Насущные разговоры о AR начались, когда Google показал публике Google Glass. Затем появился Snapshat с масками-котиками и ушками, а в скором времени мир настигли Pokemon Go, заставив всех ловить слоупоков.
Что такое AR
Люди часто путают дополненную и виртуальную реальность. Основное их различие – в степени смешивания реальности и технологий.
Например, видеоигры, где вы стреляете по драконам – это виртуальная реальность. Мир, где вы идёте в «Магнит» за дошиком – это объективная реальность. Дополненная реальность находится посередине.
То есть, виртуальная реальность создает свой мир, куда может погрузиться человек, а дополненная добавляет виртуальные элементы в мир реальный. Выходит, что VR взаимодействует лишь с пользователями, а AR – со всем внешним миром.
История AR
История манипуляций с реальностью начинается в научной фантастике. Автор «Волшебника страны Оз» Лайман Фрэнк Баум в романе «Главный ключ» придумал девайс, который помечает людей буквами в реальном времени, указывая на их характер и интеллект.
Реальные же действия в сторону развития технологии начались в 50-х годах прошлого века. Мортон Хейлиг 28 августа 1962 года запатентовал симулятор Sensorama. Сам Хейлиг еще называл его театром погружения.
Патент описывает виртуальную технологию, в которой визуальные образы дополняются движениями воздуха и вибрацией. Обоснование ее существования давалось такое:
«Сегодня постоянно растет спрос на методы обучения и тренировки людей таким способом, чтобы исключить риски и опасность реальных ситуаций»
Это было устройство ранней версии виртуальной реальности, а не дополненной, но именно оно дало толчок к развитию обоих направлений. Хейлиг даже изобрел специальную 3Д-камеру, чтобы снимать фильмы для Сенсорамы.
В 1968-м году компьютерный специалист и профессор Гарварда Айван Сазерленд со своим студентом Бобом Спрауллом разработали устройство, получившее название «Дамоклов Меч». И это была первая система уже именно дополненной реальности на основе головного дисплея.
«Домоклов меч» в действии0:21
Пропустив несколько промежуточных изобретений, мы остановимся в 1996 году.
24 года назад Джун Рекимото и Южди Аятцука разработали Матричный Метод. Он описывает реальные и виртуальные объекты с помощью плоских меток наподобие QR-кодов. Это позволяло вписывать виртуальные вещи в реальный мир, просто перенося метки. Например, положить на пол листок с кодом, навестись на комнату камерой — и вот у вас в комнате стоит динозавр.
В 98-м году НФЛ впервые использовала дополненную реальность, разработанную компанией Sport Vision, в прямой трансляции спортивных игр. Во время матчей на картинку с камеры, обзорно показывающей игровое поле, добавлялись технические линии и информация о счете. О «волшебной желтой линии» есть старый сюжет.
В 99-м НАСА применила систему дополненной реальности в приборной панели космического аппарата Икс-38, который научился отображать объекты на земле вне зависимости от погодных условий и реальной видимости.
Как работает дополненная реальность
Сейчас AR – это распознавание образов и отслеживание маркеров.
С распознаванием образов все более-менее понятно. Если приложение должно распознавать стол, то достаточно загрузить на сервер библиотеку фотографий столов, обозначить общую структуру, цвет, произвольные параметры и присвоить этому набору данных определенное действие при обнаружении на картинке.
Вторая часть – это отслеживание маркеров. Маркерами могут выступать как специально напечатанные изображения, так и любые объекты.
Обложку журнала приложение распозна́ет по простой форме с прямыми углами и конкретному рисунку, и будет отслеживать ее положение в пространстве, отмечая смещение относительно фона. В этом случае сама обложка и есть маркер.
Со специальными маркерами все обстоит еще проще. Допустим, мы хотим примерить автомобилю новые диски. Для этого нам достаточно наклеить на диски QR-метки и система автоматически поймет, что именно в этих местах следует вставлять в картинку изображение новых колес. Еще один пример: мы кладем метку на пол и приложение понимает, что эта плоскость и есть пол, и разместит на нем произвольные объекты.
Но маркеры везде не налепишь, а сделать уникальный маркер под каждую ситуацию и унифицировать всю систему слишком сложно.
Здесь на выручку приходит SLAM — метод Одновременной Локализации и Построения Карты, используемый для построения карты в неизвестном пространстве с одновременным контролем текущего местоположения и пройденного пути.
В упрощённом виде, Слэм — это способ распознавания окружения и местоположения камеры, путем разложения картинки на геометрические объекты и линии. После чего каждой отдельной форме система присваивает точку (или множество точек), фиксируя их расположение в пространственных координатах на последовательных кадрах видеопотока.
Таким образом, здание раскладывается на плоскости стен, окна, грани и прочие выделяющиеся элементы. А условная комната — на плоскости и объекты внутри.
Благодаря тому, что алгоритм позволяет запоминать положение точек в пространстве, вернувшись в эту же комнату из другой вы увидите точки на тех же местах, где они и находились ранее.
Что есть сейчас
Самым громким событием дополненной реальности последних лет стали вышедшие в 2013-м году очки Google Glass, с которыми есть небольшая путаница. Несмотря на то, что именно они многим первыми приходят на ум, когда речь заходит о дополненной реальности, к таковой эти очки отношения почти не имели. Виртуальная среда практически не взаимодействовала с реальной. Разве что навигацию можно причислить к ЭйАр-контенту, но и она была реализована в стиле карт для телефона, а не каких-нибудь висящих над дорогой стрелок.
Эстафету тут же приняла Microsoft, через пару лет завуалированно анонсировавшая очки смешанной реальности Hololens. Правда, только для разработчиков и журналистов. Продукт сложный, его до сих пор разрабатывают. Но в интернете много восторженных обзоров, где люди делятся своим опытом взаимодействия с виртуальной средой.
Хололенс не требуют подключения к другому ПК или телефону. У очков четыре камеры, с помощью которых они анализируют комнату и совмещают виртуальные объекты с реальным миром.
Конечно, сейчас дополненная реальность в основном используется в развлечениях. Тот же Pokemon Go – рекордсмен по количеству пользователей всего AR – простая игра с взаимодействием с миром.
Однако уже сейчас ее используют и в других сферах. Например, реклама, справочная информация, и даже примерка вещей в магазине.
Интересную и полезную идею воплотил маркетинговый отдел Икеи еще в 2014-м. Примерить мебель из каталога прямо к интерьеру своей комнаты оказалось крайне заманчиво.
Будущее
Коммерческий рост AR поразителен – к 2025 году ожидается прибыль в $1,3 млрд. Ей, в отличие от виртуальной реальности, необязательно опираться на специализированное железо и громоздкие устройства. Технология прекрасно работает на самом массовом носимом девайсе — смартфоне.
Дополненная реальность уже меняет наше настоящее: виртуальные маски, охота за покемонами по городам и болотам, дети, стреляющие друг в друга не из деревяшек, а через экран телефона. Сейчас это уже реальность.
Следующий шаг — массовый выход AR из зоны развлечений и соцсетей в сектор информационной поддержки. Автопроизводители начинают выпускать приложения-дополнения к пользовательским инструкциям, помогающие владельцам наглядно изучить свой автомобиль. Все больше производителей техники начинают выпускать приложения для ремонтных мастерских, которые помогают мастерам ориентироваться во внутреннем устройстве сложных приборов. Amazon думает над тем, чтобы облегчить жизнь покупателям: понравились кеды на прохожем – навел на того телефон и тут же заказал себе такие же.
Сегодня мы с вами живем во время бурных исследований в отрасли. Даже у технологических гигантов нет ясной картины дальнейшего развития дополненной реальности. Это время непрерывного рождения идей, нахождения неожиданных способов применения и осознания всей мощи этой фантастической когда-то технологии – дополненной реальности.