Виртуальная реальность - это новое поколение человеко-машинного интерфейса, которое используется наиболее эффективно при работе с трехмерной информацией.
Чуть более романтичное определение - это технология, позволяющая погрузиться в иллюзорный, искусственный мир.
Об истории, о предпосылках возникновения этой необычной технологии мы писали здесь.
Характерными признаками виртуальной реальности являются моделирование в режиме реального времени, имитация окружающей обстановки с высокой степенью реализма, а также возможность воздействовать на окружающую среду и иметь при этом обратную связь.
Когда мы говорим о виртуальной и дополненной реальности, мы используем следующие термины и сокращения:
RR (Real Reality) – реальная реальность.
VR (Virtual Reality) – виртуальная реальность, созданная компьютером и воспроизводящая совершенно отличное от реального окружение.
AR (Augmented Reality) – дополняет RR цифровыми объектами, отображаемыми на носимых устройствах (очках, гаджетах), при этом никак не меняющими внешний мир.
MR (Mixed Reality) – смешанная реальность. Направлена на создание среды, в которой пользователь будет обрабатывать объекты, как если бы они были они находились перед ним самом деле.
XR (Extended Reality) – «перекрестная реальность», которая представляет собой любое аппаратное и программное обеспечение, объединяющее аспекты AR, MR и VR.
Очки и различные шлемы виртуальной реальности – это аппаратура, которая для нас работает в цифровом мире. Суть очень проста: из-за расположения глаз, из-за поворота головы мы с вами воспринимаем окружающий мир как объемный. И если мы генерируем виртуальную реальность, то мы это делаем не на плоскости в одно изображение, а в два, отличающихся точкой зрения. Те самые межзрачковые расстояния, которые мы используем при подборе очков, на них и настроен пересчет вот этих вот разных изображений. При этом изображения генерируется синхронно.
Надев шлем виртуальной реальности и виртуально переместившись в какое-то новое положение, мы формируем для обоих глаз, с помощью математического аппарата сдвига и поворота, свои индивидуальные изображения. Это дает возможность воспринимать виртуальную реальность так, как мы видим в повседневной жизни.
Для того, чтобы понять VR-подход, его преимущество, и в каком-то смысле неизбежность, вспомним материалы предыдущих статей, в которых мы говорили про цифровую среду, про цифровые данные как способ взаимодействия с реальностью.
Однако «данные» – это достаточно искусственный способ описания реальности. Исходно, биологически, человек воспринимает окружающий мир и планирует свои действия через органы чувств, главным из них является зрение. В своей повседневной деятельности человек воспринимает реальность через зрение и реагирует на то, что он видит.
Данные, которые мы получаем в виде цифр, соотносятся с различными параметрами окружающей нас действительности. Мы не видим слова «прохладно», а видим «3,7 градуса». Точно также мы видим и описываем трехмерные объекты и их положения – например, «автобус едет». А на «языке данных» возникают координаты автобуса на карте города.
Посмотрите на рисунок ниже. Слева - молодой и красивый Вильям Райкер, коммандер знаменитого стартрековского корабля Энтерпрайз входит в комнату, а внутри - голографическая симуляция тропического леса с потрясающим эффектом реальности.
А рядом - современное инженерное изобретение, которое хоть и не столь реалистично, но пока наиболее приближено к голодеку из культовой фантастики, а также чрезвычайно полезно.
Устройство, названное VuePod, позволяет пользователям практически летать, парить или бродить по участкам земной поверхности, которые другим способом трудно или невозможно посетить. Точки на изображении создаются данными из самолетов, снабженных лидарами (это как радар, но с лазерами). Лидар сканирует ландшафт и записывает миллионы данных, которые затем проецируются как точки на изображение VuePod.
Пользователь может одеть 3D очки и пролететь над горой или каньоном. Но что еще более круто - это возможность сравнения ландшафта, например, пятилетней давности, и того, который существует сейчас. Пролетая над горой, исследователь видит изменения, произошедшие за 5 лет, которые другим способом в реальном времени сравнить достаточно сложно.
Цифровое преобразование дает возможность избавить человека от перевода данных в режим видимости.
Еще в XVII – XVIII веках были выведены математические формулы для преобразования видимой картинки сначала на плоскость, а позже и фокальный вид (то есть в объемное зрение, когда мы можем оценивать расстояние до объекта и более полно представлять его объемное расположение).
С чем-то подобным мы сталкиваемся в компьютерных играх, где действуем в плоском изображении, но меняем свое виртуальное положение в пространстве. Нам необходимо постоянно пересчитывать вот это 3D-моделирование видимых объектов.
Математически этот пересчет сводится к преобразованию матриц для разных точек и работе с определенными типовыми объектами. Изображение плоского отрезка на плоской поверхности с разных точек зрения и при разных углах наклона, как видны плоские и объемные фигуры (круг/сфера/пирамида/куб и так далее) – все это, по сути, перемножение матриц, и для этого специально в наших компьютерах есть видеокарта.
То есть 3D моделирование реальных объектов, сложенных из типовых геометрических фигур нами освоено еще на предыдущем этапе промышленной революции.
На данном этапе, на этапе цифровой трансформации в Четвертой промышленной революции мы перешли к попыткам, уже достаточно успешным, работы с объемными изображениями.
И как бы романтично ни звучало "погружение в иллюзорный мир", виртуальная реальность вполне полезная, используемая в промышленности технология.
О том, в каких отраслях и как именно применяется виртуальная реальность, мы расскажем в следующий раз.
