Технологии виртуальной реальности и дополненной реальности идут бок о бок. Грань между ними размыта настолько, что где-то посередине они превращаются в смешанную реальность. Но эти понятия необходимо разделять, так как эти две технологии созданы для решения разных задач.
Устройства виртуальной и дополненной реальностей с каждым годом становятся более доступными, а значит у этой технологии есть все шансы стать со временем такой же обыденностью, какой стали смартфоны и повсеместный интернет.
Виртуальная реальность
Виртуальная реальность, она же VR от английского Virtual Reality — это технология погружения в искусственно созданный мир. В первую очередь это достигается через зрение, но также могут быть задействованы слух и даже осязание.
Задача виртуальной реальности — это полное погружение в виртуальный мир, будь то VR-видео, VR-игра или VR-симуляция. Погружение достигается за счёт иного зрительного восприятия в сравнении с тем, как воспринимается изображение на обычном дисплее телевизора или смартфона.
Как это работает
Изображение в шлеме виртуальной реальности меняется в соответствии с наклонами и поворотами головы таким образом, как если бы все объекты виртуального мира на самом деле находились вокруг человека в VR-шлеме. Это позволяет смотреть в любую сторону, продолжая видеть перед собой виртуальное пространство, за счёт чего достигается наиболее глубокое погружение и вовлечение в происходящее в виртуальном мире.
Ощущение присутствия достигается в том числе за счёт того, что в шлеме виртуальной реальности установлены два дисплея — по одному для каждого глаза. На оба дисплея выводятся немного отличающиеся изображения одной и той же сцены, тем самым имитируя то, как работает наше зрение.
Технология VR использует тот факт, что глаза расположены на небольшом расстоянии друг от друга, из-за чего угол зрения каждого глаза относительно другого немного отличается. В реальной жизни это позволяет нам лучше понимать расстояние до видимых объектов. VR-технология учитывает эту особенность и фактически обманывает мозг, когда показывает разным глазам немного разные изображения. Такая иллюзия заставляет мозг думать, что всё происходящее перед глазами происходит на самом деле, из-за чего даже вестибулярный аппарат начинает реагировать на происходящее в VR-шлеме так, будто это реальность.
Взаимодействие с виртуальным пространством
Для взаимодействия с виртуальным миром могут использоваться как гироскопические контроллеры, которые пользователь держит в руках, так и VR-перчатки или даже просто руки, движения которых считывают специальные камеры. Точность движений достигается за счёт системы трекинга, которая отслеживает местоположение VR-шлема и контроллеров относительно окружающих предметов.
Для получения более глубокого опыта могут применяться специальные VR-костюмы с отдачей, имитирующие воздействие виртуального мира на пользователя, такое как прикосновения и даже лёгкие удары. Могут использоваться как в видеоиграх, так и в специализированных симуляторах.
Дополненная реальность
Дополненная реальность, она же AR, происходит от английского Augmented Reality. Дополненная реальность, в отличие от виртуальной реальности, позволяет видеть, что находится вокруг, лишь добавляя элементы виртуальности в окружающий мир.
Эта технология позволяет полноценно взаимодействовать с окружающим миром, в то время как на окружающий мир накладываются цифровые объекты, сообщающие различную информацию. Это может быть как полезная информация об окружающих вещах, так и что-то иное, что никак не связано с окружающей действительностью. Например, окно с видеороликом из интернета, которое не будет пропадать из поля зрения, куда бы пользователь ни посмотрел. Или окна привычных всем приложений для смартфона, которыми можно пользоваться с помощью жестов.
Обычно предполагается, что дополненная реальность будет использоваться в повседневной жизни, следовательно AR-устройства должны быть значительно более компактными в сравнении с полноценными VR-шлемами. Поэтому идеальное устройство дополненной реальности — это специальные AR-очки, которые по габаритам не отличаются от обычных очков. Сегодня такие устройства уже существуют, но из-за своих миниатюрных размеров они довольно сильно ограничены в возможностях по сравнению с полноразмерными VR-шлемам.
Поскольку технологии VR и AR сильно пересекаются, дополненную реальность можно получить в VR-шлеме благодаря встроенной камере, которая выводит на дисплеи окружающую обстановку, поверх которой накладываются различные цифровые элементы. Таким образом, у пользователя перед глазами появляется никуда не исчезающий персональный экран, который может сопровождать его везде и заменять дисплей телевизора или компьютера, но не заменять окружающий мир.
Применение VR и AR
Технологии виртуальной и дополненной реальностей имеют крайне широкое применение в самых разных отраслях и ситуациях с использованием различных видов устройств, которые не обязательно должны быть VR-шлемами или AR-очками.
Дополненная реальность в смартфонах и планшетах
Для использования дополненной реальности не обязательно иметь шлем или специальные очки. Эта технология уже успешно реализована в обычных смартфонах и планшетах и может быть опробована каждым. Для этого достаточно открыть приложение-переводчик от Яндекса или Google и направить камеру мобильного устройства на текст, написанный на иностранном языке. Затем приложение самостоятельно распознает текст и моментально отобразит перевод прямо поверх иностранного текста.
Другая реализация дополненной реальности — это приложения умных камер Яндекса и Google. Они используют технологии искусственного интеллекта и компьютерного зрения, которые позволяют распознавать объекты, находящиеся в объективе камеры, и дают о них различную информацию.
Существует множество других применений дополненной реальности с использованием мобильных устройств. Например, эта технология применяется в навигации, когда приложение распознаёт окружающую обстановку через камеру смартфона и на его дисплее накладывает указатели и прочие подсказки, помогающие лучше сориентироваться на местности. Также есть приложения, которые позволяют виртуально примерить на себе одежду и обувь из онлайн-каталога и увидеть результат на дисплее смартфона. Ещё одно интересное и полезное применение — возможность виртуально расставить мебель из онлайн-каталога у себя дома, чтобы заранее увидеть, как тот или иной предмет мебели впишется в домашнюю обстановку.
Есть и чисто развлекательное применение этой технологии, которая реализована в онлайн-игре Pokémon Go для смартфонов. В ней игроки ищут игровых персонажей, местоположение которых привязано к конкретным точкам на карте реального мира. Для этого игрокам необходимо использовать камеру смартфона, чтобы прямо на дисплее видеть игровые элементы этого виртуального мира одновременно с реальным окружением. Взаимодействие игроков друг с другом также построено на том, что они должны находиться в одном и том же месте в реальном мире, а весь игровой процесс можно наблюдать только на дисплее смартфона, на котором запущены камера и GPS для определения местоположения.
Виртуальная и дополненная реальности в различных индустриях
Устройства VR и AR в современном виде появились относительно недавно, но уже находят себе применение в самых разных сферах деятельности и имеют огромный потенциал для дальнейшего развития и способов использования.
В образовании VR и AR позволяют визуализировать изучаемые вещи для лучшего восприятия и запоминания. Проходить практику становится возможно одновременно с получением теоретических знаний, так как технология VR позволяет обучаться широкому спектру специализаций, в число которых входят вождение автомобиля, пилотирование самолёта, управление военной и космической техникой, использование различного сложного оборудования, в то время как всё перечисленное в своём реальном физическом воплощении не требуется и для обучающегося существует только в виртуальном пространстве. Как и не требуются дорогостоящие расходные материалы, так как весь процесс происходит внутри симуляции. Таким образом, легко создаются контролируемые и безопасные условия для более эффективного обучения, а также снижаются риски при моделировании опасных ситуаций.
Для медицинской сферы создаются специализированные VR-симуляторы, которые наиболее реалистично имитируют проведение операций для подготовки студентов-медиков к реальной работе. VR также может применяться для планирования сложных процедур уже действующими специалистами, чтобы лучше визуализировать предстоящую работу и не представлять всё умозрительно. А в перспективе с развитием очков дополненной реальности врачи могут иметь постоянный доступ к вспомогательной информации, которая отображается прямо на стёклах AR-очков, не перекрывая обзор на важные вещи.
Строителям, инженерам и архитекторам VR и AR позволяют видеть проект в реальном масштабе, оценивая его так, будто он уже существует в реальном мире, а не «на бумаге». За счёт этого становится возможно быстро вносить изменения в проект и сразу видеть результат изменений в виде цифрового объекта в нужном масштабе.
Дополненная реальность в сфере недвижимости — это возможность сопоставлять 3D-модели с окружающими объектами и вносить правки ещё на этапе проектирования, будь то целое здание, планировка квартиры или дизайн интерьера. Поскольку виртуальные объекты в AR привязаны к реальному пространству, виртуальную модель можно увидеть в условиях реальной обстановки в масштабе один к одному.
На производстве VR и AR помогают визуализировать сложные схемы и конструкции для упрощения процессов проектирования, а также позволяют держать важную информацию перед глазами на персональном виртуальном мониторе. А в случае с такими отраслями как автомобилестроение благодаря VR исчезает необходимость в том, чтобы многократно создавать физический макет в натуральную величину, что экономит время и ресурсы.
Эти технологии находят применение и в военном деле. Симуляция определённых сценариев в виртуальном пространстве с полным погружением в происходящее помогает вырабатывать необходимые навыки. Как и в случае с обучением в иных сферах, такая симуляция, максимально приближенная к реальности, тренирует нейропластичность мозга, что позволяет человеку быть лучше подготовленным к реальным ситуациям. Что касается военной техники, AR уже реализована в виде индикации, когда важная информация отображается на лобовом стекле истребителя или на шлеме пилота.
В мирной жизни VR и AR — это ещё и помощник для работы за компьютером. Один VR-шлем может заменить большое количество одновременно работающих мониторов, так как создаёт виртуальное пространство, которое заполняется нужным количеством виртуальных мониторов. Может оказаться, что один VR-шлем обойдётся дешевле нескольких мониторов и будет практичнее, поскольку виртуальные мониторы, в отличие от реальных, не занимают место.
И, разумеется, индустрия развлечений. VR — это лучший способ наиболее полного погружения в игровой процесс, а также получение непередаваемого опыта, недоступного без этой технологии. Восприятие игрового процесса и взаимодействие с виртуальным миром находятся на совершенно ином уровне по сравнению с игрой перед монитором компьютера или большим телевизором, независимо от их размера и качества.
Заключение
Технологии виртуальной и дополненной реальностей постепенно проникают в нашу жизнь: как в развлекательных целях, так и для решения сложных полезных задач. VR и AR, как и другие технологии, упрощают выполнение уже существующих задач и открывают новые возможности. Раньше шлемы виртуальной реальности можно было увидеть только в кино, но теперь они становятся всё более доступными. Пока что качественный полноценный VR-шлем — это всё ещё недешёвое удовольствие, но по доступности эта технология уже сопоставима с флагманскими смартфонами и производительными компьютерами.
