VR-экскурсия в хату казака. Мартюшева Полина VR-экскурсия в хату казака. vrэкскурсия а хату казака
 Скачать 94 Kb.
|
|
Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 10 имени Бондаренко Карпа Алексеевич Индивидуальный проект Тема : «VR-экскурсия а хату казака»
Новомышастовская 2022 г. Содержание Введение ................................................................................................................................3 1.Устройство системы виртуальной реальности................................................................5 2.1 История создания.............................................................................................................7 2.2. Первые VR-очки.....……………………………………………………………………8 2.3 Современные VR-гарнитуры...………………………………………………………..9 3.1 Применение VR-очков в образовании..........................................................................10 3.2 Типы образовательного контента и их применение....................................................10 4.Практическая часть:VR-экскурсия и ее создание и демонстрация...............................12 Выводы……………………………………………………………………………………...13 Литература…………………………………………………………………………………..14 Введение. Мы живем в мире современных технологий. Возможности позволяют нам использовать новейшие технические разработки для упрощения тех или иных видов жизнедеятельности, ускорения и оптимизации их протекания; позволяют снизить давление и уровень бытовых нагрузок. К таким, к примеру, относятся: - автомобили и другие моторные дорожные и внедорожные транспортные средства, используемые для перевозки людей и грузов в кратчайшие сроки. Сюда входят легковой автомобиль, грузовой автомобиль, автобус, троллейбус, бронетранспортёр. Также в список можно добавить любые современные предметы быта, такие как: - духовые электрические шкафы – представляют собой теплоизолированный муфель, в котором с помощью нагревателей автоматически или вручную поддерживается необходимая рабочая температура, необходимая для приготовления пищи (выпечки). -холодильники – позволяют поддерживать низкую температуру в теплоизолированной камере. Предназначены для длительного хранения продуктов питания или предметов, требующих хранения в прохладном месте. -утюги электрические – используются для проглаживания небольшого объёма изделий в течение непродолжительного времени. Можно долго продолжать с вышеприведенным списком. Технические разработки достигли невероятного уровня высот - каждая в своей области. Но наука никогда не останавливается на достигнутом. Развитие технологий делает возможным воплощать идеи, ранее несовместимые с реальностью. С каждым днем людям приходят новые замыслы, и благодаря освоенным методикам и большому опыту люди могут позволить себе воплотить их в жизнь. Одной из таких немыслимых на первый взгляд идей стала мысль о возможном создании виртуальной реальности. Она возникла давно, и для ее разработки и улучшения концепции потребовалось немало времени. В итоге, основой для ее создания стала некоторая машина, с помощью которой человек мог бы погрузиться в цифровой мир на базе материального мира. Инженеры и ученые пришли к единой конструкции – очкам виртуальной реальности. Очки виртуальной реальности – это настоящий научный прорыв в сфере технологий, уникальный инструмент для воплощения многообразных идей и проектов. Благодаря очкам мы имеем возможность мгновенно переместиться в любой промежуток планеты и ощутить масштабы и рельефы любого объекта. Очки виртуальной реальности – удобное средство для презентации проектов, связанных с просмотром разных помещений на расстоянии. Это могут быть как деловые презентации, так и презентации в целях образования. К примеру, просмотр исторического музея или площади. Целью моего проекта является создание VR-экскурсия по казачьей хате. В задачи входят несколько пунктов: Изучить теоретический материал для использования полученной информации в дальнейшем. Собрать необходимые материалы для работы над VR-экскурсией. Выполнить задачу по созданию и сборке VR-экскурсии. Провести демонстрацию VR-экскурсии. Эта тема является очень актуальной на данный момент времени, так как благодаря VR-технологиям мы имеем возможность погрузиться в атмосферу казачьего быта. Программа позволит любому ученику в любое время получить доступ к этой информации без финансовых затрат и вне зависимости от расстояния между просматриваемым объектом. Теоретическая часть. 1.Устройство системы виртуальной реальности. В настоящее время существует несколько основных типов систем, обеспечивающих формирование и вывод изображения в системах виртуальной реальности: 1. Очки виртуальной реальности (наголовный дисплей): содержат один или несколько дисплеев, на которые выводятся изображения для левого и правого глаза, систему линз для корректировки геометрии изображения, а также систему трекинга, отслеживающую ориентацию устройства в пространстве. Как правило, системы трекинга для шлемов виртуальной реальности разрабатываются на основе гироскопов, акселерометров и магнитометров. Для систем этого типа важен широкий угол обзора, точность работы системы трекинга при отслеживании наклонов и поворотов головы пользователя, а также минимальная задержка между детектированием изменения положения головы в пространстве и выводом на дисплеи соответствующего изображения.[6] 2.MotionParallax дисплей: устройство виртуальной реальности, позволяющее сформировать у пользователя иллюзию объемного предмета за счет отображения на экране специальной проекции виртуального объекта, сгенерированной в зависимости от положения пользователя относительно экрана. Устройства данного класса содержат один или несколько плоских или изогнутых экранов, имеющих, в зависимости от форм-фактора устройства, различные размеры, форму и взаимное расположение. Проекции виртуальных объектов рассчитываются таким образом, что при наблюдении виртуального объекта, изображение, которое видит пользователь, полностью совпадает с изображением, которое он увидел бы, если бы виртуальный объект был реальным и находился в соответствующей точке реального пространства. Для построения и отображения корректных проекций виртуальных объектов системе виртуальной реальности требуются актуальные координаты, из которых осуществляется наблюдение виртуального мира (координаты глаз пользователей). Для этого используются различные технологии: оптическая (определение координат глаз пользователя на изображении с камеры, отслеживание активных или пассивных маркеров), существенно реже — ультразвуковая. Зачастую системы трекинга могут включать в себя дополнительные устройства: гироскопы, акселерометры и магнитометры. Для систем данного типа важна точность отслеживания положения пользователя в пространстве, а также минимальная задержка между детектированием изменения положения головы в пространстве и выводом на дисплеи соответствующего изображения. Системы данного класса могут выполняться в различных форм — факторах: от виртуальных комнат с полным погружением до экранов виртуальной реальности размером от трёх дюймов.[5] В отличие от стереодисплеев, задействующих только бинокулярное зрение, MotionParallax3D дисплеи задействуют такой механизм восприятия объёма, как параллакс движения. Параллакс движения – смещение частей изображения друг относительно друга с угловой скоростью, пропорциональной разнице расстояния между ними и наблюдателем, при изменении взаимного положения наблюдателя и объекта наблюдения. MotionParallax3D дисплеи задействуют этот механизм восприятия объёма путём постоянного перестроения изображения, исходя из актуальных координат глаз пользователя. Благодаря этому, виртуальные объекты смещаются друг относительно друга и относительно видимых реальных объектов по тем же законам и принципам, что и объекты реального мира. Это позволяет мозгу выстраивать целостную картину мира, содержащую одновременно реальные и виртуальные объекты с визуально неотличимым поведением. Задействование механизма параллакса движения в MotionParallax3D дисплеях является достаточным для того, чтобы мозг воспринимал виртуальные объекты, как имеющие определенную форму, объём, и расстояние от глаз пользователя.[7] 3. Виртуальный ретинальный монитор: технология устройств вывода, проецирующая изображение непосредственно на сетчатку глаза. В результате пользователь видит изображение, «висящее» в воздухе перед ним. Устройства данного типа ближе к системам дополненной реальности, поскольку изображения виртуальных объектов, которые видит пользователь, накладываются на изображения объектов реального мира. Тем не менее, при определённых условиях (тёмная комната, достаточно широкое покрытие сетчатки изображением, а также в сочетании с системой трекинга), устройства данного типа могут использоваться для погружения пользователя в виртуальную реальность.[6] Также существуют различные гибридные варианты: например, система CastAR, в которой получение корректной проекции изображения на плоскости достигается за счёт расположения проекторов непосредственно на очках, а стереоскопическое разделение — за счёт использования световозвращающего покрытия поверхности, на которую ведётся проецирование. Но пока такие устройства широко не распространены и существуют лишь в виде прототипов. На данный момент самыми совершенными системами виртуальной реальности являются проекционные системы, выполненные в компоновке комнаты виртуальной реальности (CAVE). Такая система представляет собой комнату, на все стены которой проецируется 3D-стереоизображение. Положение пользователя, повороты его головы отслеживаются трекинговыми системами, что позволяет добиться максимального эффекта погружения. Данные системы активно используются в маркетинговых, военных, научных и других целях.[6] 4. Перчатки виртуальной реальности: Перчатки позволяют ощутить тактильный отклик при взаимодействии с объектами виртуальной реальностью, и прошли успешные испытания на виртуальном имитаторе игры на пианино с виртуальной клавиатурой. В отличие от подобных аналогов, данные перчатки изготовлены из мягкого экзоскелета, оборудованного мягкими мышцами, предназначенными для роботов, который делает их намного легче и удобнее в использовании.[1] Тактильная система состоит из трёх основных компонентов: А) сенсор Leap Motion: его функция — определение положения и движения рук пользователя; Б) мышцы Mckibben — латексные полости с плетёным материалом — которые откликаются на движения, создаваемые перемещением пальцев пользователя; В)распределительный щит, задача которого состоит в управлении самими мышцами, которые и создают тактильные ощущения. 2.1 История создания. В 1935 году вышел рассказ Стэнли Вайнбаума «Очки Пигмалиона», главный герой которого переносится в вымышленный мир при помощи очков. Отличная концепция виртуальной реальности, но до первых настоящих VR-очков еще далеко. Спустя почти 20 лет после выхода рассказа кинематографист Мортон Хейлиг создает Sensorama — первую машину виртуальной реальности (патент 1962 г.). Сейчас мы бы сравнили эту машину с 4D-аттракционом — большая будка, в которой полноцветное 3D-видео соединялось с аудио, вибрациями, запахами и прочими эффектами. Все тот же Хейлиг в 1960 году запатентовал Telesphere Mask — первый дисплей, устанавливаемый на голову (HMD). Это обеспечило стерео 3D-изображение с широким обзором и стереозвуком, вот только в гарнитуре еще не было отслеживания движения. В 1966 году появился первый авиасимулятор для ВВС, что значительно поспособствовало развитию виртуальной реальности. В последующие годы военные внесли большой вклад в VR, постоянно улучшая авиасимуляторы. И наконец, в 1968 году появляется «Дамоклов меч» — первая гарнитура виртуальной реальности. Ее создали Иван Сазерленд, один из идеологов VR, со своим учеником Бобом Спроуллом. Если быть точнее, то это скорее AR-гарнитура. Очки подключались к компьютеру, который генерировал изображения разной формы. Эти 3D-модели меняли перспективу при движении головой благодаря системе слежения. А с помощью двух электронно-лучевых трубок пользователь мог видеть трехмерное изображение, наложенное на реальные объекты. Первое устройство было громоздким, тяжелым, крепилось к потолку, и его невозможно было перемещать. Чуть позже ученый создаст вторую модель, уже более легкую, с отслеживанием движений ультразвуковыми датчиками. [2] 2.2. Первые VR-очки. В 1979 году впервые VR интегрировала в военный шлем компания McDonnell-Douglas Corporation. Появилось отслеживание взгляда пилота, чтобы компьютер генерировал необходимое изображение. А три года спустя создаются перчатки Sayre, которые могли отслеживать движения рук. Механизм трекинга был такой: на пальцах были размещены световые излучатели и фотоэлементы. При движении менялось количество света, попадающего на фотоэлемент, что преобразовывалось в электрические сигналы. Усовершенствованная модель очков для погружения в генерируемый компьютером мир. Создана в 1980 году канадским инженером Стивом Мэнном. Еще в школьном возрасте ученый собрал первое аппаратное обеспечение для работы с переносной техникой. Дисплей устройства имел расширение в 40 полос и был создан из катодно-лучевого видоискателя камеры. Работал компьютер на базе процессора MOS Technology 6502. Данная разработка стала для Стива стимулом совершенствовать свои навыки в сфере VR. Известным ученый стал именно благодаря созданию очков дополненной реальности. Разработка была схожей с «дамокловым мечом». Но Манн нашел более удачный способ применения расщепителя луча. Изображение выводилось и пользователю через видоискатель, и системе видеонаблюдения, установленной на шлеме. Благодаря этому удавалось накладывать виртуальные объекты на предметы, находящиеся в реальном времени. [3] Все вычисления производились переносным компьютером, который запросто можно было носить в рюкзаке. Этим Стив Мэнн доказал, что технологии виртуальной реальности могут быть удобными в использовании и компактными. В 1985 году появляется компания VPL Research, Inc., которая первая начала продавать VR-очки и перчатки. Во главе с Джароном Ланье, который популяризировал термин «виртуальная реальность», и Томасом Циммерманом компания разработала разнообразное оборудование для VR: DataGlove, EyePhone HMD и Audio Sphere. В период с 1986 по 1989 год американский пионер виртуальной реальности Томас Фернесс разработал авиасимулятор, известный как Super Cockpit. Тренировочная кабина была оснащена компьютерными 3D-картами, улучшенными инфракрасными и радиолокационными изображениями, а пилот мог видеть и слышать в режиме реального времени. Система слежения и датчики шлема позволяли пилоту управлять самолетом с помощью жестов, речи и движений глаз. Чуть позже, на основе DataGlove от VPL Research, Inc., компания Mattel, Inc выпустила Power Glove — аксессуар для контроллера Nintendo Entertainment System. Но перчатки так и не прижились, их было сложно использовать обычным пользователям. 2.3 Современные VR-гарнитуры. Настоящий прорыв в VR-индустрии случился в 2012 году, когда мир увидел первый прототип Oculus Rift на выставке Electronic Entertainment Expo. Несколько лет молодой инженер-самоучка Палмер Лаки разрабатывал свою VR-гарнитуру и делился успехами на форуме, где его заметил Джон Кармак, со-основатель компании id Software. В том же году Лаки основал Oculus VR и запустил кампанию на Kickstarter. Спустя два года после создания Oculus VR компанией заинтересовался Facebook и купил её за 2 млрд долларов. Это был решающий момент в истории VR. Именно после этой сделки популярность VR стала быстро набирать обороты. Многие компании, такие как HTC, Google, Apple, Amazon, Microsoft Sony, Samsung, начинают разработку собственных VR-гарнитур. В 2016 году HTC выпускает HTC VIVE. Это был первый коммерческий выпуск гарнитуры с сенсорным отслеживанием, которая позволяла пользователям свободно перемещаться в пространстве. VR-технологии давно вышли за пределы игровой индустрии, они входят в число «сквозных» и используются в самых разных сферах: в корпоративном и детском образовании, HR, в ритейле, маркетинге, промышленной безопасности, строительстве и коммуникации. 3.1 Применение VR-очков в образовании. Стремительное развитие технологий не могло не отразиться на образовательном процессе. И хотя технологии виртуальной реальности уже не являются чем-то новым, в образовании их стали применять относительно недавно. Виртуальная реальность является перспективным средством для использования в образовательных целях. VR является одной из тех современных технологий обучения, позволяющих дать учащимся наглядное представление о предмете путем погружения в виртуальную среду, в которой они могут практически опробовать полученные теоретические знания. Возможно выделить четыре главных преимущества использования VR/AR в образовательном процессе: 1.Наглядность. Можно визуализировать практически все – от архитектурных объектов, животных, транспорта и прочего до тех объектов, явлений и процессов, которые человеческий глаз физически не может увидеть. Например, распад ядра, химические реакции, строение клеток и прочее. 2.Безопасность. Гораздо безопаснее выучить основы управления сложными агрегатами, летательными аппаратами и прочим оборудованием посредством обучения через VR. Можно даже отрабатывать сложные хирургические операции без каких-либо рисков для реальных пациентов. 3.Вовлеченность. Можно смоделировать почти любую механику взаимодействия, поведение объектов, проводить арифметические и другие вычисления в игровой форме, погружаться в исторические события, увидеть динозавров и многое-многое другое. 4.Фокусировка внимания. Пространство в VR моделируется панорамой 360 градусов. Это дает полный эффект погружения и просто не дает отвлекаться на внешние факторы. И это далеко не весь список преимуществ. Чем активнее развивается технология, тем больше достоинств мы получаем.[4] 3.2 Типы образовательного контента и их применение. Образовательный контент можно разделить на 3 типа: 1.видео формата 360 градусов; 2.платформы и площадки; 3.интерактивные программы. 1.Видео 360 градусов: Самое простое, что может использовать учитель в классе, это различные видео 360 градусов. Такие системы взаимодействуют с очками виртуальной реальности и переводят 2D-изображения и видео в 3D-формат, создавая обволакивающие изображения. Например, если на уроке по географии речь зашла о Мачу-Пикчу, дети могут “оказаться” в Перу, надев шлем виртуальной реальности. Так, уже разработаны готовые уроки с использованием таких видео, например, в комплекте с набором для виртуальной реальности ClassVR. 2.Платформы и площадки Виртуальная образовательная среда создается в режиме реального времени, где участники образовательного процесса одновременно погружены в VR. Это могут быть виртуальные лекции и практикумы на таких платформах, как Rumii, EngageVR, Anyland, NeosVR, High Fidelity или Bigscreen. Платформы Altspace и Vtime представляют широкие возможности, например, для практики иностранных языков. 3.Интерактивные образовательные продукты Этот тип образовательного контента представляет собой относительно автономные и завершенные разработки, готовые к использованию на уроке или в качестве домашнего задания. Как пример можно привести Apollo 11 VR, виртуальный музей The VR Museum of Fine Art, знаменитую игру InMind-2 или приложения для анатомии Human Anatomy VR и 3D Organon Anatomy. Интересной разработкой стал онлайн-курс по деловому английскому Virtual Speech, который представляет собой гибридный проект традиционного онлайн-курса и практики в виртуальной реальности. Очки виртуальной реальности — интересный и современный инструмент, способный мотивировать учащегося осваивать новую информацию, подогревая его любопытство. Инструменты VR/AR довольно молодые, но уже сегодня ясно, что они могут качественно дополнить образование, сделать его более практико-ориентированным, интересным и доступным для всех детей, вне зависимости от расположения или финансового положения учебного заведения. Практическая часть. Моя практическая работа заключается в создании VR- экскурсии по казачьей хате. Для этого мне необходимо воспользоваться специальным приложением «Pano2VR». Оно позволит мне сконструировать VR-тур в хорошем качестве и не отнимая при этом много времени. Итак, для работы с программой мне нужно взять необходимый материал в качестве фотографий, снятых в режиме «панорама» из соответствующего объекта. Моя экскурсия будет проходить по хате кузнеца в туристическом комплексе казачьей станицы «Атамань». Сделав нужные мне фотографии, я приступила к работе. Для начала фотографии подверглись специальной обработке для надлежащего качества. Затем были перемещены в приложение «Pano2VR» и здесь я продолжила работу с ними. В первую очередь необходимо выпрямить фотографии для ровного ракурса: можно начать с правки вертикалей, либо горизонталей. Зажимается кнопка «L», появляется разметочная сетка, и далее по возможности ровно корректируется ракурс движением выши по всем сторонам света. Очень важно наблюдать за сохранением прямых вертикальных и горизонтальных линий. Далее задаются ключевые точки при переходе на панораму, то есть те точки, от положения которых зависит расположение нашего взгляда в фотографии. Выбираем любой подходящий нам вид и сохраняем его, нажав на кнопку «set» в панели управления. Следующим шагом будет расставление контрольных точек по панорамам для их связки. Для этого нужно навести мышкой на иконку панорамы на окне пред. просмотра и выбрать надлежащую функцию, затем расставить точки по местам перехода из одной панорамы на другую. В панели управления указываем направление этой точки, указываем фотографию, на которую мы в дальнейшем перейдем и уже на следующей панораме аналогично проводим те же действия с возможностью обратного перехода и перехода к следующим точкам. Таким образом, я связала свой тур. Следующим шагом являются дополнения в виде пояснительных вставок для некоторых обьектов. Это можно выполнить простым образом: так же, как мы расставляли контрольные точки, только теперь они будут предназначены не для перемещения, а для открытия дополнительных окон с информацией о том или ином объекте. Осталось лишь экспортировать мой проект и провести предварительную проверку. Результаты вы можете наблюдать непосредственно на демонстрации проекта. Вывод. Исходя из всех вышеперечисленных и упомянутых фактов, мы можем сделать вывод: Шлем (очки) виртуальной реальности – это отличная возможность погрузиться в цифровой мир для изучения истории и других немаловажных дисциплин, что мы и доказали в течение демонстрации практической части. Мы поняли, что ученики могут с равной степенью достоверности восприятия увидеть во всех подробностях известные музейные экспонаты, увидеть опасные физические и химические явления, провести экпериментально-практические работы на виртуальном оборудовании, которые в реальных условиях проблематично осуществить. Возможно, уже в скором времени технологии и виртуальной реальности станут ключевыми технологиями четвертой промышленной революции, могут стать ключевым фактором вычислительной платформы следующего поколения. Литература Гибсон У. Нейромант. // Одноим. авт. сб. - М.: АСТ; СПб.: Terra Fantastica, 1997. Дацюк С. Ноу-хау виртуальных технологий. - PC Club, №30, 1997. Дацюк С. Парадоксальные интенции свободы в Интернет, 1997. Лем С. Сумма технологии. - М.: Мир, 1968. http://psychologov.net/view_post.php?id=1425 https://web.archive.org https://ru.wikipedia.org |