Определение VR и AR.
Концепция виртуальной реальности (VR) относится ко всей смоделированной реальности, которая построена с помощью компьютерных систем с использованием цифровых форматов. Для создания и визуализации альтернативной реальности требуются аппаратные и программные средства, достаточно мощные для создания реалистичного эффекта погружения (например, VR-шлемы или специальные очки и 3D-программы).
Augmented Reality (AR) накладывает синтетические элементы, такие как 3D объекты, мультимедийный контент или текстовую информацию на реальные изображения (Hsieh & Lin, 2011), расширяя свои возможности взаимодействия с пользователем. Обе виртуальные технологии (VT) являются актуальной темой в индустрии Интернет-технологий (IT), но VT больше не ограничиваются специализированными областями (например, аэрокосмическая промышленность); в настоящее время эти технологии используются во многих дисциплинах, включая образование, медицину, географию, рекламу и т.д.
Rosenblum & Cross (1997) указывает на три ключевых аспекта, связанных с любой системой VR: Погружение, взаимодействие и визуальный реализм. Погружение создается путем окружения пользователя виртуальными технологиями и устройствами (Wu, Lui, Wang & Zhao, 2015), например, виртуальными очками, перчатками с датчиками движения, HMD, объемным звуком и любым другим элементом, создающим сенсорные стимулы, или датчиками на одного пользователя для взаимодействия с виртуальной средой как в реальной среде.
Таким образом, VR моделирует физическое присутствие пользователя в виртуальной среде, которая классифицируется как сенсорно-моторическая, когнитивная и эмоциональная, но VR также создает погружение в 3D пространство, когда пользователь воспринимает, что принадлежит виртуальному миру (например, игрок в видеоигре), когда он воспринимает его или ее чувствует, что он/она принадлежит виртуальному миру (например, плейер в видеоигре, который подвержен искусственности, 1998 г., и его или ее/ее чувству транспорту).
Чтобы такое восприятие было достоверным, необходимо взаимодействие в режиме реального времени, поэтому пользователю необходима мгновенная обратная связь о его движениях, положении и ощущениях.
Эта обратная связь позволяет пользователю реагировать и отправлять команды на компьютер с помощью трекеров, перчаток, клавиатур или любого другого устройства ввода, имитирующего реакции пользователя в реальном мире. Выходные устройства (визуальные, звуковые или тактильные) должны создавать реалистичную иллюзию, чтобы аппаратное и программное обеспечение могло отображать подробные и реалистичные виртуальные сценарии, а геометрия, текстура и физические модели вызывали доверие.
Напротив, расширенная реальность (Augmented Reality, AR) не обязательно требует создания реалистичной иллюзии, и может рассматриваться как продолжение виртуальной реальности, которая сочетает видение из реального мира с виртуальными элементами для создания смешанной реальности в режиме реального времени.
Однако четкой границы между AR и VR не существует; в этой связи концепция континуума виртуальной реальности стабилизирует непрерывный масштаб между полностью реальной средой и полностью виртуальной средой; Бенфорд, Гринхалг, Рейнард, Браун & Колева предлагают классификацию, связанную с искусственностью и транспортом, основанную на следующих критериях.
Фактически, AR - это не просто компьютерная съемка в реальном времени, накладывающаяся на физические объекты в точном положении, но виртуальные и физические объекты могут взаимодействовать путем создания новых способов взаимодействия человека и компьютера .
Типы VR и AR.
Как видим, виртуальные технологические системы могут иметь несколько способов улучшения взаимодействия и погружения. В принципе, любую систему VR/AR можно классифицировать как иммерсивную, полуиммерсивную и неиммерсивную.
Если система создает ощущение присутствия в виртуальном мире, полуиммерсивное (например, при использовании нескольких проекционных экранов вместо очков) или не-иммерсивное (например, компьютерных дисплеев) создает определенный уровень реализма, но без такого усиления ощущения "присутствия".
Однако различные реализации могут иметь различную степень погружения; ниже представлен неполный список категорий виртуальных технологий, которые производят различное впечатление погружения:
-Кабина симулятора, в основном используется для воссоздания и моделирования реальной кабины, как кабина пилота, автомобиль, или мостик судна. Окна кабины заменены компьютерными дисплеями высокого разрешения и могут быть оснащены системой объемного звучания. Кроме того, можно добавить движение для повышения реалистичности, как ответную реакцию на действия пользователя.
- Прогнозируемая реальность, которая состоит из движущегося аватара пользователя в реальном времени, который визуализируется на широком экране.
- Расширенная реальность, которая требует специальных погружных очков или мобильного устройства для визуализации дополненных объектов, перекрывающих окружающую реальную среду.
- Телеприсутствие, которое может быть использовано для воздействия и эксплуатации чего-то реального, но в другом месте, например, в лаборатории, на атомной электростанции и т.д.
- Настольная виртуальная реальность, для которой просто необходим обычный компьютерный дисплей. Взаимодействие с виртуальным миром ограничивается возможностями настольной компьютерной мыши или джойстика, но не требует дорогостоящего аппаратного или программного обеспечения, поэтому его относительно легко разворачивать.
- Системы с визуальной связью, которые в основном связаны с военной авиацией. Система размещает экраны на уровне глаз пользователя и соединяет движение головы пользователя с отображаемым изображением. Система включает в себя датчики для отслеживания движения глаз пользователя, и она может определить, на что он или она смотрит.
Виртуальные технологии для визуализации и создания VR/AR-контента.
Одной из проблем, с которой сталкиваются компании VR/AR в последнее время, является создание менее сложного и более доступного оборудования, что является ключевым фактором популяризации виртуальных технологий. Новейшее оборудование, разработанное этими компаниями, подразделяется на три категории:
1. Смартфоны, установленные на гарнитурах.
2. Специальные дисплеи, устанавливаемые на голову (HMD).
3. Очки дополненной реальности.
Мобильные устройства, такие как смартфоны, обладают процессорами, достаточно мощными, среди прочих характеристик, чтобы сделать их пригодными для визуализации видеомагнитофонов и видеомагнитофонов. Дешевые гарнитуры для вставки пользовательских смартфонов (например, Google Cardboard) - это все дополнительное оборудование, необходимое для получения доступного эффекта погружения.
Если требуется более глубокий опыт погружения, специальные HMD (например, Oculus Rift, Samsung Gear, Cark Zeiss VR One или HTC Vive) придают большую реалистичность за счет использования внешнего компьютера для обработки более реалистичных синтетических объектов.
Однако недорогие гарнитуры становятся интересными технологическими устройствами для рынка, который ежегодно расширяется на 30%-50%, и ожидается снижение цен и улучшение характеристик в течение следующих пяти лет. Это станет ключевым фактором для расширения виртуальных технологий в краткосрочной перспективе.
Что касается очков расширенной реальности, то они не предназначены для того, чтобы изолировать пользователя от окружающей действительности, а для того, чтобы наложить синтетическую информацию на прозрачное стекло.
Некоторые из этих очков требуют внешней панели, состоящей из устройства Android, используемого для запуска и управления приложениями AR (например, Epson Moverio); другим не требуется внешнее устройство (например, Microsoft Hololens), или более продвинутые и оснащенные датчиками, которые позволяют пользователям взаимодействовать с виртуальными объектами естественным образом (например, META).