лекция. Lektsii_ПКТ. Конспект лекций по дисциплине прикладные компьютерные технологии Направление подготовки 09. 03. 01 Информатика и вычислительная техника
 Скачать 7.93 Mb.
|
|
Существующие проблемы полного погружения Сейчас для погружения в виртуальную реальность стимулируется всего лишь 2 чувства из 5 — это зрение и слух. Еще бОльшая проблема, чем предыдущая — это наличие проводов в PC и консольных шлемах. Через шлем виртуальной реальности проходит большой объем данных, а для этого нужны провода. Для того, чтобы почувствовать себя полностью свободным в виртуальной реальности, нужно их убрать. Проблема взаимодействия с виртуальным миром. Как правило, для того, чтобы полноценно с ним взаимодействовать, нужны контроллеры. Сейчас в роли контроллеров у разных производителей выступают обычные контроллеры Vive, Oculus Touch и др. Но для того, чтобы полноценно взаимодействовать с объектами, иметь возможность дотронуться до них, повернуть, взять, почувствовать его текстуру, вес, нужны перчатки виртуальной реальности. Что в них должно входить: как минимум это система захвата движения для того, чтобы можно было отслеживать положение руки в пространстве, то, как двигаются пальцы, сжимаются ли они, как рука поворачивается относительно всего тела. Должна отслеживаться мелкая моторика. При прикосновении к виртуальному объекту должна быть обратная связь. К примеру, текстуру можно сделать с помощью электростимуляции. Если это какой-то большой объект, к примеру, человек натыкается на стену руками, то, естественно это можно сымитировать вибротактильным фидбеком. Из-за того, что на данном моменте на рынке присутствуют решения, которые в основном используют вибрацию либо силовой фидбек, это уменьшает качество взаимодействия в виртуальной среде, потому что они не позволяют максимально точно передать все ощущения. Еще один момент: в виртуальной реальности при полном погружении нужно имитировать ходьбу. Как это можно сделать? Первый способ — это телепортация. К примеру, это реализовано в HTC Vive, там с помощью контроллера можно телепортироваться в разные места в виртуальной среде. Второй — это непосредственно физическая ходьба по помещению. Но для того, чтобы полностью погрузиться, в зависимости от объема виртуального мира, в который вы погружаетесь, нужно маленькое либо большое помещение. Но для полноценного перемещения в максимально больших открытых мирах невозможно использовать только небольшое помещение. Поскольку нужно ходить во все стороны, это не очень удобно. Третий более-менее решающий эту проблему гаджет, это Tread Meal (сейчас есть несколько предложений на рынке), который позволяет прямо в нем двигаться, он поддерживает тело человека и не дает человеку уставать. Исходя из вышесказанного можно сделать вывод, что на данный момент систем полного погружения в виртуальную реальность как таковых не существует. Эти системы пока можно назвать только системами частичного погружения. Возможно, кому-то покажется, что достаточно использовать только шлем, чтобы погрузиться в виртуальную реальность, но нет, это не правда. Платформы для создания приложений с AR и VR Чтобы создавать собственные приложения в формате виртуальной и дополненной реальности, не обязательно быть супер программистом. Можно воспользоваться специальными платформами, облегчающими этот процесс. Unity — одна из лучших платформ в мире для разработки в реальном времени двух- и трёхмерных приложений и игр, работающая под операционными системами Windows, OS X. Благодоря надёжной экосистеме - Unity позволяет создавать приложения, работающие под более чем 20 различными операционными системами, включающими персональные компьютеры, игровые консоли, мобильные устройства, интернет-приложения и другие. Редактор имеет простой интерфейс, который легко настраивать, состоящий из различных окон где можно производить отладку игры прямо в редакторе. Основными преимуществами платформы являются наличие визуальной среды разработки, межплатформенной поддержки и модульной системы компонентов. На Unity написаны тысячи игр, приложений и симуляций, которые охватывают множество платформ и жанров. При этом Unity используется как крупными разработчиками, так и независимыми студиями. Unreal Engine - платформа нового поколения, которая позволяет создавать игры любого жанра, в том числе шутеров от первого лица, стелс-играх, файтингах и массовых многопользовательских ролевых онлайн-играх. Эта платформа совмещает в себе графический движок, физический движок, искусственный интеллект, управление файловой и сетевой системами. Благодаря использованию C++ ваши возможности практически безграничны в разработке игры для большинства операционных систем и платформ, а также на различных портативных устройствах управляемых системой iOS и прочих. ARCore - это набор для разработки программного обеспечения, разработанный Google, который позволяет создавать приложения дополненной реальности. ARCore использует три ключевые технологии для интеграции виртуального контента с реальным миром, видимым через камеру вашего телефона. Отслеживание движения: оно позволяет смартфону понять своё положение в реальном мире. Понимание окружающей среды: оно позволяет смартфону определять размер и местоположение всех типов поверхностей (вертикальных, горизонтальных и угловых). Оценка освещённости: это позволяет смартфону оценить текущие условия освещения окружающей среды. ARKit. Набор инструментов ARKit представляет собой новый взгляд на технологию дополненной реальности. ARKit позволяет разработчикам создавать AR‑приложения, которыми можно пользоваться вместе с друзьями. Разработка способна распознавать габариты окружающего пространства и учитывать условия освещения, чтобы максимально достоверно интегрировать виртуальные объекты в реальную жизнь. А совместимость с подавляющим большинством современных iOS-устройств делает ARKit самой массовой платформой дополненной реальности в мире, открывая новые возможности для работы, учёбы, игр и общения с окружающим миром. Vuforia. Платформа SDK помогает при создании в AR-формате приложений для смартфонов и планшетов на операционных системах iOS, Android. Позволяет в реальном времени отслеживать плоские изображения и простые объемные объекты, распознает цилиндрические маркеры и текст. ARToolKit. Библиотека инструментов ARToolKit рассчитана на создание дизайнерских решений и разработку приложений в дополненной реальности. Эта площадка весьма популярна среди разработчиков по всему миру, а в скором времени запланирован релиз новой версии продукта – ARToolKit X. InfinityAR. Это площадка для создания 3D-сцен окружающего пространства, которые дополняются четкими виртуальными элементами. Обладает высокой детализацией объектов, включающей освещение, отражение, прозрачность, тени и др. 8th Wall - облачная платформа для создания и хранения веб-проектов дополненной реальности. Помимо обычного производства и публикации WebAR, она предлагает шаблоны, а также возможность совместной работы пользователей в разных городах и странах. Как и все веб-приложения, дополненная реальность из платформы 8th Wall не требует загрузки приложений, устраняя большой источник трения между разработчиками и потребителями. Среди её ключевых технических возможностей поддержка SLAM и маркеров, текстовый редактор, поддержка React, Vue.js, A-Frame, Babylon.js и Three.js, сочетания клавиш и тёмный режим для более комфортной работы в некоторых сценариях, распределенная система контроля версий для работы удалённых специалистов, разные стадии развертывания, включая промежуточную среду, защищённую паролем. ImagineAR - SaaS-платформа для создания проектов дополненной реальности на персональных компьютерах. Данная платформа производства дополненной реальности создана и работает на основе геолокационных данных и визуальных маркеров. Интерфейс платформы доступен пользователям без специальной технической подготовки. Для просмотра проектов нужно загрузить мобильное приложение ImagineAR, которое есть на iOS и Android. HP Reveal. Платформа для создания образовательных проектов в дополненной реальности, занимающая лидерскую позицию в своей нише. Девиз сервиса: «Дополненная реальность за 60 секунд», так как он довольно прост в использовании. Catchoom. У компании есть 3 предложения для разработчиков контента дополненной реальности. Это редактор CraftAR Content Creator, AR SDK для мобильных приложений, а также облачный сервис для распознавания изображений (Cloud Image Recognition). Kudan. Сервис Kudan AR SDK – инструментарий разработчика программного обеспечения дополненной реальности (Software Development Kit) с 2D/3D-распознаванием объектов. Ориентирован на создание AR-приложений для iOS и Android, а также совместим с Unity. Примеры систем для полного погружения CAVE. Это проект, который был запущен в 1992 году. Он состоит как правило из огромных дисплеев по всей комнате. Это встроенные в стену колонки, направленный звук, система захвата движений и стереоскопические дисплеи. The VOID. Парк развлечений VR, открывшийся несколько лет назад в Юте, США. Физические локации, по которым в нем можно ходить, полностью соответствуют виртуальным. AlloSphere. 10-метровая сфера со множеством стереоскопических дисплеев, встроенной системой захвата движения, звуком и так далее. Teslasuit. Костюм для полного погружения в VR. Выглядит как обычный костюм, имеет в себе несколько систем. Система передачи ощущений, то есть, система обратной тактильной связи Haptic Feedback System. Она позволяет маскимально точно передавать ощущения VR. Можно почувствовать, как к тебе кто-то прикасается, даже если он находится за 1000 км от тебя. Система захвата движений. Позволяет пользователю отслеживать его положение в пространстве и перемещения по нему. На данный момент это инерционный трекинг, но сейчас разрабатывается гибридный мокап, в котором будет использоваться и оптический трекинг. Климат контроль. Позволяет чувствовать холод, тепло, снижение или увеличение температуры. Костюм полностью беспроводной. Для того, чтобы позволить сторонним разработчикам использовать костюм, был разработан собственный SDK. Перчатка с хаптиком. 5G и облако для процессинга (в планах). Сегодня все девайсы требуют мощного железа для того, чтобы полноценно запускать контент и не было никаких лагов. Костюм позволит весь процессинг перевести в облако. Это избавит пользователей от железа, уберет всю лишнюю периферию. Поскольку периферия очень сильно снижает мобильность в VR, облако должно быть довольно мощным, распределенным и еще много всяких нюансов. Поэтому его создание займет не менее 3-5 лет. Наиболее популярные сферы применения Виртуальная реальность у многих людей, в первую очередь, ассоциируется с играми. Скорее всего, это происходит потому, что игровая индустрия первой приняла данную технологию и многие из геймеров подключая, например, шлем PlayStation VR, могут получить полный объем впечатлений от виртуальной реальности. Но в современном мире это далеко не единственная сфера, где успешно применяется технология виртуальной реальности. Список ее достаточно обширен и включает: Образование. Благодаря VR-технологии учебный контент представлен в более увлекательном, и легком для восприятия виде. Он успешно используется не только для обучения школьников и студентов, но и в различных компаниях, для повышения квалификации своих сотрудников. Торговля недвижимостью. Использование виртуальной реальности дает возможность потенциальным покупателям лучше увидеть все подробности объекта, еще до личного посещения. Маркетинг. Виртуальная реальность открыла новые возможности для проведения захватывающих маркетинговых кампаний и привлечения к своим продуктам максимального количества потенциальных пользователей. Дизайн. Интерьерные и ландшафтные решения обрели новое зрительное восприятие с появлением виртуальной реальности, давая возможность на новом уровне оценить замысел дизайнера. Здравоохранение. Являясь иммерсивной технологией, виртуальная реальность открывает новые возможности изучения анатомии человека и выбора наиболее эффективных методов лечения. Туризм. Виртуальные туры стали неотъемлемой частью индустрии туризма по привлечению клиентов, давая им новый уровень восприятия предстоящих путешествий. Все эти сферы успешно использую виртуальную реальность, благодаря чему пользователи имеют возможность лучше понять качество предлагаемых услуг. Конечно же здесь еще не была упомянута порно индустрия, котороая тоже делает свой большой вклад в развитие VR, но эта тема уже больше подходит для отдельной статьи. Дополненная реальность. Осознав принцип работы AR, теперь значительно проще понять, где эта технология может быть использована. Все уже привыкли к тому, что в игровой индустрии ее применение стало настоящим прорывом, но имеется и множество других областей, где она способна открыть новые возможности. В действительности, сфера применения AR очень многообразна и охватывает широкий сегмент человеческой деятельности. Среди областей применения наиболее распространены: Реклама. Благодаря интерактивной и привлекательной AR-рекламе маркетологи получили эффективный инструмент воздействия на пользовательскую аудиторию. Как, например, в данном случае. Производство. В сфере промышленной индустрии дополненная реальность позволяет повысить производительность, за счет снижения влияния человеческого фактора и дать конкурентное преимущество за счет повышения эффективности работы. Розничная торговля. Онлайн покупки совершают миллионы людей в нашем мире, что позволяет экономить время и деньги. Но не всегда выбор товара совпадает с желаемым результатом. AR-приложения дают возможность наглядно видеть приобретаемый через интернет продукт и избежать проблем с правильностью выбора. Розничная торговля. Онлайн покупки совершают миллионы людей в нашем мире, что позволяет экономить время и деньги. Но не всегда выбор товара совпадает с желаемым результатом. AR-приложения дают возможность наглядно видеть приобретаемый через интернет продукт и избежать проблем с правильностью выбора. Навигация. Использование навигационных приложений успели оценить миллионы людей во всем мире. Они позволяют лучше ориентироваться в пространстве, указывая понятные направления к нужным объектам. Сфера технического обслуживания и ремонта. AR-приложения дают возможность людям, не имеющим профессиональных навыков, выполнить мелкий ремонт при отсутствии поблизости соответствующего сервиса услуг. Это отлично видно на примере Inglobe Technologies для обслуживания автомобилей. Смешанная реальность. До сих пор многие сталкивались со смешанной реальностью только в научно-фантастических романах или фильмах, где герои использовали сложные устройства для голографической коммуникации. Теперь технология смешанной реальности приблизила человеческую цивилизацию к еще недавно казавшемуся невероятным будущему. Существует несколько отраслей, использование MR в которых имеет огромный потенциал. Сфера коммуникаций. Новый вид общения, который открывает MR-технология, может помочь более эффективному сотрудничеству между людьми, когда, надев шлем, можно свободно общаться между собой, находясь в пределах реального мира. Приложения по обмену сообщениями – наглядный пример того, как люди могут более эффективно общаться. Образовательные программы. Смешанная реальность, наравне с VR и AR, может успешно использоваться в сфере образования, давая возможность студентам видеть захватывающие голограммы, интегрированные в реальный мир. Это дает новый опыт в обучении и позволяет лучше понять изучаемые темы. Это эффективно, как для школьного образования, так и для обучения студентов. Вот один из примеров работы дополненной реальности в области образования: Производственная сфера. Технология смешанной реальности способна упростить производственные процессы, предоставив работникам на определенном этапе эффективную помощь. Голографические инструкции позволят снизить риск человеческого фактора, и исключить ошибки, связанные с ним. Это существенно улучшает качество производства, особенно в сфере технического обслуживания или выполнения ремонтных работ в отраслях, требующих большой точности и опыта. Отдельные производственные компании уже приступили к тестированию технологии смешанной реальности на своих предприятиях, среди которых и Renault Trucks. Ценность использования AR, VR, MR Обучение и тренировки: сокращение времени обучения и инструктажа, увеличение их эффективности благодаря наглядности и интерактивности информации, большей вовлеченности участников в процесс; сокращение затрат на расходные материалы, необходимые при обучении; сокращение затрат на обучающий персонал и увеличение количества лиц, проходящих обучение; предотвращение потенциальных рисков: если заранее моделировать ситуации (медицинские операции и инвазивные процедуры, эвакуация, обеспечение безопасности, спасение при различных ЧС), можно избежать потенциальной угрозы для здоровья и жизни сотрудников и других людей во время обучения и тренировок, а компаниям – компенсаций и страховых выплат; Рабочий процесс: сокращение временных затрат на поиск товаров на складе (выделена область, где находятся необходимые товары); сокращение количества ошибок и временных затрат при сборке, ремонте и эксплуатации специального оборудования (отображены интерактивные пошаговые инструкции, графические подсказки, есть индикация ошибок); помощь в управлении и обеспечении безопасности во время авиа- и космических полетов, морских перевозок, эксплуатации военной техники, автотранспорта (безопасность и «комфорт» передвижения и эксплуатации обеспечиваются благодаря анализу окружающей среды и соответствующим навигационным подсказкам, а также мониторингу состояния технических систем и полноценной пошаговой технической поддержке в процессе устранения неисправностей; значительно снижена аварийность, а стоимость эксплуатации единиц техники за счет своевременного выявления неисправностей; тестирование (краш-тестирование) оборудования и техники (экономия средств); моделирование этапов производства – увеличение производительности труда, сокращение ошибок; сокращение времени на проектирование объектов, систем коммуникации (выявление ошибок на ранних этапах, возможность в режиме реального времени обновлять информацию о готовности объекта); Продажи: увеличение выручки за счет улучшения клиентского опыта (с помощью приложения потребитель может получить подробную информацию о продукте, технологии виртуальной и дополненной реальности: возможности и препятствия применения его характеристиках, бренде, «примерить» вещи в электронной примерочной, узнать, как будут смотреться элементы интерьера / мебели, как будет выглядеть готовый товар, как он функционирует) и привлечения новых пользователей (создание wow-эффекта); сокращение арендных площадей (нет необходимости хранить весь ассортимент в каждой торговой точке); поддержка анализа поведения покупателя в магазине, на основании чего совершенствуется дизайн стендов и мерчандайзинг, которые влияют на объем продаж; формирование более точного представления о конечном виде продукта (упрощен процесс разработки, сокращены временные и финансовые затраты на расходные материалы и визуализацию); Коммуникации: построение деловых отношений (обучение персонала навыкам делового общения и взаимодействия с коллегами, партнерами и клиентами); удаленное взаимодействие со всеми подразделениями независимо от их географического положения, упрощение процесса коммуникации, сокращение расходов на командировки, участие в семинарах и встречах; более эффективное взаимодействие внутри команды за счет вовлечения всех сотрудников в процесс обсуждения, работы, решения задач; Реабилитация: более быстрое и эффективное лечение пациента (борьба с фобиями, ПТСР, облегчение боли, устранение тревожности), которое представляет собой конкурентное преимущество и позволяет устанавливать более высокие цены за услуги. Риски внедрения и использования технологий AR и VR
Результаты применения VR в процессе подготовки к зимней Олимпиаде в 2014 |