты Microsoft для создания VR-приложений: Visual Studio, Windows 10 SDK и Fibrum SDK, плагин ALPS-VR.

А дальше - учиться и пробовать свежие знания в деле. У Microsoft есть серия видеолекций с подробным разбором самой технологии виртуальной реальности и разработки проектов: как лучше организовать управление и навигацию в VR плюс углубленное изучение программирования на DirectX и C++. Первая лекция, посвященная конкретно разработке приложений, рассматривает пример Unity.

/ 20.04.2017

2016 год стал показательным годом для виртуальной реальности. Возможности AR/VR-технологий уже оценили некоторые предприятия из сфер энергетики, автомобилестроения, ОПК и т.д. Эксперты, обсудившие актуальные вопросы развития AR/VR-технологий, отметили, что использование виртуальной реальности – это один из шагов к повышению эффективности. И все же экспериментировать с VR/AR в России, ввиду консервативности бизнеса, готовы единичные предприятия.

В обсуждении приняли участие:

Какие тренды обеспечили развитие VR и AR-технологий для промышленности в 2016 году?

Екатерина Филатова: 2016 год стал показательным годом для виртуальной реальности. Технологии стали внедряться в реальные бизнес-процессы. Это был очень важный шаг. Произошло это благодаря выходу на рынок качественных и доступных устройств. Крупные компании стараются быстро адаптироваться к требованиям VR-технологии и совершенствуют свои устройства, например, все больше появляется компьютеров и ноутбуков, смартфонов, которые позволяют комфортно работать с VR-проектами и контентом. Также нужно отметить, что компании-разработчики накопили большую экспертизу и сейчас уже создание крупных VR-проектов возможно в более короткие сроки и в высшем качестве по сравнению с 2015 годом.

Александр Леус: Атомная энергетика, судостроение, авиастроение и ОПК стали флагманскими отраслями промышленности, внедряющими VR и AR-технологии. В большей степени они используют эти технологии для задач проектирования и обучения, уже имеют свой парк соответствующего оборудования и заинтересованы в обновлении ПО и аппаратной составляющей, переориентируя ее в сторону VR Ready инфраструктуры.

Наряду с этим очевиден тренд совмещения HMD-устройств (Head-mounted display, шлемов виртуальной реальности) и CAVE-систем (комнаты виртуальной реальности). Например, HMD используется на рабочем месте сотрудника, а CAVE - в специальных лабораториях (R&D центрах) при совместной работе и демонстрации результатов исследований и визуализации расчетов и отдельных процессов.

Наблюдается переход компаний на цифровые информационные материалы и компьютерные тренажеры, включая LMS (Learning Management System). Следующим шагом развития станут так называемые Serious Games и VR-приложения, ориентированные на обучение с высокой степенью детализации. При этом и в стандартные буклеты, компьютерные приложения, 3D- и VR-приложения уже закладываются технологические регламенты и алгоритмы работы, которые должны существовать на предприятии.

Как бы вы оценили готовность и доступность VR и AR-технологий для применения на российских предприятиях? Чем мировая практика применения этих технологий отличается от российской?

Анатолий Суздальцев: Многое зависит от области применения. Если речь идет об обучении с использованием виртуальной реальности, то барьеров для применения на российских предприятиях нет. Если речь идет о складской логистике, или о повышении эффективности ТОиР, то необходимо не только разработать AR приложение, но и интегрировать его с системами складской логистики и MRO. Соответственно, эта задача может быть реализована только крупным ИТ-интегратором.

Александр Леус: Первые тренажеры для операторов непрерывных технологических процессов с функцией виртуальной реальности, позволяющей оператору перемещаться по территории цеха или завода, появились еще несколько лет назад. Однако пока массового распространения на российских производствах они не получили. Во многом это объясняется незрелостью рынка и неготовностью предприятий отказаться от традиционных и менее эффективных методов обучения. Именно промышленность можно назвать наиболее подготовленной отраслью для внедрения AR и VR-технологий. С помощью AR/VR предприятия снижают риски неправильной эксплуатации оборудования и роль человеческого фактора при работе на опасных объектах.

Александр Лавров: Использование виртуальной реальности - это следующий шаг к повышению эффективности. Инновационные интерактивные способы, в том числе виртуальная реальность, во многом помогают это сделать.

Например, появляется все больше запросов на создание VR-классов для обучения персонала. Технологии дополненной и виртуальной реальности уже доступны и в части устройств, и в части создания контента. В мировой практике все больше используются VR-технологии для оптимизации процессов.

В чем вы видите главные барьеры для распространения VR и AR-технологий в российской промышленности?

Светлана Вронская: Перед многими российскими промышленными предприятиями до сих пор стоят задачи по выходу на прибыльность и первичной информатизации, поэтому экспериментировать с VR/AR готовы лишь самые передовые российские компании – либо находящиеся в частном владении, либо являющиеся лидерами в своих под-сегментах рынка.

Александр Лавров: Промышленная отрасль очень консервативная, особенно в России. В мировой практике принято использовать 3D-моделирование и визуализации на всех этапах производства. У нас пока это внедрено не везде. И для многих промышленных сегментов использование виртуальной реальности - это первые опыты работы с детальной визуализацией проектов. Нужно отметить, что стоимость производства контента и создания проекта в целом достаточно высока. необходимо создание пилотных проектов, чтобы показывать их и меняться опытом, совершенствовать. Однако многие кейсы создаются под грифом секретности и в общественных кругах мало известно крупных и успешных проектов.

Все еще недостаточный уровень понимания заказчиками всех преимуществ технологий виртуальной и дополненной реальности замедляет их проникновение на промышленном производстве. Отчасти это связано с отсутствием необходимой инфраструктуры, готовой к внедрению технологий такого класса. Стоит также отметить необходимость разработки четких отраслевых стандартов. В отличии от массового рынка, количество поставщиков решений Training and Simulation корпоративного уровня для предприятий невелико и требует глубокой экспертизы.

Для каких целей VR и AR-технологии можно использовать в российской промышленности?

Анатолий Cуздальцев: В настоящий момент нашей компанией уже запущены проекты по разработке виртуальных тренажеров и симуляторов в энергетике и нефтегазовой области. Обучение сотрудников и повышение их квалификации – это очевидная область применения. Следующая перспективная область, где будут внедряться VR/AR технологии - это сопровождение операций технического обслуживания и ремонта с помощью дополненной реальности (вывод технологической карты, видеоинструкций на очки дополненной реальности). Большие перспективы также у автоматизации процессов внутрискладской логистики с использованием дополненной реальности, это позволит повысить эффективность за счет полного освобождения рук и передачи всей информации по расположению объекта на складе на очки дополненной реальности.

Светлана Вронская: В направлениях использования VR/AR в промышленности не будет разницы между примерами за рубежом и в России. Прежде всего, это проектирование и разработка инженерных приложений, которые применяются в авиа-, автомобиле- и судостроении, промышленном строительстве и ГИС. Прототип, подготовленный виртуально, дает возможность конструкторам, инженерам и клиентам работать с макетом будущего изделия: тестировать работу конструкции в виртуальном пространстве, выявлять недочеты в проектировании, оценивать эргономику и многое другое, что сокращает количество ошибок и, следовательно, затраты на их устранение на финальной стадии разработки.

Здесь в качестве примера можно привести головной проектор, который может передавать цифровые данные на любую рабочую поверхность, обеспечивая аудио- и видео-подсказки, указания, шаги и направление в режиме реального времени. Так как такой проектор может быть мобильным, то он же может использоваться непосредственно на производстве. Это, в частности, может применяться для инспектирования производственного процесса, сбора детальных данных по ключевым процессам и выявления проблемных мест.

Также развивающимся направлением промышленного использования технологий AR в производстве становится послепродажное обслуживание продукции, в которое можно входить и данные о работе товара в режиме реального времени, передаваемая информация из других информационных, а также руководства по ремонту и эксплуатации изделия. В частности, такие примеры использования VR/AR демонстрируют европейские Schneider Electric и KTM.

В российской промышленности есть единичные кейсы применения VR/AR – например, анонсированные проекты в КАМАЗе, создание системы дополненной реальности для ремонта военной техники и сборки устройств государственного Центра технологии судостроения и судоремонта или использование метода виртуального прототипирования для отработки плана производства ответственных работ Ростовской АЭС, - однако широкого применения этих технологий на рынке производственных компаний пока не видно.

На ваш взгляд, какие тренды в сфере VR и AR-технологий для промышленности будут преобладать в России и в мире в 2017-2019 гг?

Екатерина Филатова: В промышленном сегменте в ближайшие годы произойдет интеграция классических методов образования и VR-тренажеров, в том числе с полным погружением человека в виртуальное пространство, отслеживание его движений и контроля действий. На рынок будут выходить более компактные и качественные AR/VR-устройства, использование которых позволит повышать эффективность обучающих процессов для персонала. Также нужно не забывать о хороших презентационных возможностях виртуальной реальности. Демонстрация объектов, локаций, планируемых построек предприятий и комплексов при использовании виртуальной реальности дает большую вовлеченность зрителя и позволяет увидеть процесс так, как будто это происходит в живую перед его глазами.

Анатолий Суздальцев: В России в следующие два года мы ожидаем внедрение виртуальных тренажеров у всех игроков из ТОП-50, после чего они из инновационных инструментов перейдут в разряд базовых технологий подготовки персонала. Также мы ожидаем старт проектов в области автоматизации ТОиР с использованием дополненной реальности. Если говорить об общемировых трендах, то можно ожидать более активное включение ведущих ИТ корпораций в сфере PLM/ERP, таких, как SAP, PTC, Autodesk и др. в разработку и внедрение VR/AR решений.

Александр Леус: По нашим оценкам, среди российских предприятий продолжится рост проектов по внедрению технологий VR и AR для корпоративного обучения и проектирования. О нарастании этого тренда свидетельствуют отчеты крупнейших мировых исследовательских компаний. Также мы ожидаем увеличение спроса на высокопроизводительные вычислительные комплексы и проекционные системы - компоненты VR Ready инфраструктуры, способные обеспечивать работу профессиональных VR-решений для тренингов и визуализации. По нашим ожиданиям, сектор обучения персонала должен стать основным источником спроса на VR промышленного уровня в ближайшие три года.

О том, на какие тенденции в мире IT стоит обратить внимание в будущем 2017 году. Одним из пунктов обозначили виртуальную реальность, и не зря. Интерес к VR сильно вырос за последние 2–3 года и продолжает расти, появляется всё больше различного оборудования и технологий, а главное - новых идей, для реализации которых нужны разработчики.

В этой вводной статье мы поговорим о свойствах, типах и областях применения VR - это поможет лучше сориентироваться тем, кто хочет начать свой путь в развивающейся и актуальной сфере.

Виртуальная реальность - это генерируемая с помощью компьютера трехмерная среда, с которой пользователь может взаимодействовать, полностью или частично в неё погружаясь.

Свойства VR

Полный набор встретить можно редко, но ниже перечислены те особенности, на которые нужно ориентироваться при создании виртуальной реальности.

Правдоподобная - поддерживает у пользователя ощущение реальности происходящего.
Интерактивная - обеспечивает взаимодействие со средой.
Машинно-генерируемая - базируется на мощном аппаратном обеспечении.
Доступная для изучения - предоставляет возможность исследовать большой детализированный мир.
Создающая эффект присутствия - вовлекает в процесс как мозг, так и тело пользователя, воздействуя на максимально возможное число органов чувств.

Типы VR

VR с эффектом полного погружения

Этот тип подразумевает наличие трех факторов:

Правдоподобная симуляция мира с высокой степенью детализации.
Высокопроизводительный компьютер, способный распознавать действия пользователя и реагировать на них в режиме реального времени.
Специальное оборудование, соединенное с компьютером, которое обеспечивает эффект погружения в процессе исследования среды. О нём мы чуть позже поговорим более подробно.

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.

Еще есть AR, не путать с VR

AR (augmented reality) - это дополненная реальность. Да, PokemonGo (про который, кстати, все уже забыли), 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.

Для компьютера - работают в связке с ПК или консолями: Oculus Rift , HTC Vive, Playstation VR.
Для мобильных устройств - называются гарнитурами и работают в связке со смартфонами, представляют из себя держатель с линзами: Google Cardboard, Samsung Gear VR, YesVR.
Независимые очки виртуальной реальности - самостоятельные устройства, работают под управлением специальных или адаптированных ОС: Sulon Q, DeePoon, AuraVisor.

Альтернатива для тех, кто не хочет испортить прическу - изображения в данном случае транслируются не в шлем, а на стены помещения, часто представляющие собой дисплеи MotionParallax3D (хотя для более полного UX в некоторых таких комнатах нужно надевать 3D-очки или даже комбинировать CAVE и HMD). Есть мнение , что VR-комнаты гораздо лучше VR-шлемов: более высокое разрешение, нет необходимости таскать на себе громоздкое устройство, в котором некоторых даже укачивает, и самоидентификация происходит проще благодаря тому, что пользователь имеет возможность постоянно себя видеть. Тем не менее, приобретение такой комнаты, понятное дело, выйдет гораздо дороже, чем покупка шлема.

Информационные перчатки / Datagloves

Для удовлетворения инстинктивной потребности пользователя потрогать руками то, что он находит для себя интересным в процессе изучения среды, были созданы перчатки с сенсорами для захвата движений кистей и пальцев рук. Техническое обеспечение такого процесса варьируется - возможно использование оптоволоконных кабелей, тензометрических или пьезоэлектрических датчиков, а также электромеханических приспособлений (таких как потенциометры).

Джойстики (геймпады) / Wands

Специальные устройства для взаимодействия с виртуальной средой, содержащие встроенные датчики положения и движения, а также кнопки и колеса прокрутки, как у мыши. Сейчас их все все чаще делают беспроводными, чтобы избежать неудобств и нагромождений при подсоединении к компьютеру.

Области применения VR

Обучение

VR используется для моделирования среды тренировок в тех занятиях, в которых необходима предварительная подготовка: например, управление самолетом, прыжки с парашютом и даже операции на мозге.

Наука

VR позволяет улучшить и ускорить исследование молекулярного и атомного мира: погружаясь в виртуальную среду, ученый может обращаться с частицами так, будто это кубики LEGO.

Медицина

Кроме помощи в обучении хирургов, технология VR оказывается полезной и на самих операциях: врач, используя специальное оборудование, может управлять движениями робота, получая при этом возможность лучше контролировать процесс.

Промышленный дизайн и архитектура

Вместо того, чтобы строить дорогостоящие модели машин, самолетов или зданий, можно создать виртуальную модель, позволяющую не только исследовать проект изнутри, но и проводить тестирование его технических характеристик.

Игры и развлечения

На данный момент это самая известная и самая широкая область использования VR: сюда входят как игры, так и кино, виртуальный туризм и посещение различных мероприятий.

Как мы уже говорили, VR продолжает интегрироваться с разными сферами нашей жизни и из мифа научной фантастики она превратилась в (виртуальную) реальность, так что выбирайте область для разработки, и - вперед. Стандартизацией технологий VR сейчас занимается международная организация

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:

Голова . Виртуальная среда внимательно, при помощи специализированной гарнитуры, отслеживает положение головы. Так, гарнитура двигает картинку согласно тому, в какие из сторон и когда пользователь поворачивает свою голову – в бок, вниз или вверх. Такая система официально называется шестью степенями свободы.
Движения . В более дорогих модификациях технического обеспечения отслеживаются и движения пользователя, при этом виртуальная картинка будет двигаться согласно им. Речь идет здесь не об играх, в которых пользователь просто находится на месте и взаимодействует с окружением, но о тех, где он перемещается в виртуальном пространстве.
Глаза . Еще один основополагающий в реальности датчик анализирует то направление, в котором смотрят глаза. Благодаря этому игра позволяет пользователю погрузиться в интерактивную реальность более глубоко.

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

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:

Имитация и компьютерное моделирование.
Мнимая деятельность.
Киберпространство и аппаратные средства.

VR шлемы

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:

Возможность полностью окунуться в интерактивное измерение.
Получение новых эмоций.
Профилактика стресса.
Создание электронных информационных и обучающих ресурсов.
Проведение конференций.
Создание объектов культурного наследия.
Возможность визуализации различных объектов и физических явлений.
Возможность для каждого перейти на новый уровень развлечений.

Минусы:

К минусам можно отнести следующие моменты:

Зависимость.
Еще один явный минус: виртуальная реальность и ее психологическое воздействие на человека – оно далеко не всегда бывает позитивным, так как есть риск слишком сильно погрузиться в виртуальным мир, что иногда влечет за собой проблемы в социальной и других сферах жизни.
Высокая стоимость устройств.

Применение виртуальной реальности

VR можно использовать в таких сферах, как:

Обучение . Сегодня интерактивная реальность позволяет смоделировать тренировочную среду в тех сферах и для тех занятий, для которых необходимой и важной является предварительная подготовка. Как пример, это может быть операция, управление техникой и другие сферы.
Наука . VR дает возможность значительно ускорить исследования как атомного, так и молекулярного мира. В мире компьютерной реальности человек способен манипулировать даже атомами так, словно это конструктор.
Медицина . Как и было отмечено, при помощи VR можно тренировать и обучать медицинских специалистов: проводить операции, изучать оборудование, улучшать профессиональные навыки.
Архитектура и дизайн . Что может быть лучше, чем показать заказчику макет нового дома или любого другого строительного объекта при помощи такой реальности? Именно она позволяет создавать эти объекты в виртуальном пространстве, в полном размере, для демонстрации, тогда как раньше использовались ручные макеты и воображение. Это касается не только строительных объектов, но и техники.
Развлечение . VR безумно популярен в игровой среде. Причем, спросом пользуются как игры, так и культурные мероприятия и туризм.

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 . 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.

Спор о том, чем же является наша реальность (и существует ли она вообще) — один из основных в философии. И, пока философы сквозь века сходятся в словесных баталиях, пионеры высоких технологии создают реальность виртуальную. Concepture разбирается, что из себя представляет технология VR умноженную сущность или необходимость?

Что?

Виртуальная реальность (Virtual Reality, VR) — искусственный мир (объекты и субъекты), который создаётся с помощью технических устройств. Неотъемлемой частью VR является воздействие на основные органы чувств человека: зрение, слух, обоняние, осязание и другие. В отличии от физической реальности, которая является внутренним состоянием индивидуума, виртуальность - это процессуальное взаимодействие между материально-техническими процессами и психикой человека.

Так выглядит вторая версия Oculus Rift под названием Development Kit 2.

Современное VR, помимо очевидного наличия правдоподобной картинки и звуков, так же симулирует и физические явления, тем самым предоставляя возможность пользователю взаимодействовать с виртуальными объектами, либо объектам взаимодействовать с пользователем.

Как?

Совершить погружение в VR не сложно, достаточно воспользоваться специальными периферийными устройствами, которые сегодня ассоциируются со следующими компаниями: Google, Samsung, HTC, Facebook и Sony. Сегодня для того, чтобы создать более-менее достоверную симуляцию необходимо качественно воздействовать на два основных перцептивных канала — слуховой и зрительный.

Самое просто и незамысловатое VR-устройство - Google Cardboard. На деле просто картонная коробка со смартфоном.

С этой целью были разработаны и введены в эксплуатацию так называемые HMD-гарнитуры (head mounted display). Самое простое из них - Google Cardboard. Это картонный «шлем», в котором предусмотрено ложе для смартфона. Подобное «устройство» не сможет обмануть человека полностью, но подарит ему несколько новых впечатлений от просмотра специальных роликов в приложении.

Гораздо более совершенные машины — Playstation VR от Sony, или пионер VR-движения Oculus Rift - не только транслируют картинку, но и отслеживают положение головы в пространстве и подстраивают звук в зависимости от того, насколько далеко от пользователя виртуальный источник звука. В таких «шлемах» установлены жк-мониторы высокого разрешения, продвинутая аудиосистема и линзы перед экранами, что в полной мере позволяет называть их «очками виртуальной реальности».

Теперь поговорим подробнее о трекинге движений. Любая продвинутая VR-гарнитура опирается на технологию 6DoF (Six degrees of freedom), которая занимается анализом положения головы по осям x, y, z (вперёд/назад, от плеча к плечу, из стороны в сторону). В сочетание с дополнительными устройствами (акселерометр, магнитометр и гироскоп внутри, отслеживающая камера или датчики снаружи) достигается эффект движения картинки, относительно поворотов головы и её нахождения в пространстве.

В деле трекинга крайне важно достигнуть низкой задержки (меньше 50 мс). Самый впечатляющий результат у Oculus Rift — около 30 миллисекунд, но и другие крупные игроки, вроде HTC Vive и Playstation VR не превышают критической отметки скорости отклика.

Для чего?

Может показаться, что технология VR — вещь сугубо развлекательная. Да, уже сегодня достигнут тот этап развития, на котором «виртуальный гейминг» перестал быть уделом энтузиастов и медленно, но верно превращается в полноценный коммерческий рынок со своей аудиторией пользователей.

Пока основная преграда — высокая цена «стартового пакета» всех необходимых устройств: Playstation VR (вместе с покупкой Playstation 4 Pro, PS4 Cam и парой Move’ов) обойдётся в 40-50 тысяч рублей; HTC Vive и Oculus Rift стоят 70 и 50 тысяч соответственно, но помимо этого к ним нужен мощный персональный компьютер, заточенный под игры. Google Cardboard дешёв и сердит (от 240 рублей), но и поиграть во что-то серьёзно на нём не получится.

Благо, не одними игрушками жив VR. Исследования университета штата Вашингтон показывают, что виртуальную реальность можно применять в терапевтических целях. «Результаты исследования показывают, что виртуальная реальность не только изменяет характер восприятия человеком боли, она изменяет также характер реальной активности различных областей мозга», — говорит Хантер Хоффман, директор исследовательского центра по виртуальному обезболиванию (VR Analgesia Research Center).

Пациенты испытывали боль на 40-50% меньше, когда проходили через болезненные процедуры погружёнными в виртуальную реальность! Подобное влияние может снизить долю использования обезболивающих на основе морфия, а следовательно и опасности возникновения привыкания к наркотическим, по сути, препаратам.

Другая область применения — экспериментальная психология. VR качественно отличается от традиционных лабораторных инструментов. Во-первых, виртуальная реальность обладает высокой степенью экологической валидности, то есть симулирует комплексные условия для более точного тестирования когнитивных функций в условиях, максимально приближенных к естественным.

Вот знаменитый Virtualizer от Cyberith. Комплекс включает Omni, всенаправленную беговую дорожку Oculus Rift, 2 контроллера Skyrim и Wii.

Во-вторых, это введение фактора времени, появление возможности простроить эпизод от прошлого к будущему, и целиком пережить его. Третье — установление полного контроля за вниманием испытуемого, от виртуальной реальности тяжело отвлечься, а значит исследование не будет испорчено стимуляциями извне. Одних этих особенностей достаточно, чтобы продвинуть экспериментальную психологию далеко вперёд. А так же, создать новый подход к психотерапии.

Такой же благотворный эффект VR уже оказывает на образование, в частности, Google продвигает свои недорогие шлемы в школах и университетах. С их помощью ученики не только могут побывать на полях известных исторических сражений, но и своими глазами увидеть взрыв Сверхновой или развитие личинки внутри куколки. Образовательные процессы давно требуют свежего методологического подхода и «виртуальная реальность» может стать достойным ответом на стремительное устаревание существующих образовательных программ.

Инновационные возможности VR также подходят для: сферы продаж, транслирования мероприятий в прямом эфире, проектирования и военной промышленности. Впрочем, это не перспективы, а почти повседневность.

Недостатки?

Есть, как и у любой современной технологии. В независимости от сферы применения основным минусом является высокая цена устройств. Гипотетически, справиться с этим должна сама индустрия, выпускающая всё более качественные составляющие по всё более низкой цене. Ориентировочно «доступными» VR-шлемы, похожие на Oculus или Playstation VR, станут через пять-десять лет.

Перед вами HTC-Vive один из самых удобных шлемов на сегодняшний день.

Второй большой минус - это размеры. Тотальное «облегчение» очков (замена металлических деталей высококачественным пластиком) не спасает от габаритов, VR-очки всё равно выглядят массивно и слишком «гиковски», чтобы представить их на голове серьёзного бизнесмена или домохозяйки. Путь решения, опять же, будет найдено в ходе естественного развития индустрии и постепенного уменьшения аппаратного обеспечения.

Третье - принципиальное несовершенство технологии. Несмотря на экраны высокого разрешения и отличный трекинг, VR-шлемы всё ещё могут вызывать сильную тошноту. Потому требуется разрабатывать специализированный контент, адаптированный для человеческого вестибулярного аппарата. Перемещаться в виртуальности, при этом в реальности оставаясь неподвижным — прямой путь к использованию ведёрка не по назначению. Исключение составляет, разве что, управление каким-нибудь транспортом, потому что здесь наш мозг чувствует себя вполне в своей тарелке.

Для решения этой проблемы необходима разработка специализированной платформы, которая бы позволяла ходить в реальности, при этом не рискуя разбить нос об косяк. Хотя, боюсь даже представить, сколько она будет стоить.

Вывод

Технологии VR - будущее человечества, в которое наступило равно на половину. С удешевлением устройств, совершенствованием систем трекинга и решением «вестибулярного вопроса» недалёк тот день счастливого нового мира, где с помощью высокоорганизованных виртуальных симуляций будут делать операции, операторы боевых дронов ещё эффективнее будут бомбить очередных террористов, а население развитых стран перестанет выходить из дома в поисках социального контакта.

Но как обычно, кому-то это может и не понравиться.

Возможно вы не знали:

6DoF - (Шесть степеней свободы от англ. Six degrees of freedom ) — указывает на возможность геометрической фигуры совершать геометрические движения в (трёхмерном) пространстве, а именно: двигаться вперёд/назад, вверх/вниз, влево/вправо (в декартовой трёхмерной системе координат), включая повороты вокруг каждой из трёх взаимно перпендикулярных осей (рыскание, тангаж, крен).

Head-mounted display (сокращенно HMD) - представляет собой дисплейное устройство, которое надевается на голову или как часть шлема, у которого есть небольшая оптическая система под один (монокулярный HMD) или каждый глаз (бинокулярный HMD). HMD имеет много применений, в том числе в играх, авиации, технике и медицине.